浅析水利工程中的软土地基处理方法

高兴福　康广鹏　崔祥国

摘要：软土地基处理问题存在于诸多类型的工程建设施工之中，它是各种类型的工程建设施工过程中必须要解决的一个大问题。文章针对水利工程中较为常见的软土地基处理问题，在总结阐释软土地基概念及其特点的基础上，重点探讨和分析了水利工程中有效的软土地基处理方法，以期对当前水利工程中的软土地基处理方法水平的提高有所贡献。

关键词：水利工程；软土地基处理方法；工程建设施工；湿陷性黄土

中图分类号：TV22 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）30-0085-02

软土地基处理问题存在于诸多类型的工程建设施工之中，它是各种类型工程建设施工过程中必须要解决的一个大问题，没有牢固“地理根基”的工程也是不堪一击的。对于水利工程来说，软土地基处理问题就更为突出，水利工程施工所在的地理区域一般都较为湿润，特别是湖泊、河流流淌地域及临海地域，这些地域施工很容易遇到软土地基，必须采取科学的技术、方法予以处理，旨在提高软土地质承载性能，从而保证工程建设质量。笔者欲就水利工程中常用的软土地基处理方法作初步探讨。

1 软土地基及其特点

软土地基泛指那些由淤泥及具有淤泥性质的“软土”构成的地基，由于其内部含有较多的水分，导致存在较多空隙，表现出承载能力弱、凝固性差、容易变形等问题，整体表现为牢固度差；由于需要对软土地基进行必要的科学处理，严重影响与阻碍水利工程的建设施工质量和进度，为水利工程埋下了安全隐患。以陕北地区常见的湿陷性黄土软土地基为例，其广泛分布在陕北及关中两个区，厚度一般大于10米，地基湿陷等级一般为Ⅱ级到Ⅳ级，有较为敏感的湿陷性，该类软土地基一般埋藏比较深，这样湿陷发生可能较为迟缓，其会随着承受荷载变化出现局部地基破坏或者地基整体滑动现象；也可能导致在开挖深基坑过程中出现基坑隆起、坑壁失稳等问题。因此，必须使用夯实、换填、排水、挤密、加筋和胶结等技术方法加固地基，旨在改良软土地基的工程特性、降低地基压缩性变化、提高地基抗剪强度以及改善地基动力特性和透水特性。

2 水利工程中有效的软土地基处理方法

2.1 置换填土法

置换填土法不失为一种较好的软土地基处理方法，处理效果较为明显持久，但由于对客观条件要求较高，实际操作起来难度较大。具体操作方法是利用灰土、水泥等硬度较高的土质、材料取代软土，操作过程中注意做到均匀散落于地基之上，目的是保证洒落后土质有更高的承载能力，使其满足进一步的水利工程施工要求。该种软土地基处理方法，存在的问题在于其工程量较大，成本较高，不够经济，操作实施过程中为了有效控制工程成本，尽量就地取材。为了提高工程地基的防渗透性和地基承载能力，需要对替换后的填土进行再次夯实处理，必要时可以采用分层夯实方法。

2.2 排水固结法

软土地基处理，主要是通过各种技术方法来降低地基土质中的水分含量，达到增强土体强度的目的，可以尝试使用排水固结法处理。通过引入专门的排水设备（如塑料水管、沙井）排出软土地基内部的水分，以此来减小软土地基的土孔隙率，促使地基固结发生变形，从而有效提高地基牢固度。排水固结法较适用于那些饱和、软弱土层；如果是渗透性较低的泥炭土，由于可能导致最终的排水效果较差，应当慎重使用该方法。

2.3 夯锤强夯法

软土地基处理方法选择与地基内部土体性质密切相关，如果是沙土、黄土构成的软土地基，可以考虑使用夯锤来对软土进行夯实处理。一般情况下，用于夯实土体夯锤的夯力要求在80kN及以上，以此保证土体牢固，从而保证软土地基较高的牢固度和稳定性。以南水北调中线一期工程中某河段施工为例，该河段渠道地基为黏砂多层结构，且半挖半填，挖方深度为7.0～10.5m；渠道底板土质为细砂、重砂壤土和中壤土，渠坡由细砂、重砂壤土和中壤土构成，且重砂壤土、细砂土质分布不均，具有中等偏弱的透水性，而重砂壤土有明显的地震液化潜势。面对该特点的软土地基，在水利工程施工过程中可以考虑使用强夯法处理，单击夯击能3000kN·m时击四遍；其中前三遍夯锤落距可以保持在15m，第四遍满夯过程中落距可以降为5m。使用该技术方法处理完成后，需要对强夯区进行必要的标贯检测、土样室内化验分析，一般情况下都能够明显消除重砂壤土的地震液化问题，使处理后质量能够满足工程设计要求。如果由于地下水位较高，导致强夯后软土地基仍然不合格，可以考虑进行垫土辅助处理。

2.4 水泥旋喷法

水泥旋喷法是一种通过专用旋喷设备形成水泥旋喷桩来提高软土地基承载能力的方法。该方法较适用于冲填土、软黏土等土质软土地基加固。该方法的基本原理是通过在旋喷桩上设置一个能够发挥特别功能的注浆管，将这个注浆管放入到一定深度的软土层中，然后缓慢向上提升，这时喷嘴会以一定速度转动，而注浆管会在强压力作用下喷出水泥浆液，其与土体接触融合，在水泥浆液凝固后形成所谓的旋喷桩，达到牢固软土地基、防止渗水的目的。旋喷桩的强度、牢固度较高，且不容易被压缩，能够起到很好的土质改良作用。但是水泥旋喷方法也不是万能的，在使用该方法之前需要准确核查土体的成分，如果土体中含有较多的有机质成分，如塘泥土、泥炭土，建议不要使用该方法。

2.5 管桩桩基法

桩基法是当前水利工程施工建设中应用较为广泛的软土地基加固方法。由于其具有良好的牢固性质，被广泛应用于含水量较大的软土地基处理，其中以钢筋混凝土管桩和预应力管桩使用居多。仍然以前边所述的南水北调中线一期工程某河段为例，鉴于该河段地基土质，经研究后决定采用挤密砂石桩方法处理渠道地基；挤密砂石桩桩位布置为三角形，桩距为200cm、桩径为60cm。挤密桩施工前，先复核每根桩的桩位放线，成桩后再次检查桩位位置是否有偏差，如果发现存在偏差或者漏桩现象要及时纠偏和进行补桩。施工过程中挤密砂石桩跳打进行，由两侧向中间方向试验成桩，均匀分布、逐步加密，及时进行夯填。如果施工是在既有建筑物附近，该桩位是背离建筑物方向。

2.6 高压灌浆法

高压灌浆法是水利工程软土地基处理的主要方法之一，一般采用液压或者气压的方式，向软土地基内部灌入有凝固功能的浆液，或使用注浆管将水泥浆液均匀注入到软土层中，目的是赶走原有软土层中的水分、空气，促使软土层发生变形。浆液的凝固作用在于使原有软土层中的松散颗粒、裂隙进一步胶结成新的结合体，从而提高原有软土层的承载力、压缩模量，起到加固软土地基的作用。灌注浆液一般选择水泥浆、黏土浆等。

2.7 材料加筋加固法

该方法是将软土地基的填土用土工布垫隔，通过移动限制保护软土地基不发生偏向位置移动，减少软土地基应力水平，从而有效提高软土地基硬度，保证其稳定性；加筋加固则是将原本浩大的工程重量均分到加固材料和地基基础上，即使软土地基上面的工程发生滑动，也能利用摩擦力防止其发生脱离，以此达到更加牢固地基的目的。这里需要注意的是，施工过程中本着节能环保原则，应尽量减少由于软土地基处理对地下水体造成的危害。

2.8 堤身自重挤淤法

该方法主要应用于水利工程中堤坝的处理，通过加高堤坝，在堤坝自身重力作用下分散淤泥软土地基中的孔隙水，达到提升应力、增加地基抗剪强度的目的。利用堤坝自身重力挤出淤泥过程中，需要注意控制不均匀沉降现象的出现，可以通过放缓堤坝坡度缓解。该方法的优点在于资金投入少，缺点在于施工工期长，并且仅限于呈流塑态的淤泥土质，实际操作中较少使用。

参考文献

[1] 刘念.水利工程施工中软土地基处理技术分析[J].科技创新与应用，2014，（1）.

[2] 周超，车华.水利堤防工程软土地基处理方法分析[J].黑龙江水利科技，2013，（11）.

作者简介：高兴福（1969-），男，江苏南京人，供职于南京市水利规划设计院有限责任公司，研究方向：水利工程施工管理。endprint