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、擴建、加固及維修的任務很多，在歷次抗御大洪水的斗爭中堤防工程都起到了不可替代的作用。而在施工建設的過程中，尤其要注意軟土地基的有效處理?；诖耍P者結(jié)合自身多年工作經(jīng)驗，針對軟土地基的特性展開論述，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
        【分類號】：TV871.2
        1引言
        隨著社會的發(fā)展，水利堤防工程越來越受到人們的重視，成為整個社會基礎設施的重要組成部分，更是保證國民經(jīng)濟正常發(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的過程中，應該加強對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、抗剪強度低的細粒土，如軟粘土、沖填土、雜填土及其它高壓縮性土，有時把易液化的疏松粉細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200%，軟土層中的淤泥顆粒不密實，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，會造成建筑物的開裂和損壞。
        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)未被破壞時具有一定的抗剪強度，但一經(jīng)擾動，抗剪強度將顯著降低。軟黏土受到擾動后強度降低的特性可用靈敏度來表示，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應盡量避免對地基土的擾動。
        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力超過抗剪強度，穩(wěn)定平衡遭到破壞主要有兩方面因素：
        ①剪應力的增加。堤防工程軟土上層面的剪應力的增加，大量降雨也會使土體水份增加且容重增重；在降雨過程中會對軟土層有滲透壓力；天然地震、人工打樁等引起的動荷載。
        ②抗剪強度的減小。孔隙水應力的升高，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堤身自重擠淤法。堤防工程中用堤身自重擠出軟土中淤泥是最為常見的軟土地基處理的方法，通過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，同時做好排水反濾，通過堤身自重作用下使淤泥或淤泥質(zhì)土中的孔隙水應力充分消散和有效應力增加，從而提高地基抗剪強度的方法。在擠淤過程中為了不致產(chǎn)生不均勻沉陷，應放緩堤坡、減慢堤身填筑速度，根據(jù)設計計算，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行處理的淤泥或淤泥質(zhì)土地基中，將原基礎處的淤泥或淤泥質(zhì)土擠走，從而達到加固地基的目的。一般按以下要求進行：將不易風化的石料（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，橫坡平坦時目地基中部漸次向兩側(cè)擴展；橫坡陡于1：10時，自高側(cè)向低側(cè)拋填。最后往上面鋪設反濾層。
        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，通過特制的攪拌機械，在地基深處就地將軟土和固化劑強制攪拌，由固化劑和軟土間所產(chǎn)生的一系列物理化學反應，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的水泥加固土，從而提高地基強度和增大變形模量。
        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行地基加固，能使堤防荷載均勻分散到地基中。當?shù)鼗赡艹霈F(xiàn)塑性剪切破壞時，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，如果沒有加壓系統(tǒng)，孔隙中的水沒有壓力差就不會自然排出，地基也就得不到加固。加壓系統(tǒng)有堆載預壓、真空預壓或降低地下水位等。
        4.5強夯法
        強夯法是將80KN的夯錘起吊到6～30m的高度，讓錘自由落下，對土進行夯實。經(jīng)夯實后的土體孔隙壓縮，同時，夯點周圍產(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，而且夯實后地基由建筑物荷載所引起的壓縮變形也將大為減小。強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振動沖法
        振沖法是利用1根類似插入式混凝土振搗器的機具，稱為振沖器，有上、下2個噴水口，在振動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，并分層振實或夯實，使地基得以加固。用砂樁、碎石樁加固初始強度不能太低（初始不排水抗剪強度一般要求大于20kPa），該法對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（常稱為二灰），并分層擊實成樁。它通過生石灰的高吸水性、膨脹后對樁周土的擠密作用，離子交換作用和空氣中的CO2與水發(fā)生酸化反應使被加固地基強度提高。
        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行施工或設計要求的軟土挖除，在人工作用下回填相應的砂碎石、粉煤灰、干土、石渣或礦業(yè)渣。把一些強度高、壓縮性低、透水性好、易壓實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)濟效益高。該法在軟土埋深較淺、開挖方量不太大的場地較常采用。
        5結(jié)束語
        總之，軟弱地基處理的方法很多，以上處理方法是針對堤防工程軟土地基處理時需要掌握的方法，不管采用何種方法，處理后的建筑場地必須滿足強度、變形、動力穩(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施。應根據(jù)不同的地基土質(zhì)采用相應的方法進行處理，水利建設工作者應該加強對軟土地基特點，做好軟土地基的科學分析，找到軟土地基上進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
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