水利工程施工中软土地基处理技术

张传佳

江苏嘉源建设项目管理有限公司 江苏 宿迁 223800

水利工程的施工过程中，地基处理是一个非常重要的环节。软土地基是一种较为常见且危害性较大的地基类型，由于软土地基承载性差，容易出现沉降变形，会引起工程的不稳定和安全隐患。因此，在进行水利工程施工的过程中，对软土地基进行有效的处理是非常必要的。软土地基处理技术的选择和应用对于工程的稳定性和安全性至关重要，在施工中需要进行综合的考虑，除了需要关注地基的相关情况，也要考虑到软土地基处理技术的适用性。

1 软土地基的特点

1.1 压缩性强

软土地基的显著特点在于其压缩性比较强。软土中的土粒之间存在比较大的间隙，土粒与土粒之间的接触面积相对比较小，土体的密实度较低。因此，当施加荷载时，土体容易发展较大的沉降和压缩变形[1]。这种压缩性强的特点对水利工程的稳定性和安全性带来了一定的挑战，需要采取相应的处理措施来控制和减少土体的压缩变形，以保证工程的稳定性。

1.2 孔隙较大

软土地基中存在比较大的孔隙，这是由于土粒之间的排列方式和颗粒大小的影响导致。这些大的孔隙导致水分在土体中较为容易流动，导致土体的稳定性比较差，一旦受到外界因素的影响，就很容易出现较大的变形和沉降。因此，在软土地基的处理中，需要考虑到孔隙结构的调整和控制，从而提高土体的稳定性和排水性能，保证地基能够为工程整体奠定良好的基础。

1.3 透水性差

软土地基地基的透水性较差，这是由于土体中孔隙的排列方式和土粒之间的连接状态导致。由于孔隙比较大，且连接性差，水分在软土中的渗透速度比较慢，形成了较高的水头压力[2]。这种情况会导致土体的强度和稳定性下降，同时还会导致地下水位的升高和土体饱和度的增加。因此，软土地基处理中还需要采取相应的排水处理措施，以降低地下水位，改善土体的排水性能。

2 水利工程施工中的软土地基处理技术

2.1 砂石换填垫层技术

砂石换填垫层技术是水利工程施工中常用的一种软土地基处理方法，该技术是通过在软土地基表层中加入砂石材料，形成一层较硬的填充垫层，以改善软土地基的承载能力和稳定性，具体施工步骤如下：首先需要对软土地基的表层土壤进行开挖，形成一个均匀的凹槽或坑洞，然后将砂石材料填充进去。砂石的选择需要充分考虑地基工程的具体情况，对砂石颗粒大小、形状和含水量等因素进行充分考虑，选择合适的砂石[3]。在填充砂石后，还需要对其进行适当的压实与夯实处理，以此来提升垫层的密实度和稳定性，这一过程通常会使用振动压路机或夯实机进行作业，使填充层达到设计要求的密实度。砂石填充垫层的加入可以有效增加地基的承载能力，其中，砂石具有较高的密实度和强度，能够分担荷载，以此来提升地基的承载能力，同时，软土地基的较大沉降和变形问题可以通过砂石换填垫层技术得到改善，填充垫层的加固可以减小软土的压缩变形，并提高地基的稳定性和抗沉降性能。另外，砂石材料具有较好的透水性能，可以改善软土地基的排水条件，减少地下水位的升高，这有助于提高软土地基的稳定性，并减少地基在水分作用下的变形。

2.2 深层水泥搅拌桩技术

深层水泥搅拌桩技术也是现阶段水利工程软土地基中较为常见的处理方式，该技术是通过将水泥与土壤混合形成搅拌桩，以提高软土地基承载能力和稳定性的一种处理技术[4]。在具体施工中，深层水泥搅拌桩技术包括以下几个流程：首先，在软土地基中进行钻孔作业，将钻孔机械沿垂直方向钻入地下，直到达到设计要求的深度。其次，进行注入水泥浆料操作，通过钻杆中心的管道，将水泥浆料注入到土壤中，与土壤混合形成搅拌桩。在注浆过程中，要确保水泥浆料均匀分布在钻孔周围，与土壤充分混合。当注浆完成后，钻杆缓慢拔出，同时进行旋转和振动操作，以形成搅拌桩，搅拌桩的直径和长度可以按照具体的工程要求进行设计和施工。深层水泥搅拌桩具有较高的强度和刚度，能够增加软土地基的承载能力，同时搅拌桩的形成增加了地基的竖向承载面积，并通过水泥的固结作用进一步提高了地基的承载能力。同时，搅拌桩的形成可以减少软土地基的沉降和压缩变形，水泥的硬化过程也能够有效增加土体的刚度和稳定性。另外，水泥浆料注入软土中后会与土体充分混合，形成坚固的固结体。这种固结效果可以提高软土的抗剪强度和稳定性，增加土体的整体刚度。

2.3 排水固结法

排水固结法是一种通过排水来改善软土地基稳定性和承载能力的地基处理技术，其基本原理是通过降低软土地基的孔隙水压力，减少孔隙水的含量，从而改善土体的强度和稳定性[5]。其施工过程通常包括以下几个步骤：首先在软土地基中设置排水井，以便有效地降低孔隙排水压力。排水井通常由细孔管和井筒组成，通过排水井将孔隙水引导出来。其次，将排水井与水泵或排水系统连接起来，将孔隙水抽出或排出，排水井系统的设计和设置应当根据软土地基的特性和工程要求进行合理规划。随着排水的进行，软土地基的孔隙水压力下降，土体开始固结，在这个过程中需要对沉降进行监测和控制，以保证土体的稳定性和工程的安全性。排水固结法能够有效降低软土地基的孔隙水压力，减少水分对土体的影响，这有助于提高土体的有效应力，增加土体的承载能力和稳定性。同时，排水过程中，土体开始固结，孔隙水的排出使土体颗粒之间产生更大的颗粒间摩擦力，从而提高土体的强度和稳定性。另外，通过控制排水速度和监测土体沉降情况，可以有效控制软土地基的沉降，避免过大的变形和沉降对工程造成的不利影响。

2.4 化学固结法

化学固结法是通过化学固结剂来改善软土地基强度和稳定性的一种地基处理方式，其基本原理是通过与软土中的粒子和水分发生化学反应，形成固结物质，以增加土体的强度和稳定性，常见的化学固结剂包括水泥、石灰、硅酸盐、聚合物等。在化学固结法应用的过程中，主要包括以下几个步骤：首先，根据软土地基的特性和工程要求，选择合适的化学固结剂，不同固结剂具有不同的固结效果和适用范围，需要根据具体情况进行选择[6]。其次，将选定的固结剂与适量的水混合形成浆液状物质，然后将浆液加入到软土地基中，通过混合与加入过程，确保固结剂均匀分布于软土中，与土体和水分充分接触。固结剂与软土中的粒子和水分发生化学反应，会形成固结产物，这些固结产物填充了软土的孔隙空间，增加了土体的颗粒间摩擦力和内聚力，从而提高了土体的强度和稳定性。同时，化学固结剂的使用可以减少土体中的水分含量，降低水分对土体强度和稳定性的不利影响，固结产物形成后，可以减少水分的渗透和渗流，以保持土体的稳定状态。此外，固结剂的应用能够减少土体的压缩变形，降低沉降速度，从而对工程的沉降进行有效控制。需要注意的是，化学固结法的应用需要根据软土地基的特性、固结剂的性质和工程要求进行合理选择和施工，同时应注意固结剂与环境的相容性和环保性，以确保施工的安全和可持续性。

3 水利工程施工中软土地基处理技术应用要点

3.1 土壤调查与分析

土壤调查与分析是水利工程施工中软土地基处理的关键步骤，旨在全面了解软土地基的物理特性、工程性质和固结特征，为选择合适的处理技术和制定有效的施工方案提供依据。在进行土壤调查时，需要采集代表性的土壤样本，并对其进行实验室测试和现场观测。一是土壤采样，采集土壤样本应根据地基的性质和规模确定采样点位，并按照一定的深度分层进行采样，保证样本的原始性和代表性，避免混杂或污染[7]。二是对采集的土壤样本进行物理性质测试，包括颗粒分析、含水量测试、容量测定等。这些测试可以了解土壤的颗粒组成、含水量变化和密实度等参数，为后续的处理技术选择和施工方案制定提供基础数据。三是通过实验室测试和现场观测，评估土壤的工程性质。包括压缩性、剪切强度、抗剪强度、液性指标等，这些参数能够反映土壤的变形性质、承载能力和稳定性，为处理技术的选择和施工方案的制定提供重要依据。四是对土壤样本进行固结特性分析，包括固结指数和压缩参数等，以判断土壤的固结性质和变形特性。五是进行地下水位的观测，了解其变化情况，了解软土地基的水文特征，判断是否需要进行排水处理。

3.2 进行处理方案设计

进行处理方案设计是水利工程施工中软土地基处理的重要步骤，其目的是根据软土地基的特性和工程要求，制定合适的处理方案，以改善软土地基的承载能力、稳定性和排水性能。一是要通过土壤调查和分析的结果，深入了解软土地基的物理性质、工程性质和固结特性，考虑土壤的颗粒组成、含水量、压缩性、剪切强度等参数，确定地基的特性。二是要明确水利工程的要求和目标，包括承载能力要求、变形控制要求、排水要求等。根据工程的特点和设计要求，确定处理方案的具体目标，为方案设计提供指导[8]。三是根据软土地基的特性和工程要求，选择适合的处理技术，综合考虑处理技术的可行性、经济性和施工难易度，选择最合适的处理技术。四是要对所选择处理方案的技术可行性进行评估，考虑施工条件、材料供应、设备要求等方面的限制，确保处理方案在施工中能够得到有效实施。最后，在处理方案中还应当考虑监测的措施，以便于对软土地基处理效果的变化进行监测，根据监测的结果进行及时的调整和优化，能够确保处理方案的有效性，为工程稳定性提供支持。

3.3 选择施工方法与工艺

在水利工程施工中，软土地基处理还需要选择适当的施工方法和工艺，这也是保证处理方案顺利实施，达成处理效果的关键。一是要根据选择的处理技术，了解其施工方法和工艺要求，不同的处理技术对施工条件、设备需求和施工顺序等有不同的要求，确保施工方法和工艺符合处理技术的要求，能够实现预期的处理效果。二是考虑软土地基的特性和工程条件，选择适应性较好的施工方法和工艺，以此来保证施工方法和工艺能够适应地基的特点和施工环境。三是根据所选的施工方法和工艺，评估所需要的施工设备和人力资源，确保设备和人员分配的合理性，满足施工工艺的要求。同时，考虑设备的性能和施工人员的技术能力，保证施工质量和进度的控制。四是在选择施工方法和工艺时，要考虑安全性和环境影响，评估施工过程中可能存在的安全隐患，采取相应的安全措施，关注施工对环境的影响，以减少污染和生态破坏。最后，还需要根据施工方法和工艺的特点，制定合理的施工顺序和阶段控制方案，并考虑施工过程中可能存在的工序依赖和协调问题，确保施工进度的合理安排和施工质量的控制。

3.4 监测与控制

在水利工程施工中软土地基处理过程中，监测与控制是至关重要的环节，它能够帮助评估处理效果、及时发现问题并采取措施进行调整。一是要对软土地基处理的效果进行监测，以验证处理方案的有效性。常用的监测指标包括地表沉降、地基沉降、变形量、孔隙水压力等，通过实时监测数据，可以评估处理效果的变化情况，及时发现问题并进行调整。二是监测施工参数的变化情况，包括固结剂用量、施工速度、深度控制等。通过监控施工参数，可以确保处理过程中施工操作的合理性和准确性，避免处理效果受到施工质量的影响。三是要重点关注安全问题，监测和控制施工现场的安全状况，确保施工人员的人身安全和设备的正常运行。实施必要的安全措施，比如设置警示标志、防护栏杆等，以减少事故风险。四是根据监测结果，及时调整和优化处理方案，如果监测数据显示处理效果不理想或出现问题，需要及时分析原因，并采取相应的措施进行调整。可以进行施工参数的调整、施工工艺的优化等，以提高处理效果。另外，施工过程中要进行质量控制，并定期进行验收。对施工工艺、材料选用、设备操作等进行检查和评估，确保施工质量符合要求。在软土地基处理完成后，进行最终验收，验证处理效果是否达到设计要求。

4 结束语

综上所述，在水利工程施工中，软土地基处理技术的应用是确保工程安全和稳定性的重要环节。通过对软土地基的特性进行认真调查与分析，制定合理的处理方案，并选择适当的施工方法和工艺，可以有效地提高软土地基的承载能力、稳定性和排水性能。同时，通过监测与控制处理过程和效果，及时发现问题并采取相应措施进行调整，确保软土地基处理的质量和效果。水利工程施工中的软土地基处理技术在保障工程安全、提高工程质量方面发挥着重要的作用，为工程的可持续发展提供了可靠的基础。