水利工程施工中土壩軟基的處理方法

【摘要】本文從軟土地基的特性入手，簡要介紹了軟土地基對水利工程施工的不良影響，著重探討了土壩軟土地基的處理方法，并分析了水利工程施工期間土壩軟基段裂縫的形成原因和處理措施，以期為水利工程的建設和正常安全的運行提供一定參考。

【關鍵詞】土壩軟土地基；土壩軟基段裂縫；處理方法

1、引言

改革開放以來，隨著我國社會經濟、科技的快速發展和人們生活水平的不斷提高，社會用電量及水資源的需求量不斷增加，為了滿足人們生活用水、工業用水以及農業用水的需要，大大小小的水利工程不斷地興建，使得我國水利基礎設施的建設越來越受到國家的重視。隨著水利工程的不斷開發和建設，土壩因其取材方便，投資較少，施工過程簡便易行，對基礎要求低，幾乎能在所有地質情況上修建等優勢，從而在水利工程的施工過程中得到了廣泛的應用。土壩建設的核心是擋水、穩定和防滲，而在當前的環境下，水利工程的施工越來越需要在水文和地質條件較差的基面上（即不良地基）進行，不良地基指的是地基本身存在著天然性的缺陷，使得這種地基不適合水利工程的建設，不良地基會造成基礎的不均勻沉降或沉降量過大，其抗滑穩定系數較低，當基礎滲透量過大或坡降超出穩定安全系數時，會對水利工程的建設造成不良影響。此外，不良地基內無粘性粉細砂層，導致其可能會因震動發生液化，從而使水利工程中建筑結構的穩定性變差，降低建筑的結構強度。

在水利工程施工中，地基是整個水利工程建設的基礎，而軟土地基的處理在不良地基的處理中是最具有難度的，當水利工程施工中土壩必須要在這樣一種軟土地基上進行建設時，就必須對其進行必要的處理，使其各方面的標準都達到要求以后才能夠開展后續的開發和建設工作。本文就從軟土地基的特性入手，簡要介紹了軟土地基對水利工程施工的不良影響，著重探討了土壩軟土地基的處理方法，并分析了水利工程施工期間土壩軟基段裂縫的形成原因和處理措施。

2、軟土地基的特性及其不良影響

2.1 軟土地基的特性

水利工程大多存在于湖泊沼澤以及沿海河灘等地，而這些地區軟土大量存在，軟土層特性較為復雜，且各層面之間也存在差異較大的物理力學差異。軟土地基的基本特性主要有：（1）軟土地基強度相對較小，土質松軟，因而其壓縮性相對較高，導致其沉降速度高于一般土質；（2）軟土地基的可塑性較高，靈敏度高，固結系數小；（3）軟土地基的透水性差，幾乎沒有滲透性；（4）軟土地基的天然含水率也比較大，因此在實際的地基環境下通常都是以流塑的狀態存在，干容重小，空隙率大；（5）軟土地基構成多種多樣，土質不同，例如粘性土、淤泥質土和軟土等。

2.2 軟土地基對水利工程的不良影響

（1）軟土地基的穩定性與強度較差，當其抗剪應力不足以承受整個土壩時，就會導致整個地基發生較為嚴重的失穩乃至坍塌，從而影響到水利工程的建設；

（2）當軟土地基在上部荷載或者是外部載荷的作用下時，會發生較大的沉降變形，影響土壩地基的穩定性，進而使水利工程的建設施工受到軟土地基沉降性能的極大影響。

（3）當軟土地基發生嚴重的大規模不均勻沉降時，會導致水利工程基面發生破裂，進而導致發生通道凹陷、沉降縫拉寬、基面漏水等現象，還有可能使得整個土壩基面變緩而引起較為嚴重的積水狀況，對整個水利工程的穩定與安全造成嚴重影響。

3、土壩軟基的處理

土壩軟基的主要成分包括粘性土、淤泥質土和軟土等，土質含水量較大，土質松軟，壓縮性高，強度較低，容易造成潰壩、倒塌以及沉降等問題，嚴重危害著水利工程的施工質量，必須對軟基進行適當處理，以提高工程的安全性，延長工程的使用壽命。

3.1 基礎處理

常見的軟基處理方式主要有換填法、排水砂墊層法、化學固結、旋噴法、振動水沖和加筋法等，但是在土壩軟土地基處理的過程中，考慮到土壩中通常含有較多的淤泥質粘土，且大多埋藏很深，換填等方法具有工作量大、成本高、工期長及施工現場小不易操作的不利因素，因而采取以砂井排水固結為主表層淤泥清除為輔的處理方案對土壩軟基進行基礎處理工作，如圖1為砂井排水固結法示意圖，表1為砂井排水固結法的特點及部分施工參數。砂井排水固結法是使地基在荷載的作用下，使土壤中的孔隙水逐漸自豎向砂井排出，減小土壤空隙率，使地基固化變形，增加天然土層的排水途徑、縮短排水距離，加快固結，以達到縮短預壓期、增強地基土壤強度的目的，主要用于解決軟土地基中穩定性差和不均勻沉降的問題。這種方法可以使水利施工中的土壩軟基在短時間內固結，提前完成沉降，增強地基抗剪強度，使地基承載力的提高速率始終快于施工載荷的增長速率，從而保持土壩軟基的穩定，滿足施工的要求。

3.2 基礎處理結果

在水利施工中，通過采用砂井排水固結綜合表層淤泥處理法對土壩軟基處理完成后，應對整個土壩進行三期的鉆探取樣檢測試驗，鉆探取樣檢測定點位置分別依次為砂井施工完成以后、壩體填筑至一

定高程后以及壩體填筑至新的給定高程以后。在此檢測試驗過程中，可采用鉆探、原位測試和室內土工試驗等多種檢測手段。檢測試驗結果表明，土壩軟基的基礎經砂井排水固結法處理后，軟土的性質得到了一定的改善，且收到的處理效果非常明顯。

3.3 軟土處理的計算

土壩軟基的總體沉降量即單項壓縮分層的總和，可通過具體的計算公式得出。而在水利工程實際施工過程中，因壩基沉降穩定需要一個十分漫長的過程，所以有必要在施工時給出填土過程中擬定加荷的過程曲線，以對壩基沉降情況隨時間的變化有大致的量化認識與掌握。通常，壩軸線位置的基地在地基的固結過程中能夠達到的最大沉降量保持在1. 4m左右。此外，隨著軟基填土過程的結束，軟基的地基沉降也會相對穩定；壩基的沉降過程和填土過程是息息相關的，若每級加載都會造成較陡的沉降曲線，則這一級的荷載在結束以后就會逐漸的趨近于平緩，趨近于平緩這一過程的時間長短就會隨基土固結性狀的不同而有所變化，固結系數小則固結的時間會比較長，反之則較短；計算結果與實際結果基本一致，說明此方法可較好地反應出土壩軟基的實際狀況。

4、水利工程施工中土壩軟土地基段裂縫的處理

在對水利工程施工中裂縫的形成原因進行分析時，可采用鉆探取樣檢測和電測探法檢測的方法檢測裂縫的走向進行分析。在進行裂縫的處理時，應考慮到蓄水的要求、防滲的可靠性及施工力量的安排等，選擇俄式的施工方案。一般情況下，先進行施工墻的施工，再進行強度材料的回填，待壩基沉降穩定后，再對裂縫進行有效的充填灌漿處理施工。在施工中裂縫并不會在短時間內對整個壩體產生嚴重威脅，但施工前如果未進行到位的軟土固結，壩基則很難在后續施工中進行彌補和解決。

5、結論與建議

在水利工程建設中，土壩軟土地基容易造成潰壩、倒塌以及沉降等問題，嚴重危害著水利工程的施工質量，目前以砂井排水固結為主表層淤泥清除為輔的處理方案對土壩軟基進行基礎處理工作，且經過此方法處理后的土壩軟基的軟土性質得到了一定的改善，且收到的處理效果非常明顯。在施工過程中還要加強對軟土地基的監測，包括土壩軟土地基段可能出現的裂縫，并可采取充填灌漿的方法進行處理施工，盡量降低壩基裂縫的發生率，并及時了解在不同的填筑高度下壩基軟土的固結狀況，以此來進行穩定復核，提高水利工程壩基的質量，保證水利工程建筑物可以正常運行。

參考文獻：

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