段志剛 陳義剛

1.中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001

2.中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司，河南 三門峽 472000

我國(guó)基礎(chǔ)工程及軟地層基礎(chǔ)處理技術(shù)雖然起步較歐美國(guó)家晚，但是近十幾年來(lái)隨著我國(guó)基本建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，軟地層處理技術(shù)得到飛速發(fā)展，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：一是軟地層處理技術(shù)得到普及和提高；二是軟地層處理能力得到提高；三是軟地層處理理論得到發(fā)展。

1 河道軟地層特征

軟土具有含水量高、孔隙大、流變性高、可塑性強(qiáng)、高壓縮性、地基承載能力較低等特性。軟土土體包括淤泥質(zhì)土、淤泥、高壓縮性土體三種類型。河道防護(hù)工程軟地層對(duì)水利工程建設(shè)帶來(lái)不良影響，其因素特點(diǎn)具體分析如下。

1.1 含水率高、透水性差

軟土含水量大，滲透參數(shù)取值低于標(biāo)準(zhǔn)土質(zhì)，透水性低，豎向滲透系數(shù)比較小。這樣的軟土作為河道防護(hù)工程的地基，會(huì)影響排水性及建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。地基土中較高的孔隙水壓力導(dǎo)致河道防護(hù)工程建筑的沉降時(shí)間延長(zhǎng)，短期內(nèi)不能完成沉降，使河道防護(hù)工程建筑的質(zhì)量長(zhǎng)期受到影響[1]。

1.2 高孔隙比、高壓縮性

軟土土體天然孔隙比一般在1.0～2.0之間。并且軟土土體含水量大，比液限標(biāo)準(zhǔn)大很多，一般是50%～70%甚至更高。造成這種現(xiàn)象的原因是土質(zhì)中的顆粒在緩慢沉積過(guò)程中膠結(jié)在一起，但是卻沒(méi)有進(jìn)行壓密處理，使其具有高壓縮性。高壓縮性的軟地層會(huì)給建筑工程施工帶來(lái)很大風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 高靈敏度

軟土具有較高的靈敏度，在水利工程地基上開挖基坑或進(jìn)行軟地層處理時(shí)，高頻率的震動(dòng)會(huì)導(dǎo)致軟土結(jié)構(gòu)破壞，這不僅會(huì)大大降低軟土的強(qiáng)度，而且還會(huì)將軟土變成稀釋的半液體狀態(tài)[2]。

2 河道軟地層處理技術(shù)創(chuàng)新性措施

在對(duì)河道軟地層采取處理措施前，需要全面了解軟地層特性，在具體河道工程建設(shè)中要針對(duì)不同的軟地層土質(zhì)和不同的軟地層深度，選用不同的基礎(chǔ)處理辦法。

2.1 換填法

換填法適用于淺層軟地層處理，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、松散素填土、雜填土、已完成自重固結(jié)的吹填土等軟地層處理，以及暗塘、暗溝等淺層處理和低洼區(qū)域的填筑。該處理方法的優(yōu)點(diǎn)是直觀、高效，不留后患，施工不受工期限制，缺點(diǎn)是處理深度淺，當(dāng)處理深度大于3m時(shí)，開挖量及回填量較大，處理費(fèi)用較高，不經(jīng)濟(jì)，且還需解決棄土（淤泥）堆放的問(wèn)題。實(shí)際工作中我們會(huì)根據(jù)情況，結(jié)合當(dāng)時(shí)材料市場(chǎng)情況，對(duì)于稻田及深度小于1m的魚塘之類較淺深度的軟地層段，主要采用黏土換填法。由于該類軟地層深度較淺，軟地層換填量較小，并且換填之后易于壓實(shí)，采用換填黏土的方法既簡(jiǎn)單又快捷，黏土料為現(xiàn)場(chǎng)取土，節(jié)約了材料成本。

2.2 松木樁處理法

松木樁作為傳統(tǒng)且簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)處理方式，其強(qiáng)度高且密度小，彈性和韌性好，可承受一定沖擊作用，廣泛適用于各種不含砂礫石等堅(jiān)硬物體的軟地層處理。當(dāng)土質(zhì)為軟地層且埋深較深時(shí)，松木樁可用作擠密樁使用。通過(guò)對(duì)樁端施加外力作用，使樁身深入土體，由于其吸濕性及濕脹干縮性，在吸水后體積膨脹，對(duì)樁間土有進(jìn)一步的擠密作用，對(duì)臨近土體形成擠壓力，從而增加土層的密實(shí)度，達(dá)到增大承載力的要求。此外，松木樁富含松脂，防腐性能良好，在淤泥、淤泥質(zhì)土的基礎(chǔ)處理中具有很好的適應(yīng)性。但松木樁由于樁長(zhǎng)限制（一般不長(zhǎng)于6m），處理深度受限，同時(shí)也限制其處理后地基的承載力。對(duì)于深度大于1m，小于6m的魚塘及河道之類中等深度軟地層，施工現(xiàn)場(chǎng)采用松木樁處理法，避免大規(guī)模開挖和換填，節(jié)省大量施工時(shí)間，加快施工進(jìn)度，施工方法簡(jiǎn)單，且松木樁在當(dāng)?shù)厝菀撞少?gòu)，運(yùn)輸方便，較好地達(dá)到預(yù)期效果。

2.3 拋石擠淤法

拋石擠淤是指向淤泥質(zhì)土中拋投一定數(shù)量和大小的塊石，借助其自身的重力和在外力的作用下，將塊石拋投到需要處理的淤泥質(zhì)土以及淤泥地基中，把原地基中的淤泥質(zhì)土以及淤泥擠出去，這樣一來(lái)，塊石起到承重材料的作用，空隙中部分殘留的淤泥可以起到膠結(jié)的作用，通過(guò)兩者的共同作用提高基礎(chǔ)強(qiáng)度，達(dá)到地基加固的目的。

2.4 復(fù)合處理方法

對(duì)于地質(zhì)極差的地段，要分析考慮不同部位的受力特性，在不同深度及不同部位分別采取不同的處理方式進(jìn)行基礎(chǔ)處理，即復(fù)合處理方法。如果地質(zhì)情況與設(shè)計(jì)圖紙存在較大差異，基礎(chǔ)面下部存在有大量淤泥及淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，具體深度不明確，若采用單一換填法，無(wú)論換填黏土、塊石或塘渣，在不知軟地層深度的情況下會(huì)因開挖量及換填量過(guò)大而導(dǎo)致成本增加過(guò)多。根據(jù)原有施工圖紙，采用松木樁法進(jìn)行基礎(chǔ)處理，施工完成后進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，在后續(xù)一個(gè)星期內(nèi)沉降量高達(dá)80mm。如果松木樁長(zhǎng)度6m，而軟地層深度可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)6m，松木樁無(wú)法打入持力層中，單靠擠密后的摩擦力無(wú)法滿足設(shè)計(jì)承載力要求，則采用單一松木樁處理法已無(wú)法滿足施工需求。

2.5 預(yù)壓砂井法

預(yù)壓法是在加壓系統(tǒng)與排水系統(tǒng)互相作用與支撐下，排出地基土空隙中的水。當(dāng)堆載預(yù)壓和真空預(yù)壓聯(lián)合使用時(shí)又稱真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法。其操作的慣用做法是：第一步先清除掉需要加固地基表面的土，然后上鋪砂墊層；第二步垂直下插塑料排水板，砂墊層中橫向布置排水管，用以改善加固地基的排水條件；第三步在砂墊層上鋪設(shè)密封膜，用真空泵將密封膜以內(nèi)的地基氣壓抽至80kPa以上。該法由于加固時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，抽真空處理范圍有限，因此只適用于工期要求較寬的淤泥或淤泥質(zhì)土地基處理，而流變特性很強(qiáng)的軟黏土、泥炭土則不宜采用。

2.6 強(qiáng)夯法

一般采用80kN及以上的夯錘，稱之為強(qiáng)力夯實(shí)。起吊通常要吊到比較高的位置，日常工作中大概是6～30m左右，然后讓錘自由落下，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)土的夯實(shí)效果。反復(fù)夯實(shí)以后，會(huì)使土體的空隙得到最大力度的壓縮，同時(shí)夯點(diǎn)周圍產(chǎn)生的裂隙為孔隙水的出逸提供方便的通道，有利于土的固結(jié)，從而提高了土的承載能力，而且夯后地基由建筑荷載所引起的壓縮變形也將大為減小。此種方法比較適合于濱海沉積層（粉土、黃土、泥炭、雜填土等地基）和河流沖積層。

2.7 土工合成材料加筋加固法

將土工合成材料用平鋪的方式鋪在堤防地基表面，從而加大地基，有助于堤防荷載平均分布在地基中。當(dāng)?shù)鼗赡艹霈F(xiàn)塑性剪切破壞時(shí)，土工合成材料可起到阻止破壞面形成或減少破壞發(fā)展范圍的作用，從而達(dá)到提高地基承載力的目的。除此之外，土木合成材料和地基土之間的相互摩擦?xí)沟鼗恋膫?cè)向發(fā)生變形，繼而改變地基的穩(wěn)定性。