水利工程软土地基处理技术应用及质量管理

□姜福东（丹东市江河流域管理处）

1 软土地基概述

1.1 概念

所谓的软土地基具体是指由粘性土、粉土等细微颗粒含量较多的松软土体、孔隙较大的有机质土、松散砂土组合而成的稳定性较差容易出现不均匀沉降的土体结构。

1.2 特征

软土地基具有如下基本特征：

1.2.1 高压缩性

这是软土地基最为明显的特征之一，此类地基受到高压的影响，其压缩系数越大，其上的建筑结构就越容易出现不均匀沉降，如果垂直压力超过0.10MPa时，地基会出现压缩变形，由此会引起其上建筑物出现较大程度的沉降。

1.2.2 抗剪性差

绝大部分的软土均呈软塑或是流塑状态，该状态的土体在外部荷载的作用下，抗剪性较差。相关资料显示，国内软土的无侧限抗剪强度约为30kN/m2，在不排水的情况下进行剪切试验，其内摩擦角几乎为零。

1.2.3 透水性弱

软土本身的含水量相对较大，但是其透水性却比较小，其渗透系数≤1（mm/d）。因软土的透水性过小，当土体受到外部荷载作用时，会呈现出较高的孔隙水压力，由此会对地基的密实固结造成影响。

1.2.4 灵敏度高

海相沉积的软土在结构未受破坏前，具有一定的抗剪强度，若是经过扰动之后，土体的抗剪强度会大幅度下降，下降的幅度可用灵敏度表示，试验结果表明，软粘土的灵敏度在3～4之间，如果在这类地基上进行筑堤修坝，应当尽可能避免扰动。

1.3 工程危害

软基具有不可预见性的特点，若是在工程施工中处理不当，极有可能引起建筑结构受损，如果软土层的受力不均匀，立于其上的构筑物会在自重荷载的作用下出现不均匀沉降，严重时甚至会造成结构开裂或倒塌。为此，在软土地基上修建水利工程时，必须采取有效的技术对软基进行处理。

2 水利工程项目施工中软土地基处理技术的应用及质量管理

由于不同地区软土地基的组成各不相同，为了便于研究，文章以辽宁省丹东地区为研究对象，对该地区水利工程项目施工中的软基处理技术进行论述。

2.1 丹东地区的软土分析

丹东市地处辽宁省东南部，为我国海岸线的北端起点，属于沿江、沿海城市。该地区的软土成因为海相-冲积三角洲相沉积土，主要由原生矿物组成，软土的工程地质特性如下：天然含水率较高、压缩性高、天然孔隙比大、抗剪强度较低。如果要在这样的地基上建设水利工程，必须采取合理可行的技术对软基进行处理。

2.2 换填垫层技术的应用及质量管理

换填垫层是软土地基处理中较为常用的方法之一，其适用于厚度在2～3cm左右的软土层，施工过程中，需要先将表面的软土层全部挖除，并用强度和稳定性较高的材料进行换填。工程中常用的换填材料有砂石、砂、卵石等等，以上几种材料均具有较高的强度，并且压缩性较小，透水性良好，容易密实，不但能加快地基软土层的排水固结速度，同时还有助于地基承载力的提高。换填完毕之后，需要进行夯实处理，由此可以使持力层保持良好。采用该方法进行软基处理时，必须注意底层换填材料的选择，所选的材料应具备较高的强度和较小的压缩性。

2.2.1 工艺流程

换填垫层的施工工艺流程如图1所示。

图1 换填垫层施工流程图

2.2.2 技术要点

施工前要对坑内进行清理，并将积水全部排净，同时要做好地基周围的固定工作；然后将选好的材料进行均匀搅拌，在该环节中，材料的选择至关重要，如果选用顶级的砂砾，要尽可能选取颗粒不均匀系数超过10的材料，若是采用人工级的砂砾，可通过密度试验找出最优的砂石。当上述两种材料都没有时，则可用细砂作为垫层材料，并掺入一定量的碎石和卵石，确保材料中的含石量低于50%。

2.2.3 质控措施

施工过程中，必须严格按照工艺流程进行操作，要认真细致地做好材料的铺平和捣实工作，同时，要对接头位置的处理予以重视，确保接头的斜坡性质，层间可错开一定的距离；铺设材料时，应当采取合理的方法，如夯实碾压法、平振法等等；施工期间为确保排水畅通，应修建排水设施，以免引起冲刷和淤泥等情况；施工完毕后要将现场的废弃材料清理干净，堆放地点要尽可能远离河道。

丹东某堤防工程施工中，采用的就是换填垫层的方法对软基进行处理，通过该方法处理之后，进一步提高了地基的承载能力，确保了工程的顺利进行。

2.3 注浆加固技术的应用与质量管理

注浆加固技术又称压力注浆法，具体是指借助液压或是气压的方式将可以凝固的浆液经由注浆管，均匀注入到地层当中，浆液会以填充、渗透以及挤密等形式向土体中的裂缝和空洞扩展，经过一段时间后，注入的浆液会与原土体颗粒胶结在一起，形成一个整体，地基的强度和稳定性均能获得显著提升。

2.3.1 技术要点

采用压力注浆法对软土地基进行加固处理时，浆液可以选用水泥浆或水泥粉煤灰浆，如果软土地基的上部存在硬壳时，可将之作为封压层，若是无硬壳则可在地表做一个厚度50cm左右的粘土垫层，在碾压后形成封压层。当软土地基上部砂砾层较多时，可采用分段式的注浆方法从上向下进行注浆；注浆过程中，要合理确定注浆压力，这是确保注浆质量的关键环节，通常情况下，注浆压力大，扩散距离就大，有利于提高土体的强度，但需要注意的是，注浆压力不可超过土层的强度，具体的压力可通过注浆试验进行确定；当注浆压力确定之后，要对注浆孔进行合理布设，并以此为据进行钻孔，成孔后，可以用压缩空气进行清孔，不得用水进行冲洗。

2.3.2 质控措施

采用压力注浆法处理软土地基时，除了要结合工程实际情况之外，还应合理确定加固深度。为确保土体在注浆后不会出现超过规定的变形与沉降，可将土体各个深度的承载能力作为注浆依据，同时，在制备浆液时，要选择质量合格的材料，这有助于注浆质量和地基承载力的提升。

该软土地基处理技术在丹东某水利工程大坝建设中的软基加固处理中进行了应用，通过该技术应用，提高了坝基土体的承载力。观测结果显示，大坝的沉降始终处于允许范围之内，由此充分证明了压力注浆法在软基处理中的效果。

2.4 桩基法的应用及质量管理

这是目前水利工程施工中软土地基处理时应用较多的方法之一，较为常用桩基础有两种，一种是钢混管桩，另一种是预应力管桩。由于桩基础本身具有良好的牢固性，故此可将之应用于含水量较大的软土地基处理中。如丹东某水利工程干渠施工，该区段所处的位置为软土地层，渠道底板位于细砂和中壤土之间，土体为弱透水性，经过研究之后，决定采用挤密碎石桩对该渠道地基进行处理。

2.4.1 技术要点

挤密碎石桩采取三角形的方式进行布设，桩间距为200cm，挤密施工前，需要对桩位进行复核，确认无误方可施工；成桩之后，要对桩位进行检查，看有无偏差，若是偏差超过允许限制，应进行纠偏或是补桩。

2.4.2 质控措施

为确保挤密碎石桩的施工质量，在施工过程中必须做好质检工作。可以根据工程设计要求，对每一根挤密桩的填料量、桩身垂直度、孔深、桩长等进行检查，并对相关参数和试验情况进行记录。

桩基法在该工程中的应用，使软土地基得到了有效处理，地基的承载力大幅度提高，可见该方法在水利工程软基处理中具有一定的推广价值。

3 结语

综上所述，在水利工程项目施工建设过程中，常常会遇到软土地基，由于此类地基具有一定的工程危害，所以必须采取合理可行的技术措施，对其加以处理，以此来提高地基的承载力，确保水利工程施工顺利进行。文章以辽宁丹东作为研究对象，对该地区水利工程建设中常用的软基处理技术进行了分析，通过换填垫层、注浆加固等技术的运用，使软土地基问题得到了有效解决，为水利工程的建设施工提供了保障。水利工程中软土地基的处理方法较多，且各具应用优势，具体选择何种方法，可依据实际工程而定。

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