水利工程中的软基处理工艺探讨

陈智　郭亨　宋何　袁睿

摘要：地基建设是水利工程建设的重中之重，只有地基建设得牢固可靠，才能保证地上建筑稳定、耐用。软土地基是水利工程建设中经常遇到的地基类型。软土地基具有土质松软、抗压能力弱等缺点，无法直接使用，必须要经过一系列的处理工艺才可以使用。文章分析了几种处理软土地基的技术工艺，阐述了在运用这些处理工艺中的注意事项。

关键词：水利工程；地基建设；软土地基；硅化加固；添加剂 文献标识码：A

中图分类号：TV551 文章编号：1009-2374（2015）35-0108-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.053

1 概述

在我国经济社会的迅猛发展中，对水利水电资源提出了越来越高的要求。现阶段的水利水电设施已经不能满足日益加快的经济发展步伐需求，这就要求兴建更多的水利水电设施。在水利水电项目施工的过程中，地基的好坏直接决定了整个工程质量的好与坏。只有地基打得好，才能达到设计要求，保证工程项目建设的顺利进行。地基的种类大致分为天然地基和人工地基。天然地基就是利用天然的地层作为承受基础，将建筑直接建在其之上。而人工地基则是指通过人为加固后，将其作为建筑的承压基础。地基需要承受建筑的所有重量与载荷，因此地基的牢固性直接决定了建筑的可靠性与稳定性，必须将地基作为水利工程的首要考虑因素，提高对其的重视程度。有些水利工程在建设的时候，考虑到经济性要求，会将地址选在土层松软的地方，但是同时这也给工程的建设增加了难度。这就要求工程建设单位采用特殊的地基施工工艺，以达到使用要求。

2 软土地基的施工技术分类准则

软土地基一般是指由软弱黏性土所构成的地基。简单地说，就是一种软土层。软土地基具有其自身的特点，其构成要素主要是淤泥以及压缩比较高的淤泥质土，压缩层主要是黏性沉淀物。这就造成了软土地基空隙大、抗剪强度低、透水性强的特点，此外，它承受载荷的能力也较低。在具体施工过程中，为提高其承受载荷的能力，必须要对软土地基进行处理。处理软土地基的工艺有很多，但是对待不同的软土情况要采取不同的处理方法。具体施工工艺参考条件如下：

2.1 施工总量

当工程量较大，需要处理的软土地基的总量也较大的时候，换填法是施工工艺的首要之选。换填法的特点就是：投入的人力和物力较多，导致施工成本增大，给成本控制带来一定的困难。此外，当软土地基的土层具有一定厚度的时候，重压法也是非常合适的。重压法的缺点就是，无法确保软土地基底部的坚固性与稳定性。

2.2 水利工程的质量要求标准

对于不同的水利工程而言，会有不同的质量要求标准，这是由于地区差异、实际用途差异、预算差异等造成的。因此，在施工过程中，遇到软土地基的时候，应该根据实际的工程质量标准要求、施工具体用途以及建设等级等因素选择合适的软土地基处理方法。

2.3 水利工程的施工环境

不同的水利工程往往都具有其独特的地理位置特点，在施工的时候，也会受到当地地形、地貌等环境因素的影响。因此，在施工的过程中，必须根据当地的自然环境来选择合适的处理方法。例如在平原地区进行水利工程施工时，其施工工艺应该明显区别于山区及盆地的施工工艺。

2.4 施工工期及进度安排

工程的建设工期也对软土地基处理工艺的选择产生影响。施工工期及进度安排是关系到工程能否顺利按时完工交付客户使用的重要保障，也是在施工中必须考虑的因素。例如在利用添加剂法或者重压法进行软土地基处理的时候，添加剂的反应时间和重压后的沉淀时间是我们必须要考虑的。如果某项处理工艺所需时间较长，就会影响工程整体进度，造成不必要的损失。

3 软土地基的具体施工工艺

对软土地基进行处理的施工工艺有很多，下面一一进行详述。

3.1 换填法

换填法简单来说就是用其他材料换掉原有的软土层，再通过人工加固，从而形成新的地基层的施工工艺。具体实施方式为，将基础地面以下一定深度范围内的软土层挖出，然后采用不同材料（一般包括灰土、水泥、沙土等等）进行分层填充。同时再通过不同的加固方式，例如人工或者机械方式振动、夯实等，以实现一定的地层密度要求，最终形成满足设计要求的施工地层。垫层设计是实施换填法时首先要考虑的步骤，主要内容包括对垫层材料、宽度、厚度的设计和计算。垫层具有其自身的设计原则，包括：所计算的垫层宽度应防止垫层发生侧移，在承压的时候，能保持垫层形状的完整性。垫层的强度一定要能够承载上层建筑的压载荷。注意垫层的排水性能，开通排水沟渠，保证垫层排水通畅，防止淤积。

3.2 硅化加固法

软土层土质疏松、稳定性差是其最大的缺点，因此要想在其基础上兴建水利工程，就必须将软土层变成“硬土层”。硅化加固的方法就是基于这一思想，通过化学方法将松软的软土层变成坚硬的“硬土层”。具体的实施方式为在一定压力条件下，将两种能够发生化学反应的溶液（一般为硅酸钠溶液）依次注射到软土层。在发生化学反应之后，能够使土壤颗粒表面产生一层胶凝物质，这种胶凝物质可以让相互接触的土壤颗粒聚集在一起，强化它们之间的连接，达到加固土层的目的，可以有效地降低软土层的形变，提高强度。

3.3 添加剂法

添加剂法也是基于通过物理或者化学方法将软土变硬的思想。在具体实施过程中，将各种添加剂，例如水泥、生石灰等外来物混入土层中，在改变原有自然土壤成分的基础上，改变土壤的物理性能，从而提高其强度。在运用添加剂法之后，软层土壤会转变为强度高或者凝固性强的硬土层，有效提高其坚固性和稳定性。在实际使用添加剂的过程中，添加剂的种类、数量以及比例关系是非常重要的考虑因素，一定要根据原有土层的实际情况，做到具体问题具体分析，保证添加剂发挥最大的功效。

3.4 桩基法

桩基法一般针对软土层较厚、面积较大、无法一次性大面积处理的情况。利用桩基法进行软土层加固的时候，也有很多种选择。最开始的时候，一般采用砂石桩、水泥土搅拌桩等进行打桩。这些传统技术有其自身的缺点，例如控制系统不完善，自动化程度低；控制精度不高，难以定量控制搅拌次数、输浆量、水灰比等数据。此外，传统工艺设备陈旧，故障频发，严重影响工程的施工进度。利用砂石桩处理深度淤泥的时候，存在变形量大、施工工期长、难以控制等问题。在面对现代施工工艺提出更高的施工要求面前，传统桩基法已经满足不了。目前桩基法中应用较多的桩基包括预应力管桩和钢筋混凝土管桩（钢筋混凝土预制桩）。这些管桩相比于传统的施工工艺，具有质量高、强度大、承载力好、成本低、生产周期短等优点，因此得到了广泛的使用。在遇到一些特殊的情况，比如软土层较厚、淤泥较多的时候，也可以采用冲钻孔灌注桩和沉管灌装柱技术。

3.5 强压法

强压法是以物理方法对软土层进行加固，具体形式又分为夯实法和机械碾压法。夯实法一般采用由钢筋混凝土浇筑而成一定规格的圆锥体，在重力作用下对软土层产生一定的冲击，从而将软土层进行压实，提高了软土层的密度，进而提高其强度和承载力。机械碾压法主要使用工程机械例如压路机等设备，对软土层进行多次、重复碾压，直到软土层的物理性能达到设计使用要求。在使用机械碾压法的时候，保证每层土层分别达到所规定的使用要求。

3.6 灌浆法

灌浆法就是利用具有固化作用的黏液填充到土壤缝隙中，从而达到增大土层稳定性的方法。填充方式有很多，包括注射、渗透、挤压等，最终目的就是把浆液送到指定的区域，占据土层颗粒之间缝隙，排走水分和空气，在浆液硬化之后就会形成一个防水性能高和化学稳定性良好的结石体，具有减少地基沉陷，提高地基承载力的作用。常用的灌浆液包括水泥砂浆、黏土水泥浆、黏土浆等。

4 软土地基施工工艺注意事项

在运用以上各种软土地基处理工艺的时候，还应该注意以下一些事项：

4.1 详细勘察、测量当地的地质条件

按照工程的设计要求，对建筑地点的地质条件进行详细的勘察和测量。参考历史资料，利用现有数据，对当地软土层的力学性能、承载力、抗剪切力等做到心中有数，避免因为不了解实际情况而造成决策失误。

4.2 制定合理的施工计划和进度安排

任何建筑工程都离不开施工计划的指导，软基处理也不例外。在进行软土层地基处理的时候，要根据当地软土层的实际分布情况、力学性能，结合工程的设计要求、承载能力，选择合适的软基处理工艺，并制定合理的施工方案和进度安排。充分考虑到各种突发状况，制定应急措施，全面把控软基处理的全过程。

4.3 重视桩基的保护

在应用桩基法的时候，特别是有深层桩基的时候，要注意对桩基的保护，避免在恶劣的环境条件下处理软土层。尤其是在低温环境下，软土层地基的力学性能变差，桩基的力学性能也变差，给软基处理增加了难度。

4.4 参考实验数据

在实际施工过程中，要根据软土层的实验数据展开工作。在真实数据的指导下，才能提高对软基处理的有效性，提高工作效率与质量，保证设施的使用寿命满足要求。

5 结语

水利水电工程不仅关系着我国经济社会的发展脚步，也关乎广大人民群众的生命财产安全。地基又是水利水电工程的根本，在遇到软土地基的时候，我们更要加大重视力度，不能掉以轻心。在面对软土地基的时候，可以采用多种施工工艺进行处理，例如换填法、硅化加固法、添加剂法、桩基法、强压法、灌浆法等。在采用这些方法时，要因地制宜，具体问题具体分析。在充分了解当地地质情况的基础上，结合设计要求和施工进度要求，选择合适的施工工艺。在软基施工的过程中，施工质量管理与施工技术同样重要，二者缺一不可。只有将二者结合起来，才能确保水利水电工程建设的顺利完成。

参考文献

[1] 吴天意.水利水电工程地基施工技术[J].黑龙江水利科技，2012，（11）.

[2] 石梅红.水利施工中软土地基的处理方法探析[J].中国高新技术企业，2014，（23）.

[3] 贾飞宇.水利工程施工中软基基础处理技术[J].黑龙江水利科技，2015，（1）.

[4] 陈德华.软土地基基础上水利施工处理方法[J].广东科技，2014，（20）.

[5] 刘飞.关于水利工程软基处理技术的探讨[J].科技风，2013，（21）.

（责任编辑：黄银芳）