水利工程軟土地基的分析

王紅實

（山西省運城市水土保持監督監測站，山西 運城 044000）

我國是一個干旱缺水嚴重的國家。淡水資源總量為28000億立方米，占全球水資源的6%，居世界第四位，這一數據說明我國的水資源總量豐富，加上長江黃河珠江等河流的區域分布，使得我國各個地區都有水資源灌溉農業；但我國水資源的人均數量只有2300立方米，僅為世界平均水平的1/4，名列1世界21位，是全球13個人均水資源最貧乏的國家之一。另外，目前全國多數城市地下水受到一定程度的點狀和面狀污染，且有逐年加重的趨勢。日趨嚴重的水污染不僅降低了水體的使用功能，進一步加劇了水資源短缺的矛盾，對我國正在實施的可持續發展戰略帶來了嚴重影響，而且還嚴重威脅到城市居民的飲水安全和人民群眾的健康。洪水是指超過江河湖泊水庫海洋等容水場所的承納能力，造成水量劇增或者水位急漲的水文現象。洪水災害是我國自然災害的一種主要現象。洪水會造成河流的水量大增，大壩的承受壓力驟增，極其容易造成洪水漫壩的危險。我國和世界的大壩毀壞的事例大多是由于洪水漫壩造成的。因此，正確完整的分析和評價大壩防洪工作具有實際意義。為以后的類似工作提供經驗。

軟土的成因一般是由于第四紀后期地表水所形成的沉淀物質，多分布在海濱，湖濱，河流沿岸等地勢低洼地帶，地表常年潮濕或積水。所以地表往往有大量喜水植物，由于這些植物的生長和死亡，使得軟土中含有較多的有機物。軟土地基的處理應根據軟土和淤泥獨特的性質，埋層深度，路堤高度，材料場地情況，公路等級等因素具體分析，采取正確的措施進行施工。

1 軟土地基的處理方法

1.1 堆載預壓法

1.1.1 含義：本方法是在工程建設之前用大于或等于設計荷載的填土荷載，促使地基提前固結沉降以提高地基的強度。當強度指標達到設計要求數值后就可以修筑公路路面。經過堆壓預處理后，地基一般不會再產生大的固結沉降。堆載物一般用填土或砂石等散粒材料。施工填筑時采用分層分級施加荷載，從而控制加荷速率、避免地基發生破壞，達到地基強度慢慢提高的效果。

1.1.2 優缺點：施工簡單，不用特殊的施工機械和材料，但軟土的排水固結時間較長，因此工期一般較長。

1.2 反壓護道法

1.2.1 含義：指在公路主路堤兩側，填筑一定寬度和高度的護道，以期達到路堤穩定的一種方法，它主要是起抗滑的平衡作用，使得抗滑彎矩能克服滑動彎矩。其設計是先找出最危險的圓弧，再用分條法進行穩定驗算。反壓護道的寬度一般是滑動弧終點達到哪里就壓到哪里。

1.2.2 優缺點：這種方法處理軟土地基，對解決路基穩定是有效的。該法不需控制填土速率，可以機械化快速完成路基填筑，但利用該法處理地基，土方量大、占用土地多，且沉降期長。

1.3 袋裝砂井排水法

1.3.1 含義：袋裝砂井排水法是在普通砂井的基礎上發展起來的一種軟土地基處理方法，它是普通砂井的發展和提高。

1.3.2 優缺點：此法用砂量少、施工方便、快捷。它的布置一般采用梅花形。但是，袋裝砂井的間距是影響固結速率最重要的因素之一。在附加荷載一定的條件下，井距愈小，固結愈快，井距愈大，固結愈慢。所以，在用袋裝砂井處理軟土地基時，原則上采用“細而密”的方案。

1.4 塑料排水板法

1.4.1 含義：該法與袋裝砂井的作用原理相同，設計方法也基本相同，只是所用材料不一樣而已。

1.4.2 優缺點：與袋裝砂井比較，塑料排水板具有施工速度較快，效率高，施工機械輕便，對軟土地基的擾動較小，可工廠化生產，抗折能力較強等優點。

1.5 噴粉樁法

1.5.1 含義：它是利用水泥或石灰等材料作為固化劑的主劑，通過特制的深層攪拌機械，就地在軟土中利用壓縮空氣噴射石灰或水泥干粉，與軟土強行攪拌，利用固化劑與軟土之間所產生的一系列物理-化學反應，使軟土固結成具有整體性、水穩定性和一定強度的地基，以達到提高地基承載力、減少地基沉降量的目的。

1.5.2 優缺點：它具有施工速度快，設備輕便，便于移動，方法容易掌握，處理深度較大等優點，具工后沉降較小，排水固結時間短。噴粉裝法的深度一般穿透軟土地基，當軟土厚度大時，樁長控制在合理范圍內。用該法處理軟土地基，大大縮短了軟土地基處理時間。通過對噴粉樁進行抽芯、抗壓及靜載試驗，表明噴粉樁復合地基設計、施工質量是令人滿意的。

2 水利工程軟土地基的特性

2.1 軟粘土主要特性

2.1.1 孔隙比和天然含水量大。

2.1.2 壓縮性高。我國淤泥和淤泥質土的壓縮性很大，建造在這種軟土上的建筑物將發生較大的沉降，會造成建筑物的開裂和損壞。

2.1.3 透水性弱。軟土含水量大，可是，透水性卻很小，往往呈現很高的孔隙水壓力，影響地基的壓密固結。

2.2 軟土地基上堤防失穩的破壞機理

引起軟土地基上堤防滑動破壞的根本原因，在于軟弱地基中某個面上的剪應力超過了它的抗剪強度，穩定平衡遭到破壞。由于剪應力的增加，降雨使土體容重增加；水位降落產生滲流力；地震、打樁等引起的動荷載等。又由于軟土地基本身抗剪強度的減小。氣候變化產生的干裂、凍融；粘土夾層因浸水而軟化以及粘性土的蠕變等。

3 軟土地基上筑堤常用的地基處理方法及適用條件

3.1 堤身自重擠淤法

堤身自重擠淤法是通過逐步加高的堤身自重將處于流塑態的淤泥或淤泥質土外擠，并在堤身自重作用下使淤泥或淤泥質土中的孔隙水應力充分消散和有效應力增加，從而提高地基抗剪強度的方法。

3.2 拋石擠淤法

拋石擠淤法是把一定量和粒徑的塊石拋在需進行處理的淤泥或淤泥質土地基中，將原基礎處的淤泥或淤泥質土擠走，從而達到加固地基的目的。一般按以下要求進行:將不易風化的石料拋填于被處理堤基中，拋填方向根據軟土下臥地層橫坡而定橫坡平坦時目地基中部漸次向兩側擴展；橫坡陡于1:10時，自高側向低側拋填。最后往上面鋪設反濾層。這種方法施工技術簡單，投資較省，常用于處理流塑態的淤泥或淤泥質土地基。

3.3 墊層法

墊層法就是把靠近堤防基底的不能滿足設計要求的軟土挖除，代以人工回填的砂、碎石、石渣等強度高、壓縮性低、透水性好、易壓實的材料作為持力層。可以就地取材，價格便宜，施工工藝較為簡單，該法在軟土埋深較淺、開挖方量不太大的場地較常采用。

結語

以上處理方法是針對堤防工程軟土地基處理時需要掌握的方法，若不加強注意，將影響工程的質量。在實際施工中，應根據不同的地基土質采用相應的方法進行處理，以確保地基的穩定，保證工程的質量。

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