试析水利工程软土地基处理措施在南湾灌区的应用

张晓昕

【摘 要】 信阳市南湾水库灌区位于淮河上游，设计灌溉面积112.4万亩，是建国后首批治淮大型骨干工程之一。其灌溉范围涉及信阳市平桥区、上天梯管理区、罗山县、息县和驻马店市正阳县三县两区。计24个乡镇，受益人口96.3万人。灌区从1960年开灌至2014年，累计供水103.06亿立方米，累计灌溉面积2930万亩，增产粮食75.4亿公斤。为当地经济社会发展特别是粮食安全做出了巨大贡献。近年来，随着国家对水利建设的重视不断加大投入，水利工程建设规模不断扩大。自1999年开始，信阳市南湾灌区续建配套与节水改造工程也大规模展开，自工程实施以来灌区面貌得到很大改善，但在施工过程中也出现了不同程度的问题，特别是软土地基在工程建设中经常出现，采用正确的方法对软土地基进行处理对水利工程的质量控制显得尤为重要，其施工技术水平高低对水利工程软土地基质量的提升具有重要意义。

【关键词】  水利工程  软土地基  处理措施  特性

随着经济社会的不断发展，水利工程已经成为我国基础建设中的一项重要内容，软土地基作为水利工程施工的重要病害问题，其施工处理技术水平的高低直接关系着水利工程的整体质量。在水利工程软土地基处理中施工企业在施工过程中必须严格按照每一道工序的规范要求，对各环节质量严格把关，防止各种质量通病的发生，确保整体工程施工质量达到合格水平，并努力实现创优目标。

1 水利工程软土地基的特性

软土地基是指压缩层主要由淤泥、淤泥质土或其他高压缩性土构成的地基。这种地基具有较低的承载力，通常都在50KN每平方米以下。作为水利工程施工中主要的病害问题，软土地基施工技术水平是否符合施工要求将直接影响到水利工程的质量。在水利工程施工中，一般将软土地基根据孔隙大小进行分类，如淤泥主要是亚粘土、粘土孔隙比在1.5以上的土质，当粘土孔隙比在1.0到1.5之间时，通常归为淤泥质粘土。在水利工程施工中，为有效解决软土地基中存在的问题，必须对其存在的特性进行分析，只有这样才能提高水利工程的质量。

（1）孔隙比和天然含水量大。通常情况下我国软土天然孔隙比都在1到2之间，在含水量方面主要为50%到70%，通常都比液限大，最高已达到200%。

（2）高压缩性。通常情况下我国软土地基压缩系都在0.5Mpa-1以上，在这种软土进行水利工程的建设，将会出现极大的沉降问题，特别是不均匀沉降，这将会导致水利工程出现裂缝或损坏等情况。

（3）透水性差。水利工程软土地质具有较大的含水量，但其透水性很差。这种情况下在荷载作用下，土体孔隙水压力将不断提升，进而对地基的压实度及固结程度造成极大的影响。

2 软土地基上堤防失稳的破坏机理

软土地基中抗剪强度小于剪应力是导致软土地基上堤防滑动，平衡稳定性遭到破坏的主要原因。产生这种问题的主要原因有两点：首先因为增加剪应力，如增加水利工程上部填的土荷重，或由于降雨导致土体容重量的不断加大。其次因为降低软土地质自身的抗剪强度。如孔隙应力的提升，或天气原因导致土体出现干裂等情况。

在分析水利工程稳定性时，脱离体一般为滑动面以上土体，在极限平衡条件下对其上面各种作用力进行分析，在其安全系数定义时，必须以整个滑动面上的平均抗剪强度与平均剪应力比作为分析对象，以此确保其安全系数的准确性。

3 水利工程软土地基处理措施

随着国民经济发展速度的不断提升，我国水利工程事业也得到了极大的发展。软土地基作为水利工程施工的重要病害问题，其施工质量的优劣直接影响着整个水利工程的发展。水利工程软土地基处理是否符合施工要求对水利工程施工质量起到关键性的作用。为此施工企业必须对其施工处理措施进行分析，提高其施工技术水平，并加强质量控制。只有这样才能确保水利工程软土地基施工的整体质量，充分实现水利工程的经济效益与社会效益。

（1）堤身自重挤淤法。堤身自重挤淤法是指利用堤身自重不断加高等方式挤出处于流塑态的淤泥或淤泥质土，在堤身自重作用下，不断消散软土地基孔隙水应力，并增加相应有效应力，进而对软土地基抗剪强度不断提升。在淤泥挤压过程中，为避免不均匀深陷问题的出现，必须将填筑堤坡及堤身的速度降低，加高作业可以分期进行。这种施工处理方式可以起到成本降低的作用，但施工时间却会随之增加。

（2）抛石挤淤法。抛石挤淤法顾名思义就是在需要处理的软土地基中将一定量的石块投入，进而挤走原有淤泥，起到良好排淤加固效果的一种方式。这种施工方式通常要遵循一定的施工要求，才能进行，如选用的石料必须不易被风化，其石料必须在30厘米以上，依据软土下卧地层的横坡确定石料的抛填方向。当横坡坡度较为平缓时，可以选用从地基中间向两边的方式进行石料抛填;当横坡坡度在1：10以上时，石料抛填方式要从高到低进行，并在抛填施工结束后在其上方进行反滤层的设置。这种施工方式在技术应用中较为简便，成本较低。

（3）垫层法。垫层法就是铲除在堤防基底附近不符合施工要求的软土，将高强度、低压缩性及良好透水性的砂、碎石等材料进行回填，并将这些材料作为持力层。这种施工处理方式的特点主要体现在成本较低，选料方便，施工技术要求较低等。主要应用于水利工程软土具有较浅挖深及较小开挖方量等工程中。

（4）预压砂井法。预压法主要是通过排水系统和加压系统相互配合作用下，排出地基土中孔隙水。在水利工程软基施工中最常见的排水系统主要包含水平排水垫层、排水砂沟或其它水平排水体和竖直方向的排水砂井或塑料排水板;加压系统有堆载预压、真空预压或降低地下水位等。真空联合堆载预压法主要是联合使用堆载预压和真空预压。这种处理措施的施工工艺主要为：清除需加固范围内的植被与表土，并进行砂垫层的铺设。随后将塑料排水板垂直下插，排水管在砂垫层中要横向布置，进而对软土地基排水情况进行良好加固，并将密封膜铺设在砂垫层上面，将密土膜内的地基气压通过真空泵抽到80kpa以上。这种加固措施施工工期较长，真空抽出范围较小。endprint

（5）旋喷法。旋喷法主要通过旋喷机具形成旋喷桩进而对地基承载能力进行有效提升，在地基防渗处理中可以选用联锁桩施工或定向喷射成连续墙的方式。旋喷桩在是土层预定深度设置将带有特殊喷嘴的注浆管后在进行提升，喷嘴旋转时，必须按照一定速度进行，水泥经高压喷射水泥固化形成浆液，同时混合土体混合，待其凝固硬化后形成桩。

（6）土工合成材料加筋加固法。在堤防地基表面进行土工合成材料的铺设工作，以此加大地基的作用，同时确保堤防荷载向地基均匀分散。如塑性剪切破坏在地基中出现时，土工合成材料将对破坏面的形成起到阻止作用或对破坏发展范围进行减少，进而实现地基承载力提高的作用。与此同时，土工合成材料与地基土之间的相互磨擦将限制地基土的侧向变形，进行对地基的稳定性进行有效增加。

4 软土地基施工建设中的质量管理

在水利工程软基处理施工中必须先对施工现场的地质情况进行准确分析，并在此基础上制定科学的处理措施与施工方案，在勘察设计时必须做好地质勘察工作，设计方案要考虑到软土地基处理等特殊要求，切不可省时省事，留下隐患。

水利工程是关系到国民经济增长的重要工程，是促进经济社会健康稳定发展的基础保障，随着我国水利工程行业发展速度的不断提升，对其施工质量的要求也在不断提高，在水利工程中软基施工是一项重要的施工内容。其施工方法的科学、合理直接关系着整个水利工程的质量优劣，关系到工程设施运行安全，关系到施工企业的信誉生存。因此，必须高度重视软基处理施工，要采用正确、科学、合理的施工方法，防止水利工程出现裂缝、渗透等质量事故，避免影响水利工程的使用寿命及安全运用的现象发生。

5 结语

综上所述，随着国民经济的快速增长，水利工程行业作为国民经济的重要支撑，其行业的发展对国民经济的增长至关重要。软土地基作为影响水利工程质量的重要病害问题，其施工技术水平高低对水利工程软土地基质量的提升具有重要意义。为确保水利工程的整体质量，必须加强对软土地质施工的质量控制，施工企业必须提高软土地基施工的技术水平，规范施工工艺，根据工程施工的具体情况选择与之相适合的施工处理措施，只有这样才能确保工程质量，才能使水利建设事业又好又快发展。

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