广西水利电力职业技术学院
摘要：由于软土地基具有高压缩性、低强度、低透水性、流变性等性质，若由于各种问题不进行地基处理或地基处理达不到设计要求，就会对水利工程的建设造成较大的危害；本文介绍处理软土地基常用的方法有：换填垫层法、预压地基、复合地基、微型桩加固等，最后建议通过勘察、设计、施工、第三方检测单位来共同努力来保证软体地基的施工质量。
关键词：水利工程、软土地基处理
软土基础中软土是指天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的细粒土。包括了淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。软土具有高压缩性、低强度、低透水性、流变性、触变性、以及不均匀性等工程性质。我国软土主要分布在沿海地区，如东海、黄海、渤海、南海等沿海地区。内陆平原以及一些山间洼地亦有分布，同时人工蓄水构造物（河渠、水库等）区域出现大量漏水，造成地下水位上升，也有可能有软土分布。
一、软土地基在水利工程中的造成危害
水利工程建设过程中，会经常遇到软土地基的情况，由于软土地基具有高压缩性、低强度、低透水性、流变性等性质，若由于各种问题：如勘察工作不到位、设计单位无相应设计等不进行地基处理或施工单位在地基时处理达不到设计要求，都会对水利工程的建设造成较大的危害。究其原因，首先是软土基础承载力低，在施工开挖过程中容易造成基坑坍塌，造成人员伤亡；其次，由于软土地基的低透水性，造成地基的固结时间增加，造成工期的拖延，施工成本增加；第三，大坝、渠道及厂房等构造物施工完成运行后，软土地基受到上部荷载的作用，由于软土地基的低强度和高压缩性，会加快地基土沉降，造成沉降量过大或向两侧侧向滑动等严重后果。因此，在水利工程构筑物在施工过程中要重视软土地基的处理。
二、软土地基在水利工程中的处理方法
水利工程构筑物在施工过程中，为了消除软土地基造成的危害作用，提高软土地基的承载力延长水利工程的使用寿命，首先要加强软土地基的勘察工作：软
土地基的勘察必须根据工程特性、施工场地地质条件、地层性质，选择合适的勘察方法：对于厚度大的软土地基可采用勘探或静力触探等试验方法；对于饱和流塑性黏土采用十字板剪切试验或旁压试验等方法；勘察的重点应探明软土地成因、埋藏条件、分布规律、地下水分布情况。其次在设计过程中设计单位对于勘察报告出现的软土地基要特别引起重视，根据软土地特点进行计算设计或提出解决处理措施；第三在施工过程中，施工单位根据设计文件，施工技术规范选取正确的处理方法：常用的处理方法有：换填垫层法、预压地基、复合地基、微型桩加固等。下面主要对水利工程中常用的几种施工方法进行阐述：
1.换填垫层法：当软土地基的承载力和变形要求满足不了水利构筑物的要求时，而软土层的厚度又不是很大时候可以采用换填法进行处理，即把不符合要求的软土地基土换成满足承载力要求的地基土，如砂石垫层、粉质黏土层、灰土层、粉煤灰、矿渣层等。换填的垫层不仅要满足地基对构筑物变形和稳定的要求，也要满足经济合理性，即垫层要有合理的宽度和厚度，压实度满足要求。换填结束后，需要按照规范进行分层检验压实系数，同时采用静载试验进行承载力验收换填垫层的承载力。对于厚度不大的软土采用换填法处理后可以提高地基的承载力，减少地基的沉降量，加速软土地基的排水固结，满足地基要求。
2.预压法：预压法是处理软土地基的一种常用施工方法。预压法包含堆载预压、真空预压法、真空和堆载联合预压三种。它是在施工前预先对施工场地进行加压，使土体固结提前完成，从而提高基层的承载力，减少地基沉降。对于深厚软黏土地基可采用堆载预压，同时应设置塑料排水带或砂井等排水竖向通道；对于软土层厚度不大可不设置排水竖井。地基处理时排水竖井的大小、间距、排列方式、深度以及涂抹和井阻都影响着固结度的大小；同时预压荷载的范围应该大于或等于水利构筑物基础外缘所包围的范围，荷载的大小应根据设计要求确定，满足预压荷载引起的竖向有效应力应大于水利构筑物荷载引起的相应点的附加应力。真空预压处理地基应采用排水竖井，真空预压地膜下真空度应稳定的保持在86.7kpa（650mmHg），目的是为了保持形成大气压差，作为预压荷载，且预压时间不宜低于90天。真空和堆载联合预压是在地基预压荷载大于80kPa，且进行真空堆载预压处理地基达不到要求时候，可以采用真空和堆载联合预压，当堆载荷载较大时，可以采用分级加载进行。预压地基施工完成后，需要对预压所完成的竖向变形和平均固结度检验，应满足设计要求；同时还应对地基土进行原位测试和室内土工试验。
3.复合地基：对于深厚软土地基的处理，可以采用复合地基，包括砂桩、碎石桩、灰土桩、旋喷桩和小断面的预制桩等。本文着重介绍水利工程中目前比较常用的高压喷射注浆法。它的机理是把注浆管钻入地层，使用高压射流破坏地基土，注入的浆液将冲入的土置换或部分凝成固体，以达到改造土体的目的。高压喷射注浆法分为旋喷、定喷和摆喷三种类别。根据工程需要和地质条件，可分别采用单管发、双管法和三管法。加固形式可分为柱状、壁状、条状和块状。单管法是喷射高压水泥浆液一种介质；双管法是喷射高压水泥浆液和压缩空气两种介质；三管法是喷射高压水流、压缩空气和水泥浆液等三种介质；水泥和水拌和后，首先产生铝酸三钙和氢氧化钙，由于溶解度小，析出晶体附在水泥微粒形成胶凝薄膜，达到一种稳定状态，即是硬化的开始，最终达到加固的目的。实验数据证明三管法可处理的深度最大，双管次之，单管最短。
4.微型桩加固：微型桩加固适用于既有构筑物地基的加固或新地基处理，包括有树根桩、预制桩和注浆钢管桩。对于软土地基来说，要选择较好的土层作为微型桩的桩端持力层，且进入持力层深度要至少大于5倍桩径或边长，同时采取间隔施工、控制注浆压力和速度等措施减少微型桩产生的地基附加应力影响，控制基础的沉降量。微型桩由于采用压浆或注浆的方式成桩，水泥浆或水泥砂浆等浆液对桩周的软土地基有明显的渗透作用，浆液凝固后加固了桩周的土体，浆液和桩周土体连成一块共同受力，提高地基承载力，从而满足了地基的承载力和变形要求。
三、水利工程软土地基处理工程案例
桥巩水电站是一座位于红水河下游广西壮族自治区来宾市境内，距来宾市40km以发电为主的水利发电站。水电站的混凝土重力坝最大坝高69.60m，校核洪水位时，水库总库容为9.03亿m3，小于10亿m3，大于1.0亿m3，电站装机为容量456MW，大于300 MW，小于1200 MW，按照《防洪标准》（GB50201－94）和《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5180-2003）的有关规定，按水库库容及电站装机容量均属二等工程。根据地质报告，水电站右岸接头的土坝位于右岸一级阶地上，地面高程为92m～93m，地形平坦，覆盖层厚度15m～18m，上部为硬塑状粘土1层及硬塑状混角砾粘土1层，下部为可塑状含角砾粘土2层，局部地基里面有软塑状软土3¬层。
根据勘察报告，地基存在软土地基；在结构物施工前需对软土地基进行处理，根据软土层的厚度和软土特点，设计采用高压旋喷进行处理。具体的处理方法是
一是为了满足渗流、地基承载力和坝基沉降变形等要求，按照设计要求施工方在右岸土坝填筑之前，与其相邻的闸检室坝段先开挖施工到软塑状软土层，在两坝相接部位为土质边坡，施工采用临时坡比1：1.5；开挖面以上均为粘土填筑，坝坡坡比为1：2.0；二是为提高粘土及原状土的抗渗能力，在桩号0+015.24m至0-081.15m长96.39m的范围内共布置2排三管法高压摆喷灌浆钻孔160个，灌浆上限为86.00m，孔深深入基岩1～2m，形成防水帷幕。灌浆完成后，经压水试验检查，渗透系数小于1×10-4cm/s，满足要求。同时经过承载力试验和沉降计算和校核，地基承载力满足要求，竣工时和竣工后的总沉降也满足要求。
四、结束语
在水利工程建设施工过程中，经常会碰到软土地基的情况，工程概况不同，施工地点不同，碰到的问题也会不尽相同，但相同的是软土地基施工质量都会直接影响到整个水利工程的整体质量。因此，首先勘察单位应出具内容准确、资料齐全的勘察报告；其次设计单位应该在综合考虑勘探报告资料的基础上给出经济合理的施工措施；第三施工单位应根据招标文件、图纸、规范和施工现场具体实际情况制定出详细的施工方案，通过科学合理的施工方法，确保软土地基的施工效果，提高软土地基处理后的地基承载力和稳定性；第四第三方检测单位根据施工情况出具检测报告。只有经过施工参与各方的共同努力才能确保水利工程地基的稳定性和安全性。
参考文献
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【2】欧阳横、谈水利施工中软土地基处理方法【J】.建筑标准化.2018（5）74-75
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【3】工程地质手册（第五版）,北京；中国建筑工业出版社，2018
作者简介：黄文杰（1983-），男，45222719830710XXXX，工程师，研究方向：施工管理