水利工程软土地基的处理分析

刘书江

(新疆水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐 830091)

水利工程软土地基的处理分析

刘书江

(新疆水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐 830091)

随着我国经济的发展，对于水利工程的需求越来越大。在进行水利施工的工程中，地基的建设质量关乎整个工程的质量与安全。在进行水利工程施工时，往往会遇到很多的软土地基，软土地基由于不能改成熟较大的施工压力，容易造成倒塌，严重影响施工的安全。所以在进行水利施工地基处理过程中，特别是对于软土地基的处理要格外小心。文章从软土地基的结构与通过对软土地基对施工的影响分析，阐述了水利施工过程中的处理方法，并通过具体施工实例，对处理方法的应用进行举例与分析。

水利工程；软土地基；施工；处理技术

0 引 言

水利工程是指建设中江河湖海等湿度比较大的位置的工程项目，也就是说水利工程的建设离不开对软土地基的设计，软土地基由于特殊的结构性质，往往强度较低、含水量大、承压能力弱，在进行施工过程中，往往需要进行特殊的设计，否则会发生塌陷以及断裂等事故，威胁工程质量与安全。所以在进行水利施工过程中，必须重视对软土地基的处理与设计，确保施工的质量。

1 水利工程中软土地基的定义及影响

1.1 软土地基的定义

软土地基是指在水利工程施工过程中面对的强度低、含水量大、压缩量高的软土层地基，我国对于软土层的相关技术指标如表1所示。例如我国珠江三角洲地区软土具有高含水量、高压缩性、高黏粒含量、低强度、低透水性的典型超软弱软土的工程特性，如图1所示。软土层一般都是在水域的附近位置出现，特殊的结构性质加大了施工的难度，造成极大的安全隐患。而且软土层成分组成比较复杂，往往及时在同一地层，也会出现土壤性质的极大差异，严重制约着工程的发展。

1.2 软土地基对水利工程的影响

软土地基对于水利工程施工的影响主要是体现在2个方面。

1)软土地基的自身结构以及性质造成的，由于软土地基自身性质的影响，含水量高、耐压性能差、流动性强等对水利工程的施工造成极大困难，水利工程施工过程中会出现许多安全隐患。此外由于软土地基本身性质，也给整个施工过程造成极大障碍，在进行施工过程中，就必须重视软土地基的设计，造成施工成本上升。

2)由于施工过程的影响。在部分水利工程设计过程中，由于未能充分考虑软土地基可能对施工过程造成的影响，工程在设计过程中未能引起足够重视，施工过程对于施工的具体操作条件并不了解，未能将软土地基对工程质量影响进行充分的分析，造成整个施工过程出现安全问题，严重影响施工质量。对于未经过细致设计的软土地基不能满足水利工程设计的要求，在未经过细致论证设计的地基进行施工，极易造成安全隐患，影响施工进程，甚至有可能造成大面积安全事故的发生。此外，也有可能在对软土地基进行一定程度的勘测但是未能给予充分的处理，有些工程项目为了过度追求成本最低化，忽略了对软土地基的设计处理，自欺欺人，这样也为工程建设埋下安全隐患，水利工程即使完成了建设，也很容易出现安全问题，威胁周围群众的安全[1-3]。

表1 我国关于软土层的相关指标

(a)珠三角地区软土天然含水量与液限的比较 (b)珠三角地区自然孔隙比的值

图1 珠江三角洲地区软土物理力学性质

2 水利工程软土地基施工处理技术

软土地基由于自身性质原因，在进行水利工程建设过程中，很容易出现安全问题。通过实际的研究表明，软土层地基在建设过程中，能够承受的最大压力为50kN/m2，为了确保水利工程的施工安全与工程质量，必须对软土地基进行处理。

2.1 填垫法软土地基处理技术

填垫层法主要是针对软土层厚度在2-3cm范围之内的软土地基，将该软土层除去，然后全部替换为具有更高稳定性的材料，一般选用高强度的材料，例如砂石、卵石等，这种类型的材料具有比较高的强度以及密度，而且具有很好地透水性能，能够极大的提高地基的抗压能力，避免地基的沉降，其横截面如图2所示。除此之外，替换后的地基对于维持地基的冻胀具有较好的稳定作用。完成地基的替换后，将地基进一步的夯实，能够最大化的提高地基的稳定性，提高抗压能力。在提花过程中，对于缝隙较大的材料，使用具有较好透水性能材料进行填充，能够更好的避免冻胀的发生。

图2 填垫法软土地基横截面图

2.2 桩基法软土地基处理技术

桩基法是目前处理软土地基经常使用的方法之一，使用最多的就是钢筋混凝土桩基，该桩基具有很好的稳定性与强度，可以在含水量较高的地基中使用，桩基法软土地基处理横截面如图3所示。例如在南水北调工程中，就较多的使用了桩基法处理软土地基。在现场勘查中发现，软土地基多为黏质砂土多层结构，透水性中等，承压能力弱，采用桩基法加固。在施工前，首先对桩位进行复核，确保桩位准确。施工过程中间隔进行，由两边向中间完成试桩。完成打桩后要做好检查维护工作，对桩位的详细参数进行复核，确保桩位的垂直度、成空深度、有效桩长等符合标准。

图3 桩基法软土地基处理横截面图

2.3 排水法软土地基处理技术

排水法多适用于软土层较厚以及路肩比较高的地基施工中。排水法主要是对地基表面的淤泥进行排除，从而降低路基的含水量，增加地基的稳定性，提高承载能力，从而达到地基快速沉降的目的，排水法软土地基横截面如图4所示。排水法地对于水利工程中的软土地基具有十分明显的改善作用，能够达到软土地基完全固结的目的，但是排水法相对耗费时间比较长，施工成本比较高。

图4 排水法软土地基横截面图

2.4 化学固结法软土地基处理技术

化学固结法通常是水利工程软土地基处理的最后一步，对于施工有着十分重要的作用，通常包括灌浆法、高压喷射注浆法和深层搅拌法3种。其中灌浆法主要是利用气压与液压的原理完成，将固化的浆液通过施加一定压力灌入缝隙，从而达到软土地基固化的目的，提高地基的稳定性能。高压喷射注浆法与灌浆法原理十分相似，高压喷射注浆法一般是通过气流将浆液灌入缝隙，完成填充。深层搅拌法是将固化剂灌入软土地基，从而提高地基的承压能力。以上3种软土地基的处理方法都是通过注入其他材料来提高地基的承压能力，从而避免地基的沉降，维持地基的温蒂。但是化学固结法相对来说需要较高的施工成本，但是效果最为理想，能够最大化的改善软土地基的施工条件。

3 软土地基处理技术在水利工程中的实际应用举例

3.1 贵州地区软土以及软土地基的特点

贵州地处云贵高原，属于高山地貌，全年降水量大，属于亚热带高原气候，具有降水充沛，湿度大。四季分明，地势起伏明显等气候地质特征。由于贵州省特殊的气候地质特点，该区域软土厚度有限但是分布相对分散，软土性质收到气候的影响，性质变化明显。在比较干旱少雨的时期，强度相对较高，而在降雨充沛的季节，软土强度变得很低[4-6]。所以，贵州地区的软土为水利工程的建设带来了极大的困难。

3.2 贵州地区软土地基处理方法的实际调查分析

针对贵州地区软土地基的性质，根据软土地基的处理方法以及工程建设要求，文章通过实际的施工实例，对软土地基的处理方式进行分析，目前对于水利工程软土地基处理规划一般程序如图5所示。

图5 软土地基处理规划一般程序

杭瑞高速贵州境遵义至毕节段跨河桥：该路段的软土主要是粉质黏土与淤泥的混合，含水量比较大，地基土壤空隙较大，承载能力差，透水性能差。此外该路段由于处于低洼地势，很容易在降雨过程中造成积水，从而进一步影响软土地基结构特性，给施工造成困难。路段软土厚度在2-5cm。针对该路段软土地基性质，由于软土的分布并不集中，大型设备不易进入，所以采取添垫层技术处理，就地取材使用粉煤灰进行填垫，填垫深度在3cm以上。

黔南州凤山水库项目：该区域软土类型为灰色的淤泥质亚黏土，此外该区域的位置相对较低，容易造成表面积水，而且不容易排除，造成该区域的软土长时间的浸泡在水中，进一步影响该区域地基的承载能力，加大了含水量。该区域的软土厚度在3-8cm。针对该区域的软土特性与施工特点，结合整个工程的造价预算，考虑采用填垫层与抛石挤淤泥法相结合的处理方案，从而提高该区域软土地基的承载能力，确保工程的施工安全，软土的填垫厚度在4cm左右。

水城县彭州桥水库：彭州桥水库地区软土地基承载能力相对较弱，该区域地基含水量大，透水性强。此外该区域由于受到周围地势的影响，地基容易造成腐蚀，进一步增加了施工的难度。该区域软土层厚度5-10cm。针对该水库的软土性质以及具体地貌特征，结合施工规划以及施工条件，选择采用震动碎石桩法对该区域的软土地基进行处理，碎石桩呈三角形分布。

国家重点工程，马岭大型水利枢纽工程部分区域：该区域由于地势特点，部分区域位于斜坡上，地基呈现半填半挖的状态，而且该区域的软土分布十分分散，不集中。该区域的软土厚度在1.2-15cm，厚度不均匀，变化较大，进一步增加了施工难度，给施工造成极大的苦难。依据现场勘查结果与设计方案，结合该区域软土性质，采用化学估计法处理，使用路堤固结灌浆处理软土地基，结合填垫层法，增加地基的承载能力，确保工程质量[7-8]。

4 结 语

随着我国经济以及综合国力的不断上升，越来越多的汇集民生民愿的工程项目开始实施，尤其是水利工程得到了国家的大力支持。在进行水利工程施工过程中往往会面对软土地基带来的使用困难，由于软土地基特殊的结构性质，必须采取一定的处理措施，才能确保施工的正常进行。文章通过对软土地基处理方式的分析，并且结合具体的实例分析了软土地基处理方式在水利工程的实际应用，进一步说明了软土地基处理方式在确保工程质量上的重要作用。

[1]张晓昕.试析水利工程软土地基处理措施在南湾灌区的应用[J].中国科技纵横，2014(23)：67-68.

[2]杨路平.论水利工程施工中软土地基处理技术[J].建材与装饰，2015(13)：11-14.

[3]金梁瑜,王飞.水利工程施工中软土地基处理技术[J].城市建设理论研究：电子版，2014(04)：20-22.

[4]郭自发.浅析水利工程施工中软土地基处理技术[J].建筑工程技术与设计，2014(27)：69-70.

[5]陈俊勇.探讨水利工程施工中软土地基处理技术的应用[J].城市建设理论研究：电子版，2015(19)：41-45.

[6]陶忠平.水利水电工程建设中不良地基基础处理方法研究[J].水利水电技术，2007(12)：66-69.

[7]徐艳云.浅谈水利施工中软土地基处理的方法[J].中国水运，2013(10)：12-14.

[8]顾红明.加强水利工程软土地基质量管理工作的若干思考[J].环境研究与监测，2011(04)：68-72.

1007-7596(2017)07-0153-04

2017-06-18

刘书江(1977-)，男，新疆哈密人，工程师，从事工程地质工作。

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