水利工程施工中软土地基处理技术

水利工程施工中软土地基处理技术

王伟

安徽三洲水利建设有限公司  安徽  宿州 234000

摘要：在水利工程领域，地基的处理构成了基础且至关重要的环节。特别是在面对软土地基时，其固有的弱承载力和易塌陷的特性可能会引起施工风险，对工程质量和进度产生不利影响。鉴于水利建设的快速进展，地基处理技术也实现了显著提升。然而，针对软弱地基的加固工作，必须考虑到区域特有的地质条件，并融合水利工程的标准以及法规要求，进行细致的分析与定制化处理，以确保恰当的技术应用。总体来说，在水利建设中，适当的地基处理策略对于确保结构稳定性、提升施工效率和工程品质是必不可少的。

关键词：水利工程；软土地基；处理技术

1水利工程施工中软土地基的特点与危害

1.1土质分布不均

软土地基的主要特征在于其土质组成的非均质性。这种非均一性具体表现在其不同层次的土壤成分、密实度和含水量的变化上。这些变化可能源于沉积过程中水流速度的波动，进而导致同一区域内的软土在物理和力学特性上出现显著的差异。这一特性为水利工程的施工带来了众多挑战。例如，地基的承载能力可能因地质结构的变化而显示出非均匀性，这使得均匀沉降变得困难，从而增加了施工的复杂性和风险。在工程设计阶段，预测各部分的土质状况是困难的，这可能导致结构在施工或使用过程中出现不均匀沉降或形变，进而影响整个工程的稳定性和安全性。

1.2整体强度不足

软土地基的主要特性之一是其整体抗剪强度较低。这类土壤由大量细粒、有机物质及水分组成，这些成分使得其自身的结构稳定性较差。当受到较大荷载时，软土地基易于发生显著的压缩与塑性变形，从而导致不均匀沉降。在持续荷载作用下，地基还可能出现蠕变现象，表现为持续性、慢速、不可逆的形变。

在水利工程项目中，若不对这种抗剪强度较低的地基进行适当处理，将可能引发工程结构在使用阶段的过度沉降、倾斜甚至破坏。在最严重的情况下，地基的不稳定性可能导致地面塌陷，对工程安全及功能性造成重大风险。因此，针对软土地基的处理技术选择和工程设计显得尤为重要，以确保工程结构的稳定性和使用寿命。

1.3透水能力较弱

软土地基的透水性问题主要源于其高细粒物质含量，这导致土壤孔隙率虽然较高，但孔隙之间的连通性却不理想。因此，这类地基在水力工程的建设与运营阶段，面对地下水位的波动，更易出现液化等水力学方面的挑战，如不均匀沉降和地基稳定性问题。另外，由于软土中水分迁移缓慢，排水变得尤为困难，这进一步加剧了地基的稳定性问题，特别是在土体置换、压实或抽水固结等工程处理过程中。不当的排水处理可能导致施工期间或之后的地基侵蚀、承载力降低及不均匀沉降，这些都将提高维护成本，并可能对周边环境造成负面影响。

2水利工程施工中的软土地基处理技术

2.1换土垫层法

换土垫层法作为一种有效的软土地基加固手段，其核心机制在于替换原有软土层，以增强地基的承载和稳定性。具体操作流程如下：首先，依据工程设计要求，明确需进行地基处理的区域。随后，利用挖掘机械等工具设备，彻底清除该区域内的软弱土层，通常需挖掘至硬土层或露出基岩。接着，将强度较高的土料、砂石等填充材料分层填充至已清除的软弱土层之下，并运用压路机等压实设备进行均匀压实，确保垫层材料的密实度。为了进一步提升垫层材料的承载能力和稳定性，需对其进行加固处理。加固方式可包括分层压实、添加筋材、打桩等方法，旨在提升地基的整体性能。在完成加固步骤之后，将原先的软弱土层回填至垫层之上，从而构建出一个新型的地基结构，以满足工程对地基稳定性和承载力的要求。如图1所示。

图1换土垫层法

2.2深层水泥搅拌桩技术

深层水泥搅拌法是当前水利工程软土地基处理中广泛采用的技术之一。此法涉及将水泥与土体拌合，以形成水泥土搅拌桩，旨在增强地基的承载力和稳定性。该技术的施工步骤主要包括：首先，对软土地基进行钻孔，将钻头设备垂直钻入土中，直至到达预定的深度。接着，通过钻杆内部的通道注入水泥浆，并与土壤混合以形成搅拌桩。注浆过程中，必须保证水泥浆均匀填充于孔周，并与土壤充分拌合。注浆后，缓慢提升钻杆，并进行旋转振动，以形成搅拌桩，其尺寸依据工程需要而定。深层水泥搅拌桩因其高强度和刚度，能显著提升地基承载力，同时增大了竖向承载面积，并借助水泥的固结作用进一步增强地基。此外，搅拌桩减少了软土地基的沉降和压缩变形，水泥硬化提高了土体的刚度和稳定性。水泥浆与土体的充分拌合，生成了坚固的固结体，这不仅提升了软土的抗剪强度和稳定性，也增加了土体的整体刚度。

2.3排水固结法

排水固结法是一种改进软土地基稳定性和承载能力的工程方法，基于降低孔隙水压力和减少孔隙水含量的机制，从而增强土体的强度和稳定性。该技术的施工流程可概括为：首先，在软土地基中构建排水井，旨在高效消减孔隙水压力。排水井由细孔管和井筒构成，用于引导孔隙水排出。其次，将排水井与水泵或排水系统相连，以抽出或排出孔隙水。排水井系统的设计和布局需根据软土地基特性及工程需求进行周详规划。在排水过程中，软土地基的孔隙水压力逐渐降低，土体进而开始固结。此阶段需对沉降进行监控和控制，确保土体的稳定性及工程的安全性。

2.4化学固结法

化学固结法是利用化学固结剂提升软土地基强度与稳定性的处理技术。该方法基于化学反应，通过与软土颗粒及水分作用，生成固结物质，从而增强土体的工程性能。常见化学固结剂包括水泥、石灰、硅酸盐和聚合物等。

实施化学固结法涉及几个关键步骤：首先，根据软土地基的具体特性和工程需求，挑选恰当的固结剂。不同固结剂的效果和适用范围各异，选择需考虑具体条件。接下来，将选定的固结剂与适量水混合，制成浆液，导入地基中，确保固结剂在土体中均匀分布，实现与土粒和水的充分作用。

化学反应导致固结剂与软土颗粒及水分生成固结产物，这些产物充斥土体孔隙，增强颗粒间摩擦和内聚力，进而提升土体强度和稳定性。同时，固结剂有助于降低土体含水量，减轻水分对土体性质的侵蚀，且固结产物的形成减少水分渗透，维持土体的稳定。此外，该方法可有效控制土体的压缩性和沉降速度，对工程沉降进行管理。

3结语

在水利工程的构建过程中，施工质量扮演着至关重要的角色。特别是对于软弱地基的处理，其科学治理和有效保护显得尤为重要。鉴于此，水利工程项目承担单位需全面了解施工现场的地质状况，深入探究软土地基的物理及力学属性，寻求技术创新。在确保工程质量的基础上，将安全放在首位，基于对软土地基潜在风险的深入了解，遵循当前的水泥工程规范，引入前沿技术，并不断对施工技术进行革新，从而为水利工程的高质量建设提供坚实保障。

参考文献：

[1]王笃丰.水利施工中软土地基的处理技术探究[J].中国高新科技,2021,(19):157-158.

[2]王长波.水利施工中软土地基处理技术研究[J].河南科技,2021,40(28):77-79.

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