孙维
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摘要：水利工程施工下软土地基危害性较大，对水利工程基础造成一定影响，对此还需要做好软土地基处理工作。文章主要对水利工程施工下软基特点进行分析，探讨软土地基处理技术措施。
关键词：水利工程；软土地基；地基处理；地基施工
引言
软土在我国的沿海和内陆区域都有大规模的分布,在一定的外荷载作用下会产生明显的沉降。软土是软弱黏性土的简称,属于特殊土中的一种。软土具有含水率高、孔隙比大、压缩性高、结构性强、灵敏度高、强度低、抗扰动性差、渗透性差,层间物理力学性能存在较大差异等特点。软土地基一般是指承载力不足、压缩变形量大的土层,具有快速沉降、变形不均匀的特点。因此,当软土地基不能满足使用的相关要求时,需要对其进行人工加固处理。如果不妥善处理这些软土地基,就会对工程建设的质量和工人的生命安全造成巨大的安全隐患,这就对加固软基的技术提出了新的要求。
1水利施工中软土地基的特点与危害
1.1土质分布不均
软土地基土层结构比较复杂,会有多种成分的土壤混杂,按照土层深度排布,各层之间会有明显的性能差异,土质密度并不均匀,不同土质的承载性有差异,会对地基构造产生不同的影响,如果在施工前未对软土地基加以处理,会导致基础工程的强度不达标,上部水利工程在施工后期会出现不规则塌陷,影响水利工程的质量和安全。
1.2孔隙较大
软土地基的另一个显著特征为孔隙大。孔隙产生的主要原因为软土地基中的水含量较高，因此构成软土地基的颗粒间，会由于水分而产生一定的胶结，这也为软土地基的压实性能形成了较大的阻碍。软土地基会因为自身湿度过大而降低压实能力，且在颗粒间还会形成较大的孔隙。该特征会导致在具体实施水利项目时，应用软土地基需投入更多的人力和资金成本，通过长时间的压实处理才可使用，但这个过程也会由于软土地基的触变性特征而出现沉降现象。因此在实施水利项目建设时，应用软土地基一个充分考虑到其孔隙方面的特征，以此保证工程实施不会受到孔隙特征的较大程度制约。
1.3透水性差、强度低
软土的含水量虽大，但渗透性能差。这一状况的存在意味着，如果水利地基建造在软土上，沉降期就会延长。经过最初的地基加载，会增加软土的孔隙水压力，对地基强度造成很大影响。实验结果表明，软土结构在未破坏的条件下，仍具有一定的抗剪性能。一旦被扰动，会明显降低其强度。如果软土地基一侧的剪应力大于其极限抗剪强度，则地基将失稳，使地基及上方水利结构被破坏。
1.4沉降频率高
水利工程建设周期较长,而软土地基又具有较强的压缩性,部分软土地基在建设之后也一直处于不明显的沉降状态中,此外本身软土地基的强度就较低,土壤承载力有限,随着工程推进,在软土地基上部荷载、外部荷载的共同作用之下,软土地基承受压力不断地增加,将无法承受水利工程水利结构的自重,沉降速度也会越来越快,当沉降值超出工程安全标准就会出现倾斜、失稳以及坍塌等问题,从而严重影响水利工程的建设质量以及进度,威胁水利工程水利结构的稳定性。
2水利施工中软土地基处理技术的应用
2.1强夯法
强夯法又称为动力固结法,利用重锤从高处做自由落体运动,把重力势能转换为动能给软弱的土层或者填料以反复击打,挤压土颗粒间的孔隙,进而压实土颗粒,以达到减少软土地基的沉降和变形目的。强夯法由于其冲击荷载大,其加固范围和深度也比较大。强夯法具有施工速度快捷、工期短、成本低、应用广泛、压实度高等优点。
但是,该法对土质的要求比较苛刻,饱和软土不适用此法。强夯法的处理深度一般为5～8 m,处理后的地基承载力和沉降量参考值分别为100～120 kPa和10～20 cm。
2.2换填垫层技术
该类技术大多应用于处理厚度为2～3cm的软土层，在实际施工时，可先对表面的软土层进行清除，此后再更换成稳定性更强的物质。可替换的填垫层物质可为卵石或者砂石等。这类物质具有较高的密度和强度，且透气性较为理想，可压缩性较低，因此不仅能够表现出较为明显的强度优势，还能在压缩性和透气性等方面达到标准要求，从而良好实现压实处理，以此提升地基的稳定性和承载力，降低沉降现象的发生几率，促进软土层能够顺利完成排水固结。砂砾石均可通过相关的密度试验来判定材料的具体性能及所具有的密度。如果材料储备量不够，可使用细砂进行填充，同时加入卵石或者碎石，全面清除杂物后，将石量控制在50%范围内为宜。如果坑内存有积水，则需使用排水技术先将积水进行清除，同时做好浮土的处理工作，从而进一步完善该区域的地基巩固效果，最后再放入填充料完成铺设工作。此外在完成填充后，需进一步进行夯实，整体提升地基的承载能力，避免发生变形等情况。在选择底层材料时，可倾向于使用压缩性较低、强度较高的材质，同时在填充过程中一旦出现孔隙，则需使用透水性较高的材料进行排水处理，从而提升软土的凝结效率，减少冻胀等产生的涨缩情况。在具体实施项目建设时，应按照行业标准的程序实施，运用材料进行施工区域的铺平处理，同时做好接头部分的施工，层级之间应设置一定距离。施工人员可使用夯实、水振等多种方式实施铺设工作，并建立一定的排水系统，保持工地能够正常排水，避免出现冲刷等情况。如果工程实施遇到雨季，便需使用有效的措施对现场的废料进行清理，将其放置在与河道农田较远的区域。
2.3胶结材料处理技术
在对软土地基进行处理的过程中,采取胶结材料处理的方法有利于对软土地基中含水量的控制,将其与交接材料进行搅拌。在施工现场合理的掺入水泥砂浆能够降低土壤的含水量,在施工的过程中需要注意水泥砂浆的配比,确保整个软土地基处理效率的提高。其土质的力学性能在一些水利工程中也会融入石灰、无机胶凝材料和粉煤灰,将软土地基转化为复合型土壤,从而保证地基的承载能力得到改善,确保整个地土质不被腐蚀,为上部结构的施工稳定性奠定良好的基础。胶结材料处理技术在施工现场的应用中非常广泛,其中主要有水泥土搅拌法、灌浆法、高压注浆法等,对于不同方法的使用需要结合现场的实际情况以及施工要求,保证软土地基的强度,提高整个地基基础的稳定性。处理后的地基应进行地基承载力实验,以确认承载力是否满足设计要求。
2.4排水固结法
水利工程出现沉降的频率很高,而此种技术可以改善软土地基稳定性不足问题,缓解地基的快速沉降,对于含水量较大的软土地基应用此种方法可以取得非常明显的效果。该技术的关键在于排水系统和加压系统,鉴于加压方式的多样性又可分为真空预压法和超载预压法、降水预压法等,但都是根据软土地基的透水性差原理来实现对软土地基的排水。第一种加压方式较为常见,通过在软土地基表层铺上一层砂垫层,并埋设排水管道,用封闭薄膜使其与大气隔绝,再利用真空抽气装置形成真空地带,进而提升地基承载性能;第二种方式处理软土地基时的效果显著,但超载预压阀值不好控制;第三种方法与真空预压的薄膜覆盖相似,还要在软黏土上设置砂井、塑料排水,具体要根据工程实际情况和处理要求、经济性等原则综合考虑。
结语
综上所述，随着社会经济和城市建设的迅速发展,软土地基处理成为工程建设中亟待解决的问题。地基决定上部水利物的安全,因此在实际应用中要因地制宜,对具体的地基问题进行具体分析,结合地质条件、经济效益等多方面要求，选择合理的软基处理技术，提高基础稳定性和承载能力，满足水利工程建设。
参考文献
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