堤防工程軟土地基處理方法及措施

摘要：堤防工程是防洪體系的主要組成部分之一，每年新建、擴(kuò)建、加固及維修的任務(wù)很多，在歷次抗御大洪水的斗爭(zhēng)中堤防工程都起到了不可替代的作用。而在施工建設(shè)的過(guò)程中，尤其要注意軟土地基的有效處理。基于此，筆者結(jié)合自身多年工作經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)軟土地基的特性展開(kāi)論述，闡述了堤防工程在軟土地基施工中失穩(wěn)的原因，最后探討了有效的軟土地基處理方法及措施，希望可以給從事堤防工程施工的技術(shù)人員提供參考。
        關(guān)鍵詞：堤防工程；軟土地基；失穩(wěn)原因；措施
        【分類(lèi)號(hào)】：TV871.2
        1引言
        隨著社會(huì)的發(fā)展，水利堤防工程越來(lái)越受到人們的重視，成為整個(gè)社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，更是保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)正常發(fā)展和為城鎮(zhèn)居民提供生活與生產(chǎn)用水的關(guān)鍵方法。而在水利提防施工建設(shè)的過(guò)程中，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)堤防工程軟土地基加固工作的研究工作，改善堤防工程地基土壤的力學(xué)性質(zhì)，提高地基的承載能力，減少承壓下地基形變的程度，增加土壤的抗滑能力和穩(wěn)定性，滿(mǎn)足水利工程施工的要求，因此研究軟土地基特性，做好相關(guān)的加固和施工工作極為重要。
        2軟土地基特性
        軟土是指湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低的細(xì)粒土，如軟粘土、沖填土、雜填土及其它高壓縮性土，有時(shí)把易液化的疏松粉細(xì)砂也歸入軟土的范疇，軟土地基的特性如下：
        ①孔隙比和天然含水量大。軟土的天然孔隙比一般e=l～2之間，淤泥和淤泥質(zhì)土的天然含水量w=50～70%，一般大于液限，高的可達(dá)200%，軟土層中的淤泥顆粒不密實(shí)，造成天然孔隙較大。
        ②軟土地基壓縮性高。軟土地基中淤泥和淤泥質(zhì)土的壓縮系的一般都大于0.5Mpa-1，建造在這種軟土上的建筑物將發(fā)生較大的沉降，尤其是沉降的不均性，會(huì)造成建筑物的開(kāi)裂和損壞。
        ③軟土地基透水性弱。軟土地基透水性卻很小，不利地基排水固結(jié)，地基土體受荷載作用后，往往呈現(xiàn)很高的孔隙水壓力，影響地基的固結(jié)壓密。
        ④軟土地基抗剪強(qiáng)度低。軟土通常呈軟塑-流塑狀態(tài)，在外部荷載作用下，抗剪性能極差，提高軟土地基強(qiáng)度的關(guān)鍵是排水。如果土層有排水出路，它將隨著有效壓力的增加而逐步固結(jié)。
        ⑤軟土地基靈敏度高。軟黏土尤其是海相沉積的軟黏土，在結(jié)構(gòu)未被破壞時(shí)具有一定的抗剪強(qiáng)度，但一經(jīng)擾動(dòng)，抗剪強(qiáng)度將顯著降低。軟黏土受到擾動(dòng)后強(qiáng)度降低的特性可用靈敏度來(lái)表示，軟黏土的靈敏度一般在3-4之間，也有更高的情況。因此，在高靈敏度的軟土地基上筑堤時(shí)應(yīng)盡量避免對(duì)地基土的擾動(dòng)。
        3堤防工程在軟土地基施工中失穩(wěn)的原因
        造成堤防工程在軟土地基施工中失穩(wěn)的原因在于軟土地基中剪應(yīng)力超過(guò)抗剪強(qiáng)度，穩(wěn)定平衡遭到破壞主要有兩方面因素：
        ①剪應(yīng)力的增加。堤防工程軟土上層面的剪應(yīng)力的增加，大量降雨也會(huì)使土體水份增加且容重增重；在降雨過(guò)程中會(huì)對(duì)軟土層有滲透壓力；天然地震、人工打樁等引起的動(dòng)荷載。
        ②抗剪強(qiáng)度的減小?？紫端畱?yīng)力的升高，氣候變化產(chǎn)生的干裂、凍融，粘土夾層因浸水而軟化以及粘性土的蠕變等現(xiàn)象引發(fā)軟土地基本身抗剪強(qiáng)度的降低。
        4堤防工程軟土地基處理方法及措施
        4.1擠淤法
        ①堤身自重?cái)D淤法。堤防工程中用堤身自重?cái)D出軟土中淤泥是最為常見(jiàn)的軟土地基處理的方法，通過(guò)逐步加高的堤身自重將處于流塑態(tài)的淤泥或淤泥質(zhì)土外擠，同時(shí)做好排水反濾，通過(guò)堤身自重作用下使淤泥或淤泥質(zhì)土中的孔隙水應(yīng)力充分消散和有效應(yīng)力增加，從而提高地基抗剪強(qiáng)度的方法。在擠淤過(guò)程中為了不致產(chǎn)生不均勻沉陷，應(yīng)放緩堤坡、減慢堤身填筑速度，根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算，分期加高。
        ②拋石擠淤法。就是把一定量和粒徑的塊石拋在需進(jìn)行處理的淤泥或淤泥質(zhì)土地基中，將原基礎(chǔ)處的淤泥或淤泥質(zhì)土擠走，從而達(dá)到加固地基的目的。一般按以下要求進(jìn)行：將不易風(fēng)化的石料（尺寸一般不宜小于30cm）拋填于被處理堤基中，拋填方向根據(jù)軟土下臥地層橫坡而定，橫坡平坦時(shí)目地基中部漸次向兩側(cè)擴(kuò)展；橫坡陡于1：10時(shí)，自高側(cè)向低側(cè)拋填。最后往上面鋪設(shè)反濾層。
        4.2水泥土攪拌法
        水泥土攪拌法是利用水泥等材料作為固化劑，通過(guò)特制的攪拌機(jī)械，在地基深處就地將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌，由固化劑和軟土間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的水泥加固土，從而提高地基強(qiáng)度和增大變形模量。
        4.3土工合成材料加筋加固法
        土工合成材料加筋加固法將土工合成材料平鋪于堤防地基表面進(jìn)行地基加固，能使堤防荷載均勻分散到地基中。當(dāng)?shù)鼗赡艹霈F(xiàn)塑性剪切破壞時(shí)，土工合成材料將起到阻止破壞面形成或減破壞發(fā)展范圍的作用，從而達(dá)到提高地基承載力的目的。此外，土工合成材料與地基土之間的相互磨擦將限制地基土的側(cè)向變形，從而增加地基的穩(wěn)定性。
        4.4排水固結(jié)法
        排水固結(jié)法是在排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分的相互配合作用下，使地基土中的孔隙水排出。常用的排水系統(tǒng)有水平排水墊層、排水砂溝或其它水平排水體和豎直方向的排水砂井或塑料排水板；排水系統(tǒng)是一種手段，如果沒(méi)有加壓系統(tǒng)，孔隙中的水沒(méi)有壓力差就不會(huì)自然排出，地基也就得不到加固。加壓系統(tǒng)有堆載預(yù)壓、真空預(yù)壓或降低地下水位等。
        4.5強(qiáng)夯法
        強(qiáng)夯法是將80KN的夯錘起吊到6～30m的高度，讓錘自由落下，對(duì)土進(jìn)行夯實(shí)。經(jīng)夯實(shí)后的土體孔隙壓縮，同時(shí)，夯點(diǎn)周?chē)a(chǎn)生的裂隙為孔隙水的出逸提供了方便的通道，有利于土的固結(jié)，從而提高了土的承載能力，而且夯實(shí)后地基由建筑物荷載所引起的壓縮變形也將大為減小。強(qiáng)夯法適用于河流沖積層、濱海沉積層黃土、粉土、泥炭、雜填土等各種地基。
        4.6振動(dòng)沖法
        振沖法是利用1根類(lèi)似插入式混凝土振搗器的機(jī)具，稱(chēng)為振沖器，有上、下2個(gè)噴水口，在振動(dòng)和沖擊荷載的作用下，先在地基中成孔，再在孔內(nèi)分別填入砂、碎石等材料，并分層振實(shí)或夯實(shí)，使地基得以加固。用砂樁、碎石樁加固初始強(qiáng)度不能太低（初始不排水抗剪強(qiáng)度一般要求大于20kPa），該法對(duì)太軟的淤泥或淤泥質(zhì)土不宜采用。石灰樁、二灰樁是在樁孔中灌入新鮮生石灰，或在生石灰中摻入適量粉煤灰、火山灰（常稱(chēng)為二灰），并分層擊實(shí)成樁。它通過(guò)生石灰的高吸水性、膨脹后對(duì)樁周土的擠密作用，離子交換作用和空氣中的CO2與水發(fā)生酸化反應(yīng)使被加固地基強(qiáng)度提高。
        4.7換基法
        墊層法也就是換基法，是把堤防軟基底的不能進(jìn)行施工或設(shè)計(jì)要求的軟土挖除，在人工作用下回填相應(yīng)的砂碎石、粉煤灰、干土、石渣或礦業(yè)渣。把一些強(qiáng)度高、壓縮性低、透水性好、易壓實(shí)的材料等都可作為持力層?？梢跃偷厝〔?，具有施工方便、加固效果明顯、經(jīng)濟(jì)效益高。該法在軟土埋深較淺、開(kāi)挖方量不太大的場(chǎng)地較常采用。
        5結(jié)束語(yǔ)
        總之，軟弱地基處理的方法很多，以上處理方法是針對(duì)堤防工程軟土地基處理時(shí)需要掌握的方法，不管采用何種方法，處理后的建筑場(chǎng)地必須滿(mǎn)足強(qiáng)度、變形、動(dòng)力穩(wěn)定、透水性及特殊土地基穩(wěn)定性的要求。堤防是水利工程重要的組成部分，是調(diào)配水資源不可缺少水利設(shè)施。應(yīng)根據(jù)不同的地基土質(zhì)采用相應(yīng)的方法進(jìn)行處理，水利建設(shè)工作者應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)軟土地基特點(diǎn)，做好軟土地基的科學(xué)分析，找到軟土地基上進(jìn)行堤防工程施工的措施和辦法，以確保地基的穩(wěn)定，保證工程的質(zhì)量。
        參考文獻(xiàn)
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