水利工程软土地基的处理方法范文

［摘要］

目的：本文主要在在对软土地基的特性进行简单介绍的基础上，围绕承载力不足、沉降大、地基整体失稳这三个最为常见的问题进行分析和讨论并提出解决方法。在实际施工当中使用地基改良、荷载匹配、水分排除以及周边环境处理等方式进行处理，使得软土地基的沉降符合施工标准并且对上述缺点进行改正。软土地基是当前实际施工工作中的重点和难点，但是只要结合相应的方式进行针对性的处理，软土地基可能会造成的恶劣后果可以得到最大程度上的改善。

［关键词］

水利工程；软土地基；处理

1引言

受生成及所处环境特殊性的影响，软土具有力学指标差、压缩性强、孔隙率高、含水量大的特点，如何在软土地基上修建水工建筑物也因此成为长期摆在水利工程技术人员面前的一道难题[1]。为此，本次研究以某市为例，在简单介绍该地区软土特性的基础上，对软土地基带来的问题进行分析，并针对性的提出处理方法，以便为水利工程技术人员更好的开展日常工作提供思路上的参考和方法上的借鉴。

2软土地基特性

所谓软土，一般指的是存在于河流入海口区域的谷底、平原上的、经多年沉积形成的细粒土。天然含水量高、压缩性高、天然孔隙比大、固结系数小、固结时间长、抗剪强度低、透水性差、扰动性大、灵敏度高是软土的主要特性，同时，软土也往往具有触变性、蠕变性等特殊的工程地质性质。由以上特性我们可以看出，软土无法提供满意的工程地质条件。某市地处河流入海口的口门地区，几乎全部近河海的水利工程地基都位于软土区域，该软土为滨海相软土，厚度较大，是由近代海退形成的浅海堆积。受所处地理位置以及软土成因的影响，造成其具有以下三个方面的工程特性：其一，含水量较高。软土天然含水量多为50%―70%，该市为50%―130%，少部分地区则远高于这一数值。其二，压缩性较高。软土天然孔隙比多为1—2，该市为1.2—4.2，平均2.3；软土压缩系数多为0.7—1.5MPa-1，该市为1.6―4.9MPa-1，平均2.6MPa-1，可划入高压缩性土的范畴。其三，低承载力。该市软土无侧限抗压强度平均值14.0kPa，最低2.0kPa，修正前的地基承载力特征值处于30.0―50.0kPa的低水平[2]软土所拥有的“两高一低”特性本已带来诸多困难，而该市软土的相关指标尚未达到国内的平均水平。所以，在水利工程建设工作中，相关工程技术人员必须采取针对性的方法对软土地基进行处理。

3软土地基的处理

在软土地基上建设建（构）筑物时，“两高一低”特性将带来地基承载力不足、沉降大、地基整体失稳这三个问题。在绝大多数情况下，只要解决了这三个问题，那么软土地基就不会带来更多的危害。换言之，针对软土地基的处理也应以这三个方面作为切入点。需要注意的是，实际工作中的软土地基处理方法大多有多重目的和作用，部分方法甚至在侧重点方面都非常模糊。本次研究之所以从承载力、沉降、失稳这三个问题出发分别介绍处理方法，一方面是为了方便实际工作中对处理方式的灵活选择，另一方面则是为了帮助读者理清软土地基处理的技术路线。

3.1承载力不足的处理方式

先行介绍这一类别，主要是由于软土地基处理的最主要目的是使其具有承载建（构）筑物的能力，因此几乎全部类型的软土地基处理方法都会使地基的承载力得到不同程度的提升。若不具备这一作用，则该方法在实际工作中的价值也会大打折扣。结合以往的实践经验，对于软土地基承载力不足问题的解决思路包括两个方面：其一，对软土地基的特性进行改良；其二，通过置换高承载力介质的方式代替原有软土。

3.1.1特性改良

除颗粒组分、结团形态、有机质和盐分含量外，软土的低承载力更多是受孔隙比、含水量大的影响，所以，减小这两项指标就成为了提升软土地基承载力的关键[3]。虽然软土的孔隙比较大，但软土内水分的外排却相对困难，造成这一现象的原因相对复杂，主要与其固有形态和特点相关。在无法改变固有形态的情况下，可通过以下两种方式解决排水和固结问题：其一，竖向排水法，即在竖向上构建排水通道，并通过对排水通道布置形式和间距的调整来应对不同的软土特性以及承载力、强化（固结）时间等的要求，具体包括碎石桩法、砂井法、排水板法等。值得一提的是，以上方法均具有一定的置换软土、增加承载力的作用。其二，通过增加荷载的方式提升软土内的压应力，以加速软土的排水与固结，具体包括真空预压法、强夯法、堆载法等。在资金充裕的情况下，可同时采用多种方法来获得更好的效果和更高的效率，但具体方式还需根据实际情况灵活选择。

3.1.2软土置换

简单的讲，该方法就是以高承载力的地基部分或全部置换原有软土，以此实现地基改良的目的，具体有以下两种操作方式：其一，换填法，若软土范围和厚度较小，可以高承载力指标的土体全部代替原有软土。该方法简洁高效，但不适用于范围和厚度较大的软土地基。其二，垫层法，若软土范围和厚度较大，可以将高承载力指标的土体换填部分深度内的软土，使地基满足承载力和工后沉降要求。除以上两种“横向”置换外，值得一提的还有“纵向”置换，即通过一定的工艺在软土地基中形成柱状的高承载介质，与原软土地基共同形成复合地基。按照这一思路，派生出柔性（刚柔性）桩复合地基法，具体包括CFG桩法、搅拌桩法、碎石（砂）桩法、高压旋喷桩法等。

3.2沉降大的处理方式

软土的孔隙比、土粒间距较大，在施加外部荷载后，孔隙、土粒间距逐渐减小，土体收缩固结，最终造成区域的沉降。沉降的发生可概括为：构建建（构）筑物→产生基底附加应力→软土内应力提升→土体固结开始→沉降，也就是说几乎全部的受压地基都会出现沉降问题，但软土地基之所以受到高度关注，是因为其高压缩性决定了沉降值必将进入无法忽视的范围[4]。在工程建设过程中，沉降控制的目的就是在施工期内基本结束地基沉降，进而减少使用期内的沉降。由于总沉降量较高，所以还要让同一结构和不同相邻独立结构间的沉降差始终处于标准允许的范围内，以此确保建（构）筑物的倾斜度符合设计要求。若非软土地基，那么只要在项目建设开始前对地基施加足够的压力，就可以加速松土的固结、密实和沉降完成速度。但软土粒间所富含的水分被压缩在一个非常狭小的空间内，无法通过流动外排，施加压力后的应力做功会在相当程度上被粒间水承担和消耗，无法获得理想的减小土粒间孔隙的效果。另外，软土所具有的剪切指标差、触变性、蠕变性特征还会带来蠕变和粒间滑动的结果，最终导致人为的地基失稳，对于这一问题，我们在下文中还会进行详细的说明。综上所述，软土地基沉降问题的处理思路应包括以下四项：其一，荷载应与未来基底应力相匹配，以便在施工期内使软土沉降基本结束。其二，为获得更为理想的软土压缩效果，应注意排水通道的设置，以便使软土内的水分顺利排出。其三，务必保证均匀沉降，从而为工后沉降的有效控制奠定坚实的基础。其四，若采用多种措施后仍未获得理想效果，就需要考虑地基改良。

3.3整体失稳的处理方式

软土地基的剪切指标较差，同时具有触变性和蠕变性的特征，故而在施加外部荷载的同时若存在横向约束不足或缺失的问题，就极易引起浅层或深层的滑动与大范围蠕变，最终造成地基及其上部建（构）筑物发生整体失稳。结合以往的实践经验，该问题的产生原因主要有内在不足、外部荷载增加、阻止滑动的因素（环境因素）不足三个方面。

3.3.1针对内因的处理方式

内因的形成主要是受软土地基高孔隙比与含水量的影响，因此在处理方式上类似于提高软土地基承载力的方法，即加速排水固结。具体包括强夯法、堆载法、排水板法、真空预压法、砂井法等。在前文的叙述中我们提到，软土地基整体失稳是三方面因素共同作用的结果，提供任何一个积极因素，都会使情况向好的方向发展，反过来讲，若其中某一因素向消极的方向发展，也会使整体情况偏向于不利的方向。例如，在采用堆载法时，若外部荷载的增加量与速率不适应淤泥的实际承受能力，就会在一定程度上提高失稳问题的发生概率。所以在实际工作中，应在综合考虑各类影响因素的前提下，对处理方式进行合理选择，使之更具科学性、针对性和有效性。

3.3.2针对外因的处理方式

这里所说的“外因”主要是指外部施加的荷载，在实际工作中，我们能做以及应做的并不是将外部荷载去除，而是要去考虑借助那些工程手段、设计方案来减小或合理分配外部荷载，从而在最大程度上降低外部荷载所带来的危害。

3.3.3针对环境因素的处理方式

这里所说的“环境因素”是指可能导致整体失稳问题的外部边界条件，如河槽迫岸、正向倾斜的地质诱滑面等。对于这类问题，在实际工作中大多通过平面布置等设计方式进行调整，例如依据地质剖面对工程的平面布局或位置进行调整等。简单的讲，对于由环境因素引起的软土地基整体失稳问题，我们可以通过改变外部环境的方式为工程提供一个更加稳定的条件，即通过外在的、不与软土地基直接关联的措施增加工程建（构）筑物下部软土地基的横向约束，增加阻滑力。结合以往的工作经验，应用最为广泛的一种方法是反压法，也被称为应力平衡法，该方法基于理论计算，对于外部边界条件的改变主要通过在特定部位增加反压体的方法，以此提供阻滑力，并与地基原有的各种阻滑因素共同对抗抵消滑动力，最终实现保障建（构）筑物安稳的目的。

4结语

软土地基的处理是水利工程建设所面临的长期问题，虽然国内的工程技术人员已经积累了较为丰富的处理经验，但仍时有反面案例发生。为此，本文结合以往理论研究成果和实践经验，就软土地基的处理方法进行了分析和讨论，希望能够为相关工作的有效开展发挥参考和借鉴的作用。□

参考文献：

［1］席霞.试论水利工程项目软土地基处理技术［J］.山西建筑，2012，(34):82-83.

［2］陈德华、宗超男，等.浅谈水利工程软土地基建设控制［J］.工程与建设，2014，(6):804-805.

［3］段冰.水利工程软土地基加固处理技术分析［J］.投资与合作，2014，(6):392-392.

［4］崔祥国、高兴福，等.浅析水利工程中的软土地基处理方法［J］.中国高新技术企业，2014，(30):85-86

作者：廖航兵 单位：广东省水利电力勘测设计研究院