水利工程軟土地基的處理方法范文

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［摘要］

目的：本文主要在在對軟土地基的特性進行簡單介紹的基礎上，圍繞承載力不足、沉降大、地基整體失穩這三個最為常見的問題進行分析和討論并提出解決方法。在實際施工當中使用地基改良、荷載匹配、水分排除以及周邊環境處理等方式進行處理，使得軟土地基的沉降符合施工標準并且對上述缺點進行改正。軟土地基是當前實際施工工作中的重點和難點，但是只要結合相應的方式進行針對性的處理，軟土地基可能會造成的惡劣后果可以得到最大程度上的改善。

［關鍵詞］

水利工程；軟土地基；處理

1引言

受生成及所處環境特殊性的影響，軟土具有力學指標差、壓縮性強、孔隙率高、含水量大的特點，如何在軟土地基上修建水工建筑物也因此成為長期擺在水利工程技術人員面前的一道難題[1]。為此，本次研究以某市為例，在簡單介紹該地區軟土特性的基礎上，對軟土地基帶來的問題進行分析，并針對性的提出處理方法，以便為水利工程技術人員更好的開展日常工作提供思路上的參考和方法上的借鑒。

2軟土地基特性

所謂軟土，一般指的是存在于河流入海口區域的谷底、平原上的、經多年沉積形成的細粒土。天然含水量高、壓縮性高、天然孔隙比大、固結系數小、固結時間長、抗剪強度低、透水性差、擾動性大、靈敏度高是軟土的主要特性，同時，軟土也往往具有觸變性、蠕變性等特殊的工程地質性質。由以上特性我們可以看出，軟土無法提供滿意的工程地質條件。某市地處河流入?？诘目陂T地區，幾乎全部近河海的水利工程地基都位于軟土區域，該軟土為濱海相軟土，厚度較大，是由近代海退形成的淺海堆積。受所處地理位置以及軟土成因的影響，造成其具有以下三個方面的工程特性：其一，含水量較高。軟土天然含水量多為50%―70%，該市為50%―130%，少部分地區則遠高于這一數值。其二，壓縮性較高。軟土天然孔隙比多為1—2，該市為1.2—4.2，平均2.3；軟土壓縮系數多為0.7—1.5MPa-1，該市為1.6―4.9MPa-1，平均2.6MPa-1，可劃入高壓縮性土的范疇。其三，低承載力。該市軟土無側限抗壓強度平均值14.0kPa，最低2.0kPa，修正前的地基承載力特征值處于30.0―50.0kPa的低水平[2]軟土所擁有的“兩高一低”特性本已帶來諸多困難，而該市軟土的相關指標尚未達到國內的平均水平。所以，在水利工程建設工作中，相關工程技術人員必須采取針對性的方法對軟土地基進行處理。

3軟土地基的處理

在軟土地基上建設建（構）筑物時，“兩高一低”特性將帶來地基承載力不足、沉降大、地基整體失穩這三個問題。在絕大多數情況下，只要解決了這三個問題，那么軟土地基就不會帶來更多的危害。換言之，針對軟土地基的處理也應以這三個方面作為切入點。需要注意的是，實際工作中的軟土地基處理方法大多有多重目的和作用，部分方法甚至在側重點方面都非常模糊。本次研究之所以從承載力、沉降、失穩這三個問題出發分別介紹處理方法，一方面是為了方便實際工作中對處理方式的靈活選擇，另一方面則是為了幫助讀者理清軟土地基處理的技術路線。

3.1承載力不足的處理方式

先行介紹這一類別，主要是由于軟土地基處理的最主要目的是使其具有承載建（構）筑物的能力，因此幾乎全部類型的軟土地基處理方法都會使地基的承載力得到不同程度的提升。若不具備這一作用，則該方法在實際工作中的價值也會大打折扣。結合以往的實踐經驗，對于軟土地基承載力不足問題的解決思路包括兩個方面：其一，對軟土地基的特性進行改良；其二，通過置換高承載力介質的方式代替原有軟土。

3.1.1特性改良

除顆粒組分、結團形態、有機質和鹽分含量外，軟土的低承載力更多是受孔隙比、含水量大的影響，所以，減小這兩項指標就成為了提升軟土地基承載力的關鍵[3]。雖然軟土的孔隙比較大，但軟土內水分的外排卻相對困難，造成這一現象的原因相對復雜，主要與其固有形態和特點相關。在無法改變固有形態的情況下，可通過以下兩種方式解決排水和固結問題：其一，豎向排水法，即在豎向上構建排水通道，并通過對排水通道布置形式和間距的調整來應對不同的軟土特性以及承載力、強化（固結）時間等的要求，具體包括碎石樁法、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換軟土、增加承載力的作用。其二，通過增加荷載的方式提升軟土內的壓應力，以加速軟土的排水與固結，具體包括真空預壓法、強夯法、堆載法等。在資金充裕的情況下，可同時采用多種方法來獲得更好的效果和更高的效率，但具體方式還需根據實際情況靈活選擇。

3.1.2軟土置換

簡單的講，該方法就是以高承載力的地基部分或全部置換原有軟土，以此實現地基改良的目的，具體有以下兩種操作方式：其一，換填法，若軟土范圍和厚度較小，可以高承載力指標的土體全部代替原有軟土。該方法簡潔高效，但不適用于范圍和厚度較大的軟土地基。其二，墊層法，若軟土范圍和厚度較大，可以將高承載力指標的土體換填部分深度內的軟土，使地基滿足承載力和工后沉降要求。除以上兩種“橫向”置換外，值得一提的還有“縱向”置換，即通過一定的工藝在軟土地基中形成柱狀的高承載介質，與原軟土地基共同形成復合地基。按照這一思路，派生出柔性（剛柔性）樁復合地基法，具體包括CFG樁法、攪拌樁法、碎石（砂）樁法、高壓旋噴樁法等。

3.2沉降大的處理方式

軟土的孔隙比、土粒間距較大，在施加外部荷載后，孔隙、土粒間距逐漸減小，土體收縮固結，最終造成區域的沉降。沉降的發生可概括為：構建建（構）筑物→產生基底附加應力→軟土內應力提升→土體固結開始→沉降，也就是說幾乎全部的受壓地基都會出現沉降問題，但軟土地基之所以受到高度關注，是因為其高壓縮性決定了沉降值必將進入無法忽視的范圍[4]。在工程建設過程中，沉降控制的目的就是在施工期內基本結束地基沉降，進而減少使用期內的沉降。由于總沉降量較高，所以還要讓同一結構和不同相鄰獨立結構間的沉降差始終處于標準允許的范圍內，以此確保建（構）筑物的傾斜度符合設計要求。若非軟土地基，那么只要在項目建設開始前對地基施加足夠的壓力，就可以加速松土的固結、密實和沉降完成速度。但軟土粒間所富含的水分被壓縮在一個非常狹小的空間內，無法通過流動外排，施加壓力后的應力做功會在相當程度上被粒間水承擔和消耗，無法獲得理想的減小土粒間孔隙的效果。另外，軟土所具有的剪切指標差、觸變性、蠕變性特征還會帶來蠕變和粒間滑動的結果，最終導致人為的地基失穩，對于這一問題，我們在下文中還會進行詳細的說明。綜上所述，軟土地基沉降問題的處理思路應包括以下四項：其一，荷載應與未來基底應力相匹配，以便在施工期內使軟土沉降基本結束。其二，為獲得更為理想的軟土壓縮效果，應注意排水通道的設置，以便使軟土內的水分順利排出。其三，務必保證均勻沉降，從而為工后沉降的有效控制奠定堅實的基礎。其四，若采用多種措施后仍未獲得理想效果，就需要考慮地基改良。

3.3整體失穩的處理方式

軟土地基的剪切指標較差，同時具有觸變性和蠕變性的特征，故而在施加外部荷載的同時若存在橫向約束不足或缺失的問題，就極易引起淺層或深層的滑動與大范圍蠕變，最終造成地基及其上部建（構）筑物發生整體失穩。結合以往的實踐經驗，該問題的產生原因主要有內在不足、外部荷載增加、阻止滑動的因素（環境因素）不足三個方面。

3.3.1針對內因的處理方式

內因的形成主要是受軟土地基高孔隙比與含水量的影響，因此在處理方式上類似于提高軟土地基承載力的方法，即加速排水固結。具體包括強夯法、堆載法、排水板法、真空預壓法、砂井法等。在前文的敘述中我們提到，軟土地基整體失穩是三方面因素共同作用的結果，提供任何一個積極因素，都會使情況向好的方向發展，反過來講，若其中某一因素向消極的方向發展，也會使整體情況偏向于不利的方向。例如，在采用堆載法時，若外部荷載的增加量與速率不適應淤泥的實際承受能力，就會在一定程度上提高失穩問題的發生概率。所以在實際工作中，應在綜合考慮各類影響因素的前提下，對處理方式進行合理選擇，使之更具科學性、針對性和有效性。

3.3.2針對外因的處理方式

這里所說的“外因”主要是指外部施加的荷載，在實際工作中，我們能做以及應做的并不是將外部荷載去除，而是要去考慮借助那些工程手段、設計方案來減小或合理分配外部荷載，從而在最大程度上降低外部荷載所帶來的危害。

3.3.3針對環境因素的處理方式

這里所說的“環境因素”是指可能導致整體失穩問題的外部邊界條件，如河槽迫岸、正向傾斜的地質誘滑面等。對于這類問題，在實際工作中大多通過平面布置等設計方式進行調整，例如依據地質剖面對工程的平面布局或位置進行調整等。簡單的講，對于由環境因素引起的軟土地基整體失穩問題，我們可以通過改變外部環境的方式為工程提供一個更加穩定的條件，即通過外在的、不與軟土地基直接關聯的措施增加工程建（構）筑物下部軟土地基的橫向約束，增加阻滑力。結合以往的工作經驗，應用最為廣泛的一種方法是反壓法，也被稱為應力平衡法，該方法基于理論計算，對于外部邊界條件的改變主要通過在特定部位增加反壓體的方法，以此提供阻滑力，并與地基原有的各種阻滑因素共同對抗抵消滑動力，最終實現保障建（構）筑物安穩的目的。

4結語

軟土地基的處理是水利工程建設所面臨的長期問題，雖然國內的工程技術人員已經積累了較為豐富的處理經驗，但仍時有反面案例發生。為此，本文結合以往理論研究成果和實踐經驗，就軟土地基的處理方法進行了分析和討論，希望能夠為相關工作的有效開展發揮參考和借鑒的作用?！?/p>

參考文獻：

［1］席霞.試論水利工程項目軟土地基處理技術［J］.山西建筑，2012，(34):82-83.

［2］陳德華、宗超男，等.淺談水利工程軟土地基建設控制［J］.工程與建設，2014，(6):804-805.

［3］段冰.水利工程軟土地基加固處理技術分析［J］.投資與合作，2014，(6):392-392.

［4］崔祥國、高興福，等.淺析水利工程中的軟土地基處理方法［J］.中國高新技術企業，2014，(30):85-86

作者：廖航兵 單位：廣東省水利電力勘測設計研究院