换填垫层法在水利工程浅层软基处理中的应用探讨

张攀飞 王进

【摘要】水利工程在我国经济建设中有着重要意义。然而，在有的水利工程建设中，受到特殊地质条件的影响，其地基承载力往往无法满足施工与使用要求，而换填垫层法的应用则很好的解决了这一问题。鉴于此，本文结合工程实例，对换填垫层法在水利工程浅层软基处理中的应用进行具体分析，希望能够从理论层面上支持我国水利事业的建设与发展。

【关键词】水利工程；浅层软基；换填垫层法

引言

在水利工程建设中往往需要对浅层的软弱地基进行相应的处理，而换填垫层法在其中具有较强的适用性。通常情况下，在浅层软基处理中，换填垫层法的适用性较强，其处理范围大多为2～3m。将砂垫层换填至饱和软土上，使地基的承载力得到有效提升，并使沉降量得到控制。从中不难发现，在水利工程建设中，换填垫层法具有较高的应用价值。

一、工程概况

本文以山东省某村龙洞河排灌工程建设为例展开分析，该工程的集雨面积为3.65km?，河道加权平均比降0.0158，整个渠道长度为2.79km，河道水流方向为由西向东。以桩号1+480处为起点，顺着原废弃老河道对龙洞河排灌渠进行修建，该工程的主要功能在于洪水向渠道中引导，使汛期的周边农田得到有效保护。同时将生态水保留并下放至数十年前由于洪水冲毁和河堤后形成的新河道中。在排灌渠边墙的恢复与改造中，砌筑采用M7.5浆砌块，选用M7.5水泥砂浆对迎水面进行勾缝处理，压顶采用M10水泥砂浆，为了提高渠底防渗性能，采用碎石垫层与C15混凝土。

二、条件分析与材料应用

在水利工程建设中，渠道建设作为重要内容，其地基的承载力与抗渗需求的满足具有重要意义。如果基地土层具有较强的渗透性，那么一旦受到高水头差的影响，水流就会顺势带走土中的细微颗粒，进而导致渗漏通道形成，最终造成管涌等险情，对建筑物基础的稳定性构成严重的威胁。针对此，在垫层的换填中，选择材料应以透水性较差的材料为主，而透水性材料只允许应用在无水头差的部分。值得一提的是，在材料粒径的选择上，不得过大或者过小，尤其是过小就有可能导致地震液化现象出现。

渠道浅层软基處理，换填材料主要包括粉质黏土、灰土、粉煤灰以及水泥土等等。其中选用粉质黏土时应对有机质含量进行控制，通常不得超过5%，同时也不能有相应杂物掺杂在其中，例如冻土、膨胀土、碎石以及大块瓦片等等；而灰土则需要控制石灰与土的体积比，并选择粒径不小于5mm的新鲜消石灰，粉质黏土粒径则不能超过15mm，同时也不能有松软杂物掺杂其中；对于粉煤灰而言，可以将粘性土褥垫层设置在建筑物与其垫层之间，其厚度应控制在0.3～0.5的范围内。此外，水泥土的应用中需要对垫层土粒间的凝聚力予以考虑，这是改善垫层性能的有效途径，而具体操作时则需要对水泥的添加量进行控制，使其固化剂作用得到发挥，通常以8%～15%为宜。最后需要注意的是，在水利工程建设中，还需要结合实际情况，在采用换填垫层法时合理选用材料，使施工成本得到有效降低，并方便施工有序开展，满足施工进度要求。基于此，本文所述工程建设采用水泥土作为基础换填材料。

三、地基分析

根据本文所述的工程，在地基分析中，首先需要通过荷载来对基地压力进行计算，在深度修改只有，如果地基承载力依然小于计算值，那么就要采取相应的加固处理措施。在基础处理时，应结合工程实际情况进行综合分析，具体内容包括地层条件、地下水与成本投资等等。对于渠道软弱地基处理而言，一般情况下复合地基与桩基础具有较强的适用性，而有的浅层软基的厚度不超过3m，针对此，为了有效减少施工成本，换填垫层法成为了重要的施工方法之一。在实际运用中，首先要针对垫层设计对承载力、变形压球等予以分析，而基础下直接承受水利工程建筑物基地压力的软弱土层可以通过垫层进行直接置换，在垫层的盈利下，荷载得以扩张，如此一来就可以提升下卧层的承载力。然而，在垫层底面部分产生作用的土的自重应力与附加应力之和应比软弱土层的承载力特征要小。

首先，结合工程实际土质调查资料对垫层厚度进行设置。根据工程实际情况，一层回填土的平均厚度为1.5m，将其至二层圆砾处全部挖除，并将基础地面下的厚度设置为1.5m，通过计算进行复核，满足实际需求。在确定了垫层承载力之后，则需要确认现场试验，如果建筑物安全等级为3，并且对沉降没有较高要求，如果没有相关地质资料或者施工经验，那么就应以压实系数为依据，对垫层参数进行合理选择。

四、换填垫层法施工

首先是基坑开发施工，在这一过程中对基地土层的干扰因素应尽可能加以控制，渠道换填垫层施工应提前采取降水处理，使基坑内地下水降至与垫层底高程设计值0.5m以下。之后进行击实试验，换填材料的试验具有重要意义，这是对土料含水量的关键优化措施，然后就是分层摊铺，应严格控制厚度，通常以0.2m～0.3m为宜，接着进行分层碾压以满足密实度要求。由于换填材料有所差异，在施工实践中应对压实度进行合理确定。在材料使用方面，应结合工程实践，对灰土与水泥土加以利用，在使用时为了保障性能材料，应注意控制使用时间，确保其他因素不会产生干扰。最后，在换填垫层的养护中，为了确保灰土固结强度满足设计要求，待水泥土夯压密室后，应确保其在一定时间内不会遭受水的浸泡，一般以3天为宜。此外，垫层换填施工后的质量验收工作也十分关键，基础施工与基坑回填应在验收合格的情况下进行。

综上所述，在换填垫层法的应用之下，水利工程浅层软基得到有效处理，其承载力能够有效满足设计要求，有效保证了后续施工的顺利开展。当然，在该项技术的具体应用中，现阶段依然存在一定的不足，需要我们对此进行改进，以此推动技术发展，为工程建设提供强有力的支持。

参考文献：

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