水利水电工程施工中软土地基处理技术分析

水利水电工程施工中软土地基处理技术分析

高进雄

中国水利水电第一工程局有限公司 吉林省 130000

摘要：本文系统分析了水利水电工程施工中软土地基处理的关键技术。首先阐述了软土地基的定义、特性及其对水利水电工程的危害，然后详细介绍了换填法、预压法、强夯法、深层搅拌法和桩基法等主要处理技术。文章进一步探讨了技术选择的影响因素和施工质量控制要点，最后展望了软土地基处理技术的发展趋势。

关键词：水利水电工程；软土地基；地基处理；施工技术

1引言

水利水电工程作为国家基础设施建设的重要组成部分，其施工质量直接关系到工程的安全运行和经济效益。在众多施工难题中，软土地基处理尤为关键，因为软土具有高压缩性、低强度和显著的流变特性，极易导致工程基础沉降、失稳等问题。随着我国水利水电建设向地质条件更复杂的区域扩展，软土地基处理技术的研究与应用显得愈发重要。本文旨在系统分析当前水利水电工程中常用的软土地基处理技术，为工程实践提供理论参考和技术指导。

2软土地基的特性及其危害

软土地基主要指由淤泥、淤泥质土、泥炭和泥炭质土等组成的软弱土层，具有高含水量、大孔隙比、低渗透性、高压缩性和低抗剪强度等工程特性。这类地基在荷载作用下会产生显著沉降，且沉降稳定时间长，容易导致建筑物不均匀沉降。在水利水电工程中，软土地基可能导致堤坝滑动、闸基失稳、渠道变形等一系列工程问题，严重威胁工程安全。软土地基的危害主要表现在三个方面：一是承载力不足，无法满足上部结构荷载要求；二是沉降变形大，特别是差异沉降会导致结构开裂；三是抗剪强度低，在地震或水位变化等动荷载作用下易发生失稳破坏。这些危害若处理不当，将大幅增加工程后期维护成本，甚至引发灾难性事故。

3主要软土地基处理技术

3.1换填法

换填法是软土地基处理中最直接、最可靠的方法之一，适用于软弱土层厚度较小（通常不超过3~5m）的情况。其基本原理是通过挖除原有软弱土层，回填强度较高的材料（如砂石、碎石、灰土、矿渣等），从而提高地基承载力、减少沉降并改善土体稳定性。该方法施工工艺简单、成本可控，且处理效果显著，因此在水利水电工程中广泛应用。施工过程中，需严格控制回填材料质量，确保其级配合理、压实性能良好。同时，应采用分层回填、分层压实的方式，每层厚度一般控制在20~30cm，并使用振动压路机或冲击碾压设备进行充分压实，以确保换填层的整体密实度。此外，换填后需进行压实度检测（如环刀法、灌砂法等），确保压实系数达到设计要求（通常≥0.95）。换填法的优点在于施工周期短、见效快，适用于工期较紧的工程。但其局限性在于当软弱土层较厚时，挖除和回填工程量较大，经济性较差。因此，在实际工程中，需结合地质勘察数据，合理评估换填法的适用性。  

3.2预压法

预压法是一种通过施加外部荷载加速软土地基排水固结的方法，主要包括堆载预压和真空预压两种形式。该方法适用于含水量高、压缩性大的软黏土或淤泥质土地基，可有效提高土体强度并减少工后沉降。堆载预压法：通过在软土地基表面堆载砂土、碎石或其他重物，使地基在施工前完成大部分沉降。该方法适用于场地开阔、荷载较大的工程，如堤坝、路基等。施工时需分级加载，并配合排水系统（如砂井、塑料排水板）加速排水固结。 真空预压法：利用真空泵抽吸地基中的水分，形成负压环境，促使孔隙水快速排出。该方法适用于空间受限的工程，如基坑围护、港口码头等。其优点在于无需大量堆载材料，施工便捷，但需严格控制密封性，防止漏气影响处理效果。预压法的核心在于固结时间的控制，通常需要数月甚至更长时间，因此适用于工期较宽松的工程。施工过程中需监测沉降量、孔隙水压力等参数，确保固结效果满足设计要求。  

3.3强夯法

强夯法（又称动力固结法）是一种利用重锤（通常10~40t）从高处（10~20m）自由落体，通过冲击能压实软土地基的方法。该方法适用于砂性土、粉土、碎石土等渗透性较好的地基，可显著提高土体密实度和承载力。强夯法的关键技术参数包括夯击能（锤重×落距）、夯击次数、夯点间距等。施工时通常采用“点夯+满夯”的方式：先进行点夯（间距4~6m），使深层土体密实；再进行满夯（低能量夯击），整平表层土体。此外，需设置排水通道（如砂井）以加速超孔隙水压力的消散，防止“橡皮土”现象。施工质量控制的关键在于监测夯沉量（单点夯沉量一般控制在50~100cm），并采用动力触探试验（DPT）或静力载荷试验检测加固效果。强夯法的优点是施工速度快、成本低，但对周围环境影响较大（如振动、噪声），因此在居民区或敏感地带需谨慎使用。  

3.4深层搅拌法

深层搅拌法（Deep Mixing Method, DMM）是一种通过特制机械将固化剂（水泥、石灰等）与软土强制搅拌，形成水泥土桩或连续墙的地基处理方法。该方法适用于深厚软土地基（处理深度可达30m以上），可显著提高地基承载力并减少沉降。根据施工方式，深层搅拌法可分为湿法（喷浆搅拌）和干法（喷粉搅拌）。湿法适用于黏性土，固化剂以浆液形式注入；干法则适用于砂性土，固化剂以粉末形式喷入。施工时需严格控制固化剂掺量（通常10%~20%）、搅拌速度（30~50r/min）和提升速度（0.5~1.0m/min），以确保搅拌均匀性。质量控制方面，需进行钻芯取样、无侧限抗压强度试验（UCS）等检测，确保水泥土桩强度满足设计要求（通常0.5~1.5MPa）。深层搅拌法的优点是适应性强、施工振动小，但成本较高，且受地下水位影响较大。  

3.5桩基法

桩基法是通过在软土地基中打入或灌注桩（如钢筋混凝土桩、钢管桩、预应力管桩等），将上部结构荷载传递至深层稳定土层的地基处理方法。该方法适用于承载力要求高、沉降控制严格的工程，如水闸、泵站、高层建筑等。桩基按施工方式可分为预制桩（如PHC管桩）和灌注桩（如钻孔灌注桩）。预制桩施工速度快、质量稳定，但受地质条件限制；灌注桩适应性强，可穿透硬土层，但施工周期较长。在水利水电工程中，桩基常采用群桩形式，并通过承台连接，以均匀分布荷载。  施工质量控制的关键在于桩身完整性检测（如低应变法、超声波法）和承载力试验（如静载试验）。桩基法的优点是处理效果可靠、沉降小，但造价较高，且需配套专业的打桩设备。  

4技术选择与质量控制

软土地基处理技术的选择需综合考虑多方面因素：工程地质条件是基础，包括软土厚度、分布和物理力学性质；工程特点和要求是关键，如建筑物类型、荷载大小和容许沉降；施工条件和工期是重要约束，包括场地环境、设备可用性和时间要求；经济合理性是最终决策依据，需比较不同方案的初期投资和长期效益。施工质量控制是确保地基处理效果的核心环节。首先要做好施工前的准备工作，包括详细的地质勘察、方案设计和材料检验。施工过程中必须严格执行工艺标准，加强参数控制和过程监测，如压实度检测、固结度监测和桩身质量检测等。施工后需进行全面的质量验收，包括承载力试验、沉降观测等，确保处理后的地基满足设计要求。

5发展趋势与展望

随着科技进步，软土地基处理技术正朝着智能化、绿色化方向发展。新型材料如高分子固化剂、纳米材料的应用有望提高处理效果；智能施工技术如无人机监测、自动化控制系统将提升施工精度和效率；绿色环保技术如生物固化、生态桩基等将减少工程对环境的影响。未来研究应重点关注深厚软土、超软土等特殊地基的处理技术，以及处理效果的长期监测与评估方法。

6结语

水利水电工程中的软土地基处理是一项复杂而关键的工作，需要根据工程实际情况科学选择处理技术，并严格实施质量控制。各种处理方法各有特点和适用范围，工程实践中往往需要组合应用多种技术。随着新材料、新工艺的不断发展，软土地基处理技术将更加高效、经济和环保，为水利水电工程建设提供更可靠的技术保障。未来应加强理论研究与工程实践的结合，不断提升我国在复杂地基处理领域的技术水平。

参考文献

［1］刘阳.水利工程施工中软土地基处理的方法探讨［J］.科技创新与应用，2017（1）：237.

［2］李新根.水利施工中软土地基处理的方法分析［J］.黑龙江水利科技，2016（10）：105-107.