水利工程施工中土坝软土地基的处理措施

司全章

(新疆昌吉州阜康市白杨河水库建设管理处，新疆昌吉 831500)

1 水利工程施工中土坝软土地基的处理背景

我国兴建水利工程已经有多年的历史，在这样一个开发和建设的过程中，一些水文条件比较好或者是地质条件优越的地段在早期的开发和建设过程中就已经被充分的开发，因此随着国民经济的发展和水利工程的不断开发和建设，发展到现今阶段对于水资源的需求量就更大，而现有的水利工程是无法达到这样一种要求的，这也就意味着我们需要进一步的进行水利工程的开发和建设。但是鉴于上文所述状况，现今环境条件下的水利工程开发建设更多的时候就需要在水文或者是地质条件不好的基面上来进行，也就是我们通常所说的不良地基，不良地基指的是地基本身存在着天然性的缺陷，使得这样一种地基本身不适合与水利工程的开发和建设，当水利工程必须要在这样一种地基上进行建设时，就必须要在建设之前对其进行必要的处理，使其各方面的标准都达到要求以后才能够开展后续的开发和建设工作。

不良地基会对水利工程造成不良影响:①一般情况下，不良地基对于水利工程建设的不利影响因素主要是基础的不均匀沉降或者是沉降量过大;②基础自身的渗透量过大或者是坡降超过稳定安全系数的话也不利于水利工程的建设;③地质条件不足导致的抗滑稳定安全系数过小;④地基内的无黏性粉细砂层可能会因为振动而产生液化并最终造成构筑物的失稳。

土坝本身对于基础的要求特别高，属挡水建筑物;土石坝建设的核心在与挡水、稳定、防渗。土坝以其自身建设投资省、施工过程简便易行以及取材方便等优势而被广泛应用到了水利水电工程当中，但即便是这样，在进行建设的过程中是要先对地基进行安全稳定处理后再进行建设，以免在后续的工程中给总体的水利工程建设留下不利的安全隐患。本文正是在这样一种基础下针对于水利工程中土坝软土地基的处理方法和措施展开分析和说明。

2 软土地基的特性

软土地基就是指一些强度比较低且压缩性比较差的软弱土层。软土地基有4种基本特性:①黏粉粒的含量相对而言比较高，在此基础上天然含水率也比较大，因此在实际的地基环境下通常都是以流塑的状态存在，空隙率比较大且干容重小;②软土地基的渗透性微乎其微甚至是没有;③软土地基具有较高的塑性和压缩性，灵敏度比较高但是固结系数小;④软土地基的强度通常都是非常低的。

在这里我们所关注的是软土地基对于水利工程施工的影响，因此结合软土地基自身的特点以及水利工程施工的工程要求提出以下注意事项:①软土地基强度低和稳定性差的问题会影响到水利工程的建设，这主要是因为软土地基的抗剪应力不足以承受整个土坝时，就会使得整个的地基发生较为严重的坍塌和失稳;②软土地基的沉降性能也会在很大程度上影响到水利工程的建设施工，这是因为当软土地基在上部荷载或者是外部载荷的作用下会发生较大的沉降变形，这对于土坝地基的稳定性无疑是有着较大的影响的，尤其是在一些较为严重的大规模不均匀沉降发生时，甚至会导致水利工程基面破裂的状况发生，这样一种状况对于水利工程构筑物而言基本上就是致命的，不仅会导致通道凹陷、沉降缝拉宽、基面漏水等，还有可能使得整个土坝基面变缓而引起较为严重的积水状况，这对于整个水利工程建设的安全性和稳定性无疑也是有着重要的影响的。

3 软基土坝的基础处理

3.1 基础处理设计

软基段土坝基础中所夹淤泥质的黏土范围一般比较广且埋藏深度较大，在这样一种状况下如果想将其全部挖出的话无疑在工程量以及资金的投入上有着较大的不足，且会很大程度的延长工期，除此之外，在某些实际的施工现场也有可能本身就没有可以堆放挖除物的位置，因此，才需要给出一个更加合理有效的方案来，在这里要提出的就是以砂井排水固结为主表层淤泥清除为辅的处理方案。

3.2 基础处理结果

在上述基础处理实验完成以后，要在实际施工过程中来对整个土坝进行三期的钻探取样检测试验，这样3个检测试验在施工的过程中也需要有准确有效的定点位置，从前往后依次是砂井施工完成以后、坝体填筑至一定高程以后以及坝体填筑至新的给定高程以后。在检测的过程中需要用到多种检测手段，主要是包括钻探、原位测试和室内土工试验。经过施工实践发现，经上述设计处理以后，采用砂井排水固结法对于软基的处理效果是非常明显的，再者就是能够一定程度的改善软土的性质。

3.3 软土处理的计算

坝基的总体沉降量实际上就等于单向压缩分层的总和，这样一个总和在计算的过程中有具体的计算公式来对其进行确定。在实际的水利工程施工中，沉降达到稳定所需要的实际时间是非常长的，因此在施工的过程中就有必要给出填土过程中拟定加荷的过程曲线，这主要是希望能够对沉降随时间的变化得到一个量化的认识和把握。一般情况下，坝轴线位置的基地随着地基的固结能够达到的最大沉降量保持在1.4 m左右。除此之外，还在计算的过程中得出以下3个方面的结论:①软基地段的填土过程完成以后，其地基沉降基本上就能够达到一个相对稳定的状态;②坝基沉降过程和填土过程是息息相关的，在每级进行加载的时候，沉降曲线比较陡的话，这一级的荷载在结束以后就会逐渐的趋近于平缓，趋近于平缓这一过程的时间长短就会随着基土固结的性状而有所不同，一般情况下，固结系数大则固结的时间会比较短，而固结系数小的话则固结的时间反而会比较长;③计算结果基本上与实际观察到的结果是一致的，这也就是说，这种参数计算和确定的方法是能够较好地反应出土基的实际状况的。

4 施工期间土坝软基段裂缝的形成原因和处理

4.1 裂缝的形成原因

在对裂缝的形成原因进行分析时至少需要经过两个最为基本的步骤:①要进行钻探取样检测，在检测的结果中发现，采用砂井排水固结法对于软基的处理无疑是有着非常显著的作用和效果的，但是软土本身则还是处于流塑状态的;②电测探法的检测，也就是在试验的过程中采用三级电测深剖面法来检查该裂缝的走向。

4.2 裂缝的处理

在进行裂缝的处理时要充分考虑到蓄水和防渗方面的要求，在此基础上来集中施工人力、物力进行处理，一般都是先进行施工墙的施工再进行强度材料的回填。在坝基沉降稳定以后再对裂缝进行有效的充填灌浆施工。通过上文的分析可见，在施工环境下虽然说裂缝在短时间内并不会对整个的坝体产生威胁或者是不良影响，但是在施工前期如果坝基的软土固结没有进行到一定程度的话，就很难在后期的工程施工中加以弥补和解决。

5 结语

在水利工程施工环境下采用排水固结法对坝基进行处理是比较可靠的，这种方法除了和软土本身的特性相关以外还取决于排水本身是否通畅。还要注意的是要在施工的过程中对软土地基的状况进行实时的检测，并了解在不同的填筑高度下坝基软土的固结状况，以此来进行稳定复核。本文就是在此基础上，首先对水利工程施工中土坝软土地基的施工背景状况进行了分析和说明，在此基础上进一步阐述软土地基的定义和性质，重点阐述的是如何在实际的水利工程条件下来对土坝的软土地基进行有效的施工处理。

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