浅议软土地基处理技术在水利建设施工中的应用

王严冬 熊志刚

水利工程的建设区域一般靠近河道、湖泊、海滩、沼泽，其土质多为软性，软土地基处理问题是水利工程施工较为棘手的难题。本文主要对水利施工中软土地基处理技术的应用进行简要分析。

一、概述

在水利工程建筑中常常会遇到软土地基。软土一般是指天然含水量大、压缩性高、承载力低和抗剪强度很低的呈软塑—流塑状态的粘性土，一般分布在河道两侧滩地、湖沼、谷地等水利建筑比较多的区域内。 软土主要特征包括：（1）软土均属于高压缩性土，具有天然的空隙；（2）软土含水量高；（3）软土渗透性差，导致土体的固结时间比较长；（4）抗剪强度低；（5）软土层物理差异较大。

二、水利工程施工中软土地基处理技术

1.换填法

换填技术在水利工程建设中是一种常见的软土地基处理方法。换填法就是将地基中的原松软土质替换掉，适用于淤泥、淤泥质土、膨胀土、冻涨土、素填土、杂填土及暗沟、暗塘、古井、古墓或拆除旧基础后的坑穴等地基处理。一般来说，换填土中包括砂和石垫层，灰土和素土垫层，碎石和矿渣垫层，不同的材料作用也不尽相同。因此，施工企业要选用抗剪强度高、压缩性小的材料进行填充，才能有效提高整个地基的负载能力。

2.垫层法

软土层厚度较小宜采用垫层法，即用灰土粗砂、砂壤土、水泥土对软土层进行地基处理。实施垫层法时，要对土层进行压实处理，以形成地基改造后的良好持力，改变原有软土层的承载力件质，提高稳定和抗变形能力。垫层法的操作原理是，先将基础底面一定范围的软土及不良土挖去，用强度较高、具有抗侵蚀性、质地峰硬、压缩性较小、性能稳定的砂砾、卵石、碎石、 灰土、索土、矿渣，煤渣等材料分层填匀，并以机械或人工振动夯实填充层，使其密实度增加，形成符合施工要求的人工地基。垫层可以有效扩散地基的基底压力，具有减少地基沉降、提升地基的承载力、加速软土的排水固结、消除膨胀土的胀缩、防止冻胀等作用，适用于软土浅层地基处理。

3.加筋法

在软土地基中，土质中的颗粒常常会出现位置移动的情况，必须要把抗拉性强的物质填入土中。抗拉性强的物质和土颗粒之间会出现强摩擦力，凭借摩擦力的作用土颗粒会和这种物质结合成一体。两者的稳固性有了很大的提升，并且变形的可能性也变小了，从而使土体达到建筑相关标准。除此之外，还可在软体的上层铺设一层砂子，再把一些工程用料铺设在砂子上，假如工程物料受到拉力，能够调整砂子的受力状况，可以在很大程度上降低沉降的可能性，进一步提升土体的稳固性。

4.加载预压法

加载预压法的操作原理是，在工程建设之前，使地基土层在预压负载的作用下压密、固结，地基土层发生变化，强度得到提高。卸去预压负载后再进行工程建设，工程完工后地基不发生变形位移，其承载力也比较稳定。预压负载也可以利用建筑物自重进行。为缩短土体排水距离，加速土体排水固结，可以在地基土层中挖设竖向排水通道，一般可采用塑料排水板、袋装砂井、普通砂井等形式。加载预压法适用于粉土、泥炭土杂填土、冲填土、软粘土等地基，垫层材料选用渗透系数大、级配较好、含泥量小的中粗砂。

5.旋喷法

利用旋喷机进行定向喷射，最终形成连桩以及连续墙，以实现地基防渗。高压喷射水泥固化的浆液能够与土体混合，并在此基础上进行凝固并硬化，然后形成一种旋喷柱。其特点是强度比较高，压缩性比较低，从而加固细沙土以及软粘土。

6.桩基处理技术

桩基础是深基础应用最多的一种基础形式，它由若干个沉入土中的桩和连接桩顶的承台或承台梁组成，如果软土层较厚、含水量较高，就可以采用预应力管桩或钢筋混凝土桩，具有质量好、成本相对低、承载力强、施工快速等特点。

三、软土地基处理技术在水利建设施工中的应用

2013年，怀远淮河河道局在怀远县境内淮北大堤背水侧100m 保护范围内建设管护设施工程，地面高程为19.63～20.06m，场地地貌单元属淮河北岸河漫滩相。建设单位采取了桩基和复合地基技术解决了地基软土层、流沙层的施工难题。

1.管护设施工程地基土的构成及其特征

根据外业钻探揭露并结合土工试验资料综合分析，场地内地基土在23.0m 的深度范围内可分为3 个工程地质层，按自上而下的顺序分别为：

①层杂填土（Q4ml）：褐黄色，松散，稍湿，以粉土为主组成，含植物根；土质结构松散，欠固结。层厚约1.4m；②层粉土（Q4al）：褐黄色、灰褐色，稍密，湿；含氧化铁染斑。局部夹粉砂薄层。本层土韧性低，摇震反应迅速，且有水析现象，干强度低，无光泽反应。层厚15.0～15.3m；③层粗砂（Q3al）：黄灰、灰黄色，中密，很湿，饱和；间夹薄层黏性土。以石英质颗粒为主构成，含云母碎片，级配良好。本层未钻穿最大控制厚度6.6m。

2.天然地基土的分析评价

①层杂填土，属Q4人工堆积土层，松散，状态差，厚度小，欠固结；②层粉土，属Q4河流沉积成因，状态一般，中等偏高压缩性，为液化土层；③层粗砂，属Q3河流沉积成因，状态较好，中等压缩性。

3.地基土分析结论

（1）该场地的②层粉土为液化土层，综合评定场地的液化等级为轻微液化。该场地属建筑抗震不利地段。

（2）勘察场地地貌单元属淮河北岸河漫滩相。

（3）拟建物属丙类建筑，根据抗震规范应对基础和上部结构处理的规定。从建筑物荷载、结构类型、施工条件、技术经济及地质条件等方面进行综合分析，确定合理的建筑措施、结构措施和地基处理方法。该建筑抗震设防烈度为7 度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度为0.10g。场地土类型为中软场地土，场地类别为Ⅲ类。

（4）根据拟建场地地下水的水质分析结果，依据《岩土工程勘察规范（GB50021-2001）》（2009 版）第12.2.1条、第12.2.4 条规定及地区经验，判定场地地下水和土对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。地下水和土对建筑材料腐蚀的防护应符合《工业建筑防腐蚀设计规范（GB50046）》的规定。

4.采取的措施

（1）根据岩土工程勘察报告所提供的相关设计参数，确定①层杂填土不能作为持力层使用，施工时全部挖除换填。

（2）管护设施办公楼西半部采用桩基，施工时严格按相关的规范进行操作，实际工作中还进行了载荷试验。

（3）因场地的地下水位较高，在基坑开挖及基础施工前采用合理的支护及降（排）水方案，使地下水位降至基坑开挖深度0.5m 以下。基坑开挖的废土及时运离施工现场，建筑材料亦不能堆放在基坑周围，避免因就近堆放建筑材料及废土等原因，造成坡顶载荷过大引起边坡失稳的安全隐患。

（4）基坑开挖后，为防止水浸和雨淋，及时验槽和施工垫层，及时回填。回填土不能使用腐殖土、含大量水的土、杂填土等。回填时严格按规范的要求分层回填夯实，满足设计提出的密实度要求。

四、结语

软土地基是许多水利工程施工中面临的常见问题，也是水利工程建设必须解决的一大难题。因此，必须加强水利工程中软土地基的处理，同时要结合具体的施工条件，了解基底土质特性，根据软土地基的处理规范，选择合适的处理技术■