水利工程软土地基的分析

2013-08-15王红实

中国新技术新产品 2013年7期

王红实

（山西省运城市水土保持监督监测站，山西运城 044000）

我国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6%，居世界第四位，这一数据说明我国的水资源总量丰富，加上长江黄河珠江等河流的区域分布，使得我国各个地区都有水资源灌溉农业；但我国水资源的人均数量只有2300立方米，仅为世界平均水平的1/4，名列1世界21位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。另外，目前全国多数城市地下水受到一定程度的点状和面状污染，且有逐年加重的趋势。日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源短缺的矛盾，对我国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响，而且还严重威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的健康。洪水是指超过江河湖泊水库海洋等容水场所的承纳能力，造成水量剧增或者水位急涨的水文现象。洪水灾害是我国自然灾害的一种主要现象。洪水会造成河流的水量大增，大坝的承受压力骤增，极其容易造成洪水漫坝的危险。我国和世界的大坝毁坏的事例大多是由于洪水漫坝造成的。因此，正确完整的分析和评价大坝防洪工作具有实际意义。为以后的类似工作提供经验。

软土的成因一般是由于第四纪后期地表水所形成的沉淀物质，多分布在海滨，湖滨，河流沿岸等地势低洼地带，地表常年潮湿或积水。所以地表往往有大量喜水植物，由于这些植物的生长和死亡，使得软土中含有较多的有机物。软土地基的处理应根据软土和淤泥独特的性质，埋层深度，路堤高度，材料场地情况，公路等级等因素具体分析，采取正确的措施进行施工。

1 软土地基的处理方法

1.1 堆载预压法

1.1.1 含义：本方法是在工程建设之前用大于或等于设计荷载的填土荷载，促使地基提前固结沉降以提高地基的强度。当强度指标达到设计要求数值后就可以修筑公路路面。经过堆压预处理后，地基一般不会再产生大的固结沉降。堆载物一般用填土或砂石等散粒材料。施工填筑时采用分层分级施加荷载，从而控制加荷速率、避免地基发生破坏，达到地基强度慢慢提高的效果。

1.1.2 优缺点：施工简单，不用特殊的施工机械和材料，但软土的排水固结时间较长，因此工期一般较长。

1.2 反压护道法

1.2.1 含义：指在公路主路堤两侧，填筑一定宽度和高度的护道，以期达到路堤稳定的一种方法，它主要是起抗滑的平衡作用，使得抗滑弯矩能克服滑动弯矩。其设计是先找出最危险的圆弧，再用分条法进行稳定验算。反压护道的宽度一般是滑动弧终点达到哪里就压到哪里。

1.2.2 优缺点：这种方法处理软土地基，对解决路基稳定是有效的。该法不需控制填土速率，可以机械化快速完成路基填筑，但利用该法处理地基，土方量大、占用土地多，且沉降期长。

1.3 袋装砂井排水法

1.3.1 含义：袋装砂井排水法是在普通砂井的基础上发展起来的一种软土地基处理方法，它是普通砂井的发展和提高。

1.3.2 优缺点：此法用砂量少、施工方便、快捷。它的布置一般采用梅花形。但是，袋装砂井的间距是影响固结速率最重要的因素之一。在附加荷载一定的条件下，井距愈小，固结愈快，井距愈大，固结愈慢。所以，在用袋装砂井处理软土地基时，原则上采用“细而密”的方案。

1.4 塑料排水板法

1.4.1 含义：该法与袋装砂井的作用原理相同，设计方法也基本相同，只是所用材料不一样而已。

1.4.2 优缺点：与袋装砂井比较，塑料排水板具有施工速度较快，效率高，施工机械轻便，对软土地基的扰动较小，可工厂化生产，抗折能力较强等优点。

1.5 喷粉桩法

1.5.1 含义：它是利用水泥或石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，就地在软土中利用压缩空气喷射石灰或水泥干粉，与软土强行搅拌，利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理-化学反应，使软土固结成具有整体性、水稳定性和一定强度的地基，以达到提高地基承载力、减少地基沉降量的目的。

1.5.2 优缺点：它具有施工速度快，设备轻便，便于移动，方法容易掌握，处理深度较大等优点，具工后沉降较小，排水固结时间短。喷粉装法的深度一般穿透软土地基，当软土厚度大时，桩长控制在合理范围内。用该法处理软土地基，大大缩短了软土地基处理时间。通过对喷粉桩进行抽芯、抗压及静载试验，表明喷粉桩复合地基设计、施工质量是令人满意的。

2 水利工程软土地基的特性

2.1 软粘土主要特性

2.1.1 孔隙比和天然含水量大。

2.1.2 压缩性高。我国淤泥和淤泥质土的压缩性很大，建造在这种软土上的建筑物将发生较大的沉降，会造成建筑物的开裂和损坏。

2.1.3 透水性弱。软土含水量大，可是，透水性却很小，往往呈现很高的孔隙水压力，影响地基的压密固结。

2.2 软土地基上堤防失稳的破坏机理

引起软土地基上堤防滑动破坏的根本原因，在于软弱地基中某个面上的剪应力超过了它的抗剪强度，稳定平衡遭到破坏。由于剪应力的增加，降雨使土体容重增加；水位降落产生渗流力；地震、打桩等引起的动荷载等。又由于软土地基本身抗剪强度的减小。气候变化产生的干裂、冻融；粘土夹层因浸水而软化以及粘性土的蠕变等。

3 软土地基上筑堤常用的地基处理方法及适用条件

3.1 堤身自重挤淤法

堤身自重挤淤法是通过逐步加高的堤身自重将处于流塑态的淤泥或淤泥质土外挤，并在堤身自重作用下使淤泥或淤泥质土中的孔隙水应力充分消散和有效应力增加，从而提高地基抗剪强度的方法。

3.2 抛石挤淤法

抛石挤淤法是把一定量和粒径的块石抛在需进行处理的淤泥或淤泥质土地基中，将原基础处的淤泥或淤泥质土挤走，从而达到加固地基的目的。一般按以下要求进行:将不易风化的石料抛填于被处理堤基中，抛填方向根据软土下卧地层横坡而定横坡平坦时目地基中部渐次向两侧扩展；横坡陡于1:10时，自高侧向低侧抛填。最后往上面铺设反滤层。这种方法施工技术简单，投资较省，常用于处理流塑态的淤泥或淤泥质土地基。