水利工程软土地基性能分析和处理技术

2021-11-23吴杰

商品与质量 2021年13期

吴杰

山东省临沂市临沭县水利局山东临沂 276700

水利工程功能的特殊性决定了其施工环境的复杂性，大多数水利项目建设于湿度较大的河流、沿海等区域。因此，水利施工的安全性和整体质量在很大程度上取决于软土地基的处理情况，实践工程中软基处理应引起技术部门的重点关注。建筑物上部结构的承载力完全由水利工程地基承担，若未能实施地基处理很容易引起明显的地基土沉降。软基处理能够显著改善地基的透水性，其原因为地层以上地基受建筑物地层下部水流运动影响产生一定压力，为降低建筑结构受压力作用的影响程度必须实施有效的处理措施。通过采取有效的处理技术可以提高地基模量、减缓基土下沉速度以及改善地基压缩特性;地基稳定性与地基抗剪强度密切相关，所以地基处理还可减轻压力和剪力破坏，改善地基剪切特性及增强地基抗压力;此外，地基处理还可减少或消除膨润土及湿陷土的特性，降低地震液化的不利影响，提高地基抗震强度和改善地基的动力特性[1]。

1 软土地基概括

所谓软土，就是指强度值比较低，同时，具有较高的压缩性的软弱土质层，通常情况下，会与淤泥、软黏性土结合起，以此形成软土。一般情况下，在软土地基中含有较大的水分，含水量基本在35%-75%，而饱和度则在90%以上，软土的塑性指数在15-30。由于存在的软土，在空隙方面比较小，同时，较低的抗剪强度，因此，对于水利工程软土地基来说，强度普遍偏低。因此，在软土地基中进行路基的修建，一旦在施工的过程中施工技术不合理，就会导致路面发生沉降，或者导致路面的失衡现象，对水利工程造成严重的破坏。因此，为了保障在水利工程软土地基施工过程中提升强度，就需要对软土地基上的施工技术进行优化。

2 水利工程软土地基处理技术

2.1 换填法

软土层厚度为2-3cm时比较适用砂石换填垫层法，施工过程中先对表层软土挖除，并利用稳定性好、强度高的材料加以更换。其中，卵石、砂、砂石等为工程中常用的换填垫层材料，以上垫层石料存在容易碾压密实、透水性良好、压缩性小及强度高等特点，能够明显加快软土层的固结排水速度以及显著增强地基抗变形能力，大大降低沉降程度和消除膨胀土涨缩，有效防止基土出现冻胀破坏。完成换填施工后还需夯实此处地基，从而增强地基的整体抗变形、稳定性、承载力以及维持良好的持力层[2]。

2.2 强夯法处理

在水利工程施工过程中，使用强夯法，就是利用重锤的方式，在自由落下的过程中所产生的巨大冲击力，反复地对地基上的土层进行桩基，使得能够对夯面一下一定深度的土层进行夯实处理，这样便可以很好地提升地基的承载力和土地的整体稳定性，进而起到减少压缩性的效果。但是，在夯实的过程中，产生的能量较大，因此，就会进一步地提升加固的深度。对于一般的软土地基加固的方法，可以起到良好的效果，在现阶段的施工建设过程中，比较常见的集中加固方法有挤密碎石桩加夯法、砂桩加夯法以及强夯碎石墩法。

2.3 水泥涂粉喷桩法

在这个方法的过程中，使得粉喷桩同周围存在的土体形成复合地基，并与土体进行紧密的结合，能够承受较大的压力，并将应力集中在桩体上，让应力的大部分符合能够由桩体进行承担，而在桩间土的位置上，降低应力。因此，让形成的复合地基承载力提升，降低了沉降量。在使用这种技术方法的过程中，由于水泥粉有着较强的吸水能力，并且会发热和膨胀，对于桩间土来说，可以起到一定的加固作用，大大提升复合地基的实际强度。并且，在利用水泥土粉喷桩，对软土地基进行加固的过程中，还需对周围各种影响因素进行考量，例如，在将水泥粉当作主要的加固料的时候，能够起到最大的强度。同时，在进行搅拌的过程中，当达到2分钟的时候，就可以完成搅拌操作，一旦搅拌时间过长，就会导致强度的下降。通常情况下，置换率越高，就会导致强度的提升，因此，表现为随着龄期的提升而提升。而在含水量达到特定的值的时候，桩体的实际强度能够提到最高。

2.4 化学固结法

水利施工中常用的化学固结法有深层搅拌、高压喷射和灌浆法三种方式，其中灌浆法主要是将固化浆液利用液压、电化学或气压等方式注入孔隙及裂缝内，从而改善软基力学性能;深层搅拌法属于工程实践中软基处理的常见方式，主要通过添加固化剂固化软基，终提升地基强度。实质上，这些方法都是将地基深处的软土与水泥、石灰等固化材料黏合，从而达到提高软基承载能力和硬化深层软土的目的，最大限度的降低软基沉降。化学固结法较其其它施工方式，其综合成本较高[3]。

2.5 旋喷法

旋喷法是一种较为专业的被用来处理软土地基的方法，其工作原理是借助于旋喷机械对软土地基进行治理，将软土地基优秀的防渗透性能发挥至最佳状态，以有效提高软土地基的压实情况。在正式应用旋喷法之前，水利工程施工技术人员应对各类旋喷机械进行详细全面的深入了解，明晰不同旋喷机械设备的操作方式及操作注意事项，随后工作人员还需对水利工程内容及施工需求等进行相关调研，才能有效处理水利工程的软土地基，对软土地基进行充分改善。在正式应用旋喷法阶段，施工技术人员需进行水泥喷射，确保软土地基与浆液可以凝固，当二者凝固后所产生的旋喷注可对软土地基进行进一步的加固作用。