软土地基处理技术在水利工程中的应用

　　摘要：在施工中经常碰到的情况多数不是软土地基，因为如果有软土地基一般情况在设计时应该根据地质资料，提出处理方法。多数情况是有局部地段地质情况和原来设计不同，出现局部地基承载力达不到设计要求，或者由于局部地段含水量过大(原有排水系统不畅，原有地基土质渗水性不好)造成地基软弹(翻浆，弹簧土地段)。文章对软土和软土地基的涵义以及特点进行了介绍。通过对水利施工过程中软土地基的危害进行分析，针对这些危害提出相应的处理方法。结合多年水利施工的经验，为软土地基水利施工提供一些借鉴。
　　关键词：水利；软地基；施工
　　
　　软土是指天然含水量高、孔隙大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。它广泛分布于海边、湖泊、沼泽以及河滩等水利施工分布相对集中的地方。软土具有如下特点：第一，天然含水量高；第二，具有较高的压缩性，天然孔隙比大；第三，较低的固结系数以及抗剪强度；第四，透水性不强、较长的固结周期以及很大的扰动性。由于软土层不同层面之间物理力学性质存在较大差异，而且软土层具有复杂的分布状况。因此软土地基的处理就成为水利施工中要面对的首当其冲的技术难题。软土地基处理包括，第一，科学准确的测定软土地基的承载能力；第二，对软土地基可能发生的变形情况进行合理的估算；第三，水利施工中应用复合地基的问题。
　　1软土地基的特征
　　所谓软土地基是由软土为主要成分同时混杂粉沙以及粉土等其他成分混合而成的地基。由于软土地基质地比较软、可塑性强，因此它的承载能力相对比较低，这是软土地基的主要特点。在实际的水利施工过程中，如果遇到软土，那么开挖过程就会变得十分困难。流变性强和触变性显著是软土地基的主要特征，同时软土含水量往往比较高，有着很大的孔隙，因此水分流失很快，失水后变得比较疏松。
　　2软土地基上建筑物失稳的原因
　　在软土地基上进行水利工程施工，建筑物往往因为发生滑动而遭到破坏。引起建筑物滑动的原因主要是由于软土地基中某一个面上的抗剪强度弱于它所遭到的剪应力，使原本的平衡被打破。主要是由两个方面的原因造成的。一是由于施工过程中地基上面的负荷变大或者是由于降水使软土的容重变大导致的剪应力的突然加大；二是由于软土地基自身的特点造成的，如抗剪强度减弱等。
　　3水利施工中软土地基处理技术
　　软土地基是高压缩性结构的地基。它的压缩层主要是承载能力很低的淤泥以及淤泥质土组成。由于它的承载能力一般不超过50千牛每平方米，远远无法满足水利工程施工的要求，因此需要对软土地基进行处理。
　　3．1换土法
　　在水利工程施工过程中，如果遇到的软土层比较薄，可以用灰土、水泥、沙土等把软弱土层替换，使替换后的土层符合工程对地基承载力的要求。一般来说，由于换填沙土的成本很高，且渗透比较严重，因此多是就地取材，回填泥土。这样既节省了成本又有利于水利工程的防渗。换土法回填的泥土要选择压密特性好的土。为形成比较好的持力层，填土后一定要进行夯实，以便达到增加地基承载能力的目的。为了提高地基的稳定性和抗变形的能力，应该将回填的土分层压实。
　　3．2排水固结法
　　软土地基在水利施工中常常面临稳定问题和沉降的困境，可以采取排水固结的方法进行有效的应对。排水固结法由排水和加压两大部分组成。排水系统充分利用土层自身所具有的透水特性，在地基中安置排水装置，由排水装置进行集中排水。主要有两种常见的排水装置，塑料水管排水和沙井排水。
　　3．3强夯法
　　所谓强夯法就是把80千牛的夯锤上升到6米到30米之间的高度，使夯锤进行自由落体运动，利用夯锤自身重量将土夯实。强夯法大多用在以沙土和黄土为主要成分的土层。
　　3．4振动水冲法
　　振动水冲法是利用振冲器来进行作业的。振冲器具有上喷水孔和下喷水孔，和插入式混凝土振捣器类似，通过利用在自身机械振动和冲击力，首先对地基进行打孔作业，然后将砂石、泥土等注入打好的孔中，最后分层将孔中的砂石材料夯实，以便达到加固地基的目的。用振动水冲法对地基进行加固时，一般要求初始不排水抗剪强度大于20千帕，不能太低。
　　3．5旋喷法
　　旋喷法可以有效地提高地基的承载能力。它是通过使用旋喷机产生旋喷柱，来达到加固地基的目的。旋喷法可以利用旋喷机进行定向喷射形成连续墙或者连锁桩来达到地基防渗的目的。高压喷射水泥固化浆液与土体混合并凝固硬化形成旋喷桩。它是通过提升插入土层一定深度的，带有按照一定速度进行旋转的喷嘴的注浆管，来进行打桩的。与加固土层相比，通过旋喷法所形成的桩具有压缩性低和强度高的特点，可以用来对由软粘土和细沙土组成的地基进行加固，而无法对含有较高有机成分的土层形成很好的效果，至于有机成分含量非常高的土层则应该完全排除这种方法。
　　3．6土工合成材料加筋加固法
　　在软土地基的表面铺上一层相应的工程材料，这样使工程建筑的重量有效地分散到整个地基之上，从而达到加固地基的目的。在地基出现滑动破坏时，铺在地基表面的工程材料可以有效地阻止或者是减弱工程可能出现的滑动破坏。除此之外，由于工程材料和地基之间存在着很强的机械摩擦，这将会有效的对地基的侧向变形产生抑制，从而使整个水利工程地基的稳定性大大的增加。
　　3．7硅化加固法
　　所谓硅化加固法是将Na2O•nSiO2溶液和CaC12溶液利用带有网状孔眼的注浆管向软土层中轮流注入，硅酸钠溶液与氯化钙溶液将会发生化学反应。它们会产生一种能够使土颗粒表面活化的胶凝物质，这种凝胶物质可以使相互接触的土颗粒胶结固化使它们之间的连结增强，最终达到加固地基的目的。随着电渗原理的出现，借助这一原理，通过电动硅化法，可以大大扩展地基加固的范围。
　　3．8灌浆法
　　将可以凝固的一些液体，利用泵将其注人到地基的土层之中或者注入到建筑物和地基结合的空隙。灌浆所用的液体大多是水泥浆、粘土浆以及其他化学物质如聚氨酯材料和硅酸盐等。这种方法比较适用于淤泥软土层及砂质土层。
　　3．9加筋法
　　由于软土地基的土颗粒经常发生位移，将耐拉性非常强的工程材料埋在水利工程的地基土层之中，使二者之间产生很强的摩擦力，在摩擦力的作用下，土层和埋入地下的工程材料会形成一体。二者的稳定性得到提高而变形性则大大降低，最终，使得软土地基符合水利施工的技术要求。也可以先在软土上铺上沙子，然后在沙子上再铺上一层工程材料，在工程材料受到拉扯的时候，可以对沙子受力的分布进行调节，有效地减少地基的沉降，提高地基的稳定性。
　　3．10桩基法
　　可以用桩基法对软土层比较厚且含水高、分布面积广的软土地基进行加固处理。早期的桩基大多利用砂石做桩或者水泥桩，而随着桩基技术的飞速发展，这两种桩基在现在的水利施工中逐渐被淘汰。具有承载力强、成本低、质量高、方便快速施工等特点的钢筋混凝土桩和预应力管桩得到大规模的应用。
　　4结论
　　水利工程地基的稳固与否影响的不仅仅是工程质量，更与工程的安全性息息相关，在水利施工的过程中要根据当地的实际环境和情况进行施工方案的选择。确定方案后，选择适当的施工方法，同时要对施工过程进行严格的质量控制，这样才能保证水利施工的顺利完成。

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