水利堤防工程软土地基处理方案比选

2021-11-24曾岑中山市水利水电勘测设计咨询有限公司

珠江水运 2021年13期

曾岑中山市水利水电勘测设计咨询有限公司

为了保障经济的发展，许多地方更加注重水利工程建设。在水利堤防工程中，软土地基的处理是施工的重点，也是施工作业中最为核心的内容。处理效果关系工程的质量以及后期的安全使用年限。从水利工程项目的实践中发现，堤防工程针对软土地基的处理存在着多方面的难点，因此处理方案的选择非常关键。

1.水利堤防工程软土地基的特点及影响

水利提防工程施工会受到地理环境因素的影响，从施工现场来看，一些工程所在地多为松软且湿度大的黏性土质，最为常见的土质是淤泥质地，此类质地多为软黏土。淤泥质地由于土质孔隙比多大于1.5，质地条件较差。黏性土质给工程地基的处理带来了多方面的不利条件。此类土质由于孔隙较大，压缩性也比较高，如果地基处理不好会导致建筑物发生较大幅度的沉降，在发生沉降时还会分层，存在不均匀沉降现象，这会导致建筑物发生大面积的开裂，所以它的可靠性难以得到保证。此外，软土基本身的含水量就比较多，透水性较弱，抗剪强度比较低，地基的稳固性会受到影响，由此抗剪强度的减弱也会影响到工程的质量。此类软土基还具有较高的灵敏度，在水利工程施工时，如果地基软黏土还没有发生破坏时，它自身还具有较强的抗剪强度，但是如果发生破坏，强度会同时下降，因此在施工中要考虑到软土基存在的不利影响。

2.水利堤防工程软土地基处理方案分析

2.1 表层处理法

2.1.1 砂垫层

针对软土层，可以在顶面铺砂垫层，这种方法可以保证浅层的排水效果，保证软土中的水分在路堤自重的作用下加速发生沉降，这种方法可以缩短固结时间。但是对于基底应力分布以及沉降量的大小变化不造成影响。此法更加适用于路堤高度小于2倍的条件下，还可以应用于极限高度的施工区域（地基存在天然软土，基底不适合采用特殊加固处理而需要采用快速施工来修筑路堤，可以保证填筑施工的最大高度）。此方法也可以应用于软土层及硬壳较薄的区域，或软土表面低渗透性的硬壳区域。也可以适用于软土层稍厚并且具备排水条件的区域。砂垫层施工操作简便，不需要使用特殊机具，且设备占地面积较少。但需填筑速度会受到一定的影响，需要对加荷速率加以控制，以保证地基有充分时间排水固结。总之，此方法适用于施工期限不紧张，砂料充足、运输距离不远的施工区域。

2.1.2 反压护道

针对路堤可以在两侧填筑特定宽度与高度的护道，用于提升路堤的荷载，这种方式可以增加抗滑力，可以使路堤下软基沿两侧发生隆起从而实现受力平衡，以利于提高路堤的稳定性。此方法更加适合于路堤高度小于1.5—2倍极限高度区域，因此广泛应用于非耕种区以及易于取土的地区。此方法借助反压护道来对地基加固，不需采用特殊的机具设备，施工简单易行，并且占地面积不多，但是土用量大，后期会发生大的沉降，增加了养护工作量。

2.1.3 土工聚合物处治

针对路堤底部的施工，可以采用土工布铺设，借助路基的自重作用会有抗滑力矩产生，有利于增强路基的稳定性。在软土地基加固施工中，土工布中还具有多种作用，如排水、分散应力、隔离、加筋补强。连接土工布可以采用搭接法，也可以采用缝接法。当前缝接法常用方法包括一般缝法、丁缝法、蝶形法。土工格栅对于堤防的加固机理要实现格栅与土的共同作用。通常可以理解为增强了格栅表面与土之间的摩擦力。格栅孔眼对于土层的稳定与格栅肋的固定具有抗阻作用。产生的作用可以对土壤颗粒产生约束作用，防止颗粒发生侧向位移，从而有利于提升土体的稳定性，这对于土层的加固效果要高于其他类型的土工织物。应用此方法可以提升地基的承载力，保证施工进度；延缓软基地段发展沉降量的进展，还可以缩短工期，保证公路可以及早完工。

2.2 换填法

2.2.1 开挖换填法

此方法需先全部挖除或部分挖除软弱地基层，回填选择透水性好的材料（如砂石、钢渣等）。此方法的优势简单易行，技术也易于掌握；特别适用于软基较浅的泥沼地。在处理深层软基时，如果沉降较多的路基、桥涵、引道等，要考虑采用其它的施工方法。

2.2.2 抛石挤淤法

此方法是向路基底部抛投不同规格的片石，将基底的淤泥挤出，以增加地基的强度。此方法的优势是施工简单、快捷、易于实现。此方法特别适用于积水发生的洼地，由于难以排水，泥炭为流动状态，积层较薄，表层没有硬壳，故片石可以沉于底部泥沼地，或厚度较浅的软土。此方法还可以应用于地面软弱，机械无法进入的区域，或表面有积水难以排除的区域，也适用于石料丰富、运输距离较短的施工。

2.2.3 爆破排淤法

此方法是将炸药放置于软土或泥沼中，借助爆炸产生的张力作用将淤泥或泥沼分离，再回填较高强度并混入一定比例如砂砾、碎石的渗水性土壤。爆破排淤作为一种换土施工方法，通常适用于换填深度大、需要施工效率高的区域，另外软土、泥沼均可以应用。如果淤泥（泥炭）层的稠度大、厚度大，路堤位置较高、工期要求紧迫时，路段内没有构造物，路基可以承载力均衡，即使发生整体沉降对道路不会破坏时，可以考虑采用换填的方式。但针对桥涵构造物以及引道的施工，可以考虑选择其他方法。爆破排淤法可以分为两类，一类是先在原地基础上填筑低于最大高度的料层，在基底下实施爆破，这种方法多用于稠度大的软土层。另一类采用先爆后填的方式，适用于回淤较慢、稠度小的软土。

2.3 重压法

2.3.1 堆载预压法

此方法适用于修筑路堤发生在软基上，借助填土堆载预压的方式，地基土实现压密、沉降，以提高地基强度，预防路堤施工后发生沉降。堆载预压法对于不同种类的软弱地基都具有效果。此方法的施工材料与机具简单，操作方便。但是堆载、预压要有充足的时间，适合工期不紧的施工。深厚饱和软土，由于排水固结需要较长的时间，需要许多堆载材料，实施会受到一定的限制。

2.3.2 其他重压法

真空预压法:此方法是借助大气压强实施等效堆载，通过预压法对于软基实施加固。即借助真空抽气设备的应用产生密封作用，软弱地基受到真空负压力的作用，土壤颗粒间存在的自由水、空气可以顺着纵向排水通道发生流动，到达软基的砂层中，通过砂垫层发生过滤然后排入到软基密封膜的外部，实现土体的固结。此方法可以适用于土壤含水量高、土壤颗粒间隙较大、土层强度低、渗透系数小、固结系数不高的黏土。

真空预压结合堆载预压法:将堆载预压与真空预压加以结合，其应用原理近似于真空预压，但是加载的压力更大，可以缩短一半以上的预压时间。