水利工程施工中软土地基处理技术分析

汤绍坤

广东珠基工程技术有限公司 广东 广州 510800

引言

现阶段，随着现代化建设进程的不断推进，水利工程建设也进入到新的阶段。在水利工程施工中，地基处理属于极为关键的内容，软土地基由于其特殊性质和水利工程的高要求，使得针对软土地基的处理一直都属于重要的难题。软土自身的性质决定其无法拥有较高的承载力，也给处理带来了一系列的难题，加上工程规模较大，环境、地质等方面因素的影响，使得相关处理技术的实施面临着一定的难题。故而就软土地基的处理技术进行积极的探讨和分析是非常关键的，对更好地掌握软土地基处理办法，提升地基处理质量而言，有着非常积极的现实意义。

1 软土地基及其特性分析

1.1 孔隙较大

孔隙大是软土地基的重要特性，主要是由于其含水量较大，土壤颗粒之间产生胶结的效果，形成了较为松散的颗粒，无法像普通泥土一样拥有可靠的可压实性。孔隙较大的特性使得软土地基的密度和强度均比较低，不采取措施进行压实，会直接影响到地基的承载能力与稳定性，因此水利工程中需要对软土地基进行特殊处理。

1.2 透水性差

软土地基表现出明显的透水性差的特性，其垂直方向上的渗透系数一般只有10cm/s，几乎很难有水渗透出来，而这也容易导致水分在土壤中积聚，使得软土地基在受到外力作用时容易发生液化、流动等现象。透水性差也给排水固结作业的进行带来了极大的难度，通常需要施加额外压力，才能保证一定的排水固结效果[1]。

1.3 水敏感性

软土地基对水分的敏感性较高，当其在吸水或者排水的情况下，土体的力学性质也会产生相应的变化，导致土体强度和刚度发生变化。最为明显的是，地基吸水后容易产生膨胀和软化问题，使得地基承载能力下降，对水利工程相关结构的稳定性带来不利影响。

1.4 流变性

软土地基具备一定的流变性，在外力作用下容易产生变形和流动的情况，并随着时间的持续增长，流变性特征表现得也就越为明显，反映到水利工程实际中，则体现为边坡、堤岸容易在荷载作用下产生失稳问题，对水利工程的稳定性产生不利影响。

2 水利工程施工中的软土地基处理技术

2.1 换填垫层处理技术

换填垫层处理技术指的是将软土地基中的软弱土层进行清理，而后以性能良好的填料来改善地基的承载能力和稳定性的一种办法。

软土地基换填垫层前需要对换填区域进行详细的勘查，这包括软土地基的性质、厚度、含水量等参数的测定，调查地下水活动情况。尤其是软土层的厚度的测定，这直接决定了换填的工程量，若是厚度较大，将会增加换填成本，最佳厚度一般在200～300cm之间，超出这一厚度，需要考虑其他处理办法。

合理选择填料是提高换填垫层处理技术应用效果的关键所在，一般选择质地坚硬的中粗砂及沙砾，不得使用风化岩石等其他软弱材料进行换填。同时要考虑填料的颗粒大小、形状、密实度和排水性能等因素，力求实现最佳的换填效果。填料颗粒、形状不均的情况下，可通过人工筛选的办法，保证其均匀系数满足换填要求，同时也将填料中的枯草和垃圾清理干净，避免影响到地基处理效果[2]。

填料铺设前，宜将坑内杂物清理干净，去除浮土，而后以分层填筑的方式，将填料均匀摊铺在坑内。每层厚度宜控制在30cm以内，填筑过程中使用压实机械对填料进行压实，保证填筑效果满足要求。待填筑完成后，应实施质量检验，明确地基密实度等指标是否符合要求，以进一步保障换填质量。

2.2 堆载预压处理技术

堆载预压处理技术是通过土石料的堆载产生荷载，对软土进行预压，促使软土提前固结并发生沉降，而后使得施工后的沉降得到有效的控制。堆载预压处理技术的原理较为简单，对技术及机械的依赖性较低，通常与排水固结处理办法进行联合应用，以取得更好的处理效果。经过堆载预压处理后的软土地基，一般不会再产生较大的沉降，解决了软土地基在施工后所产生的不均匀沉降问题，保证了处理效果。堆载预压处理的持续时间也比较长，在工期不紧张的情况下，可考虑对这一办法进行应用。

堆载预压处理的关键在于根据设计要求，选择合适的预压荷载，并以科学的方式施加在软土地基上。荷载大小控制方面，原则上不得小于地基设计的荷载，施加方式上则可根据实际情况采用均匀荷载、不均匀荷载或者变荷载的方式进行施加。荷载施加时间和持续时间关系到预压效果，应当根据地基的性质和设计要求，确定这一参数，以确保地基在荷载作用下，产生充分的压缩变形，并达到稳定的状态。在施加荷载时，应采取合理的措施，如使用合适的载荷传递板或垫层，以确保荷载能够均匀地传递到地基中，避免局部过载或不均匀沉降的问题。

预压荷载施加期间，需要进行监测和调整。监测内容包括地表沉降观测、孔隙水压力监测、应力监测等，以评估软土地基的固结和沉降情况。根据监测结果，可以进行预压荷载的调整，以达到预期的固结和沉降效果。待软土地基沉降与固结达到设计要求后，方可卸去荷载作用，避免长时间的荷载压力导致地基产生过大的变形。预压过程中应当注意堆载的方式方法，以分层、分级的策略逐步增加荷载，以避免荷载加载过度而超出地基承载极限，产生剪切破坏，无法满足施工质量[3]。

2.3 排水固结处理技术

排水固结处理技术顾名思义，指的是通过在软土中设置排水设施，促使土体中的水体被排出，而后实现土体的压缩固结效果，提高地基的承载能力与稳定性。排水固结处理技术属于常见的一种地基处理办法，尤其是在含水量较大的软土地基处理中，效果较为明显。其利用了地层本身的透水性，通过排水设施和预压作用，来加速软土的固结，促使软土地基尽快达到预期的固结效果。

利用排水固结处理技术对软土地基进行处理，除了基础的排水设施以外，还需要加压系统的支持来加快排水效果。排水目的的实现，主要利用了土层自有的透水性，通过设置砂井、塑料排水板等竖向排水体，促使水体从土体中渗透出来并被排出去。加压系统则包括堆载预压、真空预压等办法，其中真空预压是通过真空装置进行抽气，形成气压差，将土体中的水体快速从孔隙中排出，加快土体的固结。

排水固结处理技术在施工前需要进行严密的勘查和设计，确定合理的排水系统和加压系统，并根据实际需要，选择排水设施和加压设备，以保证排水固结效果。作业过程中，需要对排水速度及排水量进行控制，避免过快排水导致软土地基产生剪切破坏。地基的固结时间与排水体的设置、荷载大小等因素密切相关，应在作业完成后，通过检测作用来明确地基的固结效果，促使其承载能力和稳定性满足设计要求。

2.4 深层水泥搅拌桩处理技术

深层水泥搅拌桩处理技术是水利工程地基处理中的常用技术，在泵站、水闸等结构的施工中应用极为普遍。这一技术表现出适应性强的特性，尤其是针对淤泥质土、粉质土等软土，有着良好的处理效果。其利用水泥作为固化材料，通过深层搅拌机械在地层深处钻进并搅拌，促使水泥与软土充分混合在一起，待其固化后便形成整体性和抗水性良好的桩体结构，并与周围的土体之间，形成复合性质的地基，满足水利工程对承载力的要求。

深层水泥搅拌桩处理技术在应用过程中，为确保处理效果，需要通过试验的方式，对水泥掺入量进行确定，这将决定处理后地基的抗压强度等指标的实现。同时需要通过试桩的办法，来对搅拌工艺进行试验，进一步验证最佳的泵送压力与时间、搅拌机提升和下钻速度、搅拌速度等参数，确保水泥搅拌桩的施工质量符合施工要求。搅拌过程中，搅拌器应当逐渐提升，确保搅拌范围覆盖整个钻孔长度。对于搅拌不到位的情况，可对需要的桩体进行复搅，以确保水泥和土体之间的充分混合，确保成桩质量[4]。

深层水泥搅拌桩处理技术应用过程中需要注意，浆液配置完成后应当尽快使用，不得长时间进行存放，以避免其相关指标下降，无法满足施工要求。原则上浆液存放超过有效时间后，就不得再行使用。搅拌过程中若是遇到硬土导致搅拌阻力较大，可通过加压的办法确保搅拌效果。搅拌过程中应保持连续喷浆，因为个别原因导致浆液无法及时供应，应立即停止施工并将搅拌头下放约50cm，待来浆液后再继续进行施工，以避免因供浆不及时而导致断桩问题的发生。

2.5 硅化处理技术

硅化处理技术指的是通过硅化物溶液来对软土进行加固，提高其稳定性和承载能力的一种办法。硅化处理技术本质上属于一种化学固结处理，利用了硅化物溶液与土壤颗粒之间发生化学反应，形成硅酸盐胶结体，从而提高地基的强度和刚度。有着加固作用快、工期短的特点，但同时其成本也比较高，对于渗透系数较小的软土，表现出一定的不适应性，需要根据水利工程实际情况，进行合理应用。

硅化处理技术需要在前期进行地质上的勘查和设计，根据软土特性，来进一步确定硅化物溶液的类型、浓度、用量和施工方案等，为施工活动的展开提供基本的指导作用。硅化物溶液通常由硅酸盐或硅酸盐前驱体、水和其他添加剂组成，其具体的配比应根据软土地基的特性和设计要求确定。硅化物溶液可通过钻孔、喷射及压力注入的办法注入土体中，其中钻孔注入是在软土地基中钻孔后，通过注入管将硅化物溶液注入孔洞中；喷射注入是将硅化物溶液通过喷射设备喷射到软土地基中；压力注入是通过注入管施加压力，将硅化物溶液注入软土地基中。这一过程应注意注入的速度和注入量，以确保硅化物溶液分布上的均匀性，促使其可以同软土地基中的颗粒充分发生反应，形成硅酸盐胶结体[5]。

硅化处理的反应时间通常比较长，在等待充分反应胶结的过程中，应当注意保持软土地基的稳定状态，尽可能避免外部因素的干扰或承受过度的荷载。在硅化反应完全后，需要对处理的效果进行检测和验收，这包括地基承载性试验，硅酸盐胶结体强度试验等，以全面评估硅化处理的效果，了解软土地基相关指标的改善情况，判断其是否满足水利工程的施工要求。

3 结束语

综上所述，水利工程施工中，软土地基的处理极为关键，一旦处理不到位，很容易因为软土性能指标的不足，而对水利工程的稳定性和安全性带来威胁，因此采取合适的软土地基处理技术，以保证软土处理效果是非常有必要的。常见的软土地基处理技术包括排水固结、堆载预压等办法，这些办法能够有效对软土地基的相关指标进行改善，提高地基的承载力和稳定性。在应用相关处理技术的过程中，应当考虑工程的实际情况，选择合适的处理办法，并严格控制质量，以确保软土地基的处理效果，保证水利工程的安全性。