堤防工程软土地基处理方法及措施
摘要：堤防工程是防洪体系的主要组成部分之一，每年新建、扩建、加固及维修的任务很多，在历次抗御大洪水的斗争中堤防工程都起到了不可替代的作用。而在施工建设的过程中，尤其要注意软土地基的有效处理。基于此，笔者结合自身多年工作经验，针对软土地基的特性展开论述，阐述了堤防工程在软土地基施工中失稳的原因，最后探讨了有效的软土地基处理方法及措施，希望可以给从事堤防工程施工的技术人员提供参考。
关键词：堤防工程；软土地基；失稳原因；措施
【分类号】：TV871.2
1引言
随着社会的发展，水利堤防工程越来越受到人们的重视，成为整个社会基础设施的重要组成部分，更是保证国民经济正常发展和为城镇居民提供生活与生产用水的关键方法。而在水利提防施工建设的过程中，应该加强对堤防工程软土地基加固工作的研究工作，改善堤防工程地基土壤的力学性质，提高地基的承载能力，减少承压下地基形变的程度，增加土壤的抗滑能力和稳定性，满足水利工程施工的要求，因此研究软土地基特性，做好相关的加固和施工工作极为重要。
2软土地基特性
软土是指湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土，如软粘土、冲填土、杂填土及其它高压缩性土，有时把易液化的疏松粉细砂也归入软土的范畴，软土地基的特性如下：
①孔隙比和天然含水量大。软土的天然孔隙比一般e=l～2之间，淤泥和淤泥质土的天然含水量w=50～70%，一般大于液限，高的可达200%，软土层中的淤泥颗粒不密实，造成天然孔隙较大。
②软土地基压缩性高。软土地基中淤泥和淤泥质土的压缩系的一般都大于0.5Mpa-1，建造在这种软土上的建筑物将发生较大的沉降，尤其是沉降的不均性，会造成建筑物的开裂和损坏。
③软土地基透水性弱。软土地基透水性却很小，不利地基排水固结，地基土体受荷载作用后，往往呈现很高的孔隙水压力，影响地基的固结压密。
④软土地基抗剪强度低。软土通常呈软塑-流塑状态，在外部荷载作用下，抗剪性能极差，提高软土地基强度的关键是排水。如果土层有排水出路，它将随着有效压力的增加而逐步固结。
⑤软土地基灵敏度高。软黏土尤其是海相沉积的软黏土，在结构未被破坏时具有一定的抗剪强度，但一经扰动，抗剪强度将显著降低。软黏土受到扰动后强度降低的特性可用灵敏度来表示，软黏土的灵敏度一般在3-4之间，也有更高的情况。因此，在高灵敏度的软土地基上筑堤时应尽量避免对地基土的扰动。
3堤防工程在软土地基施工中失稳的原因
造成堤防工程在软土地基施工中失稳的原因在于软土地基中剪应力超过抗剪强度，稳定平衡遭到破坏主要有两方面因素：
①剪应力的增加。堤防工程软土上层面的剪应力的增加，大量降雨也会使土体水份增加且容重增重；在降雨过程中会对软土层有渗透压力；天然地震、人工打桩等引起的动荷载。
②抗剪强度的减小。孔隙水应力的升高，气候变化产生的干裂、冻融，粘土夹层因浸水而软化以及粘性土的蠕变等现象引发软土地基本身抗剪强度的降低。
4堤防工程软土地基处理方法及措施
4.1挤淤法
①堤身自重挤淤法。堤防工程中用堤身自重挤出软土中淤泥是最为常见的软土地基处理的方法，通过逐步加高的堤身自重将处于流塑态的淤泥或淤泥质土外挤，同时做好排水反滤，通过堤身自重作用下使淤泥或淤泥质土中的孔隙水应力充分消散和有效应力增加，从而提高地基抗剪强度的方法。在挤淤过程中为了不致产生不均匀沉陷，应放缓堤坡、减慢堤身填筑速度，根据设计计算，分期加高。
②抛石挤淤法。就是把一定量和粒径的块石抛在需进行处理的淤泥或淤泥质土地基中，将原基础处的淤泥或淤泥质土挤走，从而达到加固地基的目的。一般按以下要求进行：将不易风化的石料（尺寸一般不宜小于30cm）抛填于被处理堤基中，抛填方向根据软土下卧地层横坡而定，横坡平坦时目地基中部渐次向两侧扩展；横坡陡于1：10时，自高侧向低侧抛填。最后往上面铺设反滤层。
4.2水泥土搅拌法
水泥土搅拌法是利用水泥等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，由固化剂和软土间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。
4.3土工合成材料加筋加固法
土工合成材料加筋加固法将土工合成材料平铺于堤防地基表面进行地基加固，能使堤防荷载均匀分散到地基中。当地基可能出现塑性剪切破坏时，土工合成材料将起到阻止破坏面形成或减破坏发展范围的作用，从而达到提高地基承载力的目的。此外，土工合成材料与地基土之间的相互磨擦将限制地基土的侧向变形，从而增加地基的稳定性。
4.4排水固结法
排水固结法是在排水系统和加压系统两部分的相互配合作用下，使地基土中的孔隙水排出。常用的排水系统有水平排水垫层、排水砂沟或其它水平排水体和竖直方向的排水砂井或塑料排水板；排水系统是一种手段，如果没有加压系统，孔隙中的水没有压力差就不会自然排出，地基也就得不到加固。加压系统有堆载预压、真空预压或降低地下水位等。
4.5强夯法
强夯法是将80KN的夯锤起吊到6～30m的高度，让锤自由落下，对土进行夯实。经夯实后的土体孔隙压缩，同时，夯点周围产生的裂隙为孔隙水的出逸提供了方便的通道，有利于土的固结，从而提高了土的承载能力，而且夯实后地基由建筑物荷载所引起的压缩变形也将大为减小。强夯法适用于河流冲积层、滨海沉积层黄土、粉土、泥炭、杂填土等各种地基。
4.6振动冲法
振冲法是利用1根类似插入式混凝土振捣器的机具，称为振冲器，有上、下2个喷水口，在振动和冲击荷载的作用下，先在地基中成孔，再在孔内分别填入砂、碎石等材料，并分层振实或夯实，使地基得以加固。用砂桩、碎石桩加固初始强度不能太低（初始不排水抗剪强度一般要求大于20kPa），该法对太软的淤泥或淤泥质土不宜采用。石灰桩、二灰桩是在桩孔中灌入新鲜生石灰，或在生石灰中掺入适量粉煤灰、火山灰（常称为二灰），并分层击实成桩。它通过生石灰的高吸水性、膨胀后对桩周土的挤密作用，离子交换作用和空气中的CO2与水发生酸化反应使被加固地基强度提高。
4.7换基法
垫层法也就是换基法，是把堤防软基底的不能进行施工或设计要求的软土挖除，在人工作用下回填相应的砂碎石、粉煤灰、干土、石渣或矿业渣。把一些强度高、压缩性低、透水性好、易压实的材料等都可作为持力层。可以就地取材，具有施工方便、加固效果明显、经济效益高。该法在软土埋深较浅、开挖方量不太大的场地较常采用。
5结束语
总之，软弱地基处理的方法很多，以上处理方法是针对堤防工程软土地基处理时需要掌握的方法，不管采用何种方法，处理后的建筑场地必须满足强度、变形、动力稳定、透水性及特殊土地基稳定性的要求。堤防是水利工程重要的组成部分，是调配水资源不可缺少水利设施。应根据不同的地基土质采用相应的方法进行处理，水利建设工作者应该加强对软土地基特点，做好软土地基的科学分析，找到软土地基上进行堤防工程施工的措施和办法，以确保地基的稳定，保证工程的质量。
参考文献
[1] 刘启阳，洪乃全，莫文海等.堤防工程几种常用的软土地基处理方法[C].//四川省土木建筑学会第32届学术年会论文集.2007：96-97.
[2] 黄新安.堤防工程软土地基处理方法探讨[J].四川建材，2011，37
[3] 钱玉林，张亚中，周雪勤等.试论软弱筑堤土的固结效应[J].岩土力学，2004，25
关键词：堤防工程；软土地基；失稳原因；措施
【分类号】：TV871.2
1引言
随着社会的发展，水利堤防工程越来越受到人们的重视，成为整个社会基础设施的重要组成部分，更是保证国民经济正常发展和为城镇居民提供生活与生产用水的关键方法。而在水利提防施工建设的过程中，应该加强对堤防工程软土地基加固工作的研究工作，改善堤防工程地基土壤的力学性质，提高地基的承载能力，减少承压下地基形变的程度，增加土壤的抗滑能力和稳定性，满足水利工程施工的要求，因此研究软土地基特性，做好相关的加固和施工工作极为重要。
2软土地基特性
软土是指湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土，如软粘土、冲填土、杂填土及其它高压缩性土，有时把易液化的疏松粉细砂也归入软土的范畴，软土地基的特性如下：
①孔隙比和天然含水量大。软土的天然孔隙比一般e=l～2之间，淤泥和淤泥质土的天然含水量w=50～70%，一般大于液限，高的可达200%，软土层中的淤泥颗粒不密实，造成天然孔隙较大。
②软土地基压缩性高。软土地基中淤泥和淤泥质土的压缩系的一般都大于0.5Mpa-1，建造在这种软土上的建筑物将发生较大的沉降，尤其是沉降的不均性，会造成建筑物的开裂和损坏。
③软土地基透水性弱。软土地基透水性却很小，不利地基排水固结，地基土体受荷载作用后，往往呈现很高的孔隙水压力，影响地基的固结压密。
④软土地基抗剪强度低。软土通常呈软塑-流塑状态，在外部荷载作用下，抗剪性能极差，提高软土地基强度的关键是排水。如果土层有排水出路，它将随着有效压力的增加而逐步固结。
⑤软土地基灵敏度高。软黏土尤其是海相沉积的软黏土，在结构未被破坏时具有一定的抗剪强度，但一经扰动，抗剪强度将显著降低。软黏土受到扰动后强度降低的特性可用灵敏度来表示，软黏土的灵敏度一般在3-4之间，也有更高的情况。因此，在高灵敏度的软土地基上筑堤时应尽量避免对地基土的扰动。
3堤防工程在软土地基施工中失稳的原因
造成堤防工程在软土地基施工中失稳的原因在于软土地基中剪应力超过抗剪强度，稳定平衡遭到破坏主要有两方面因素：
①剪应力的增加。堤防工程软土上层面的剪应力的增加，大量降雨也会使土体水份增加且容重增重；在降雨过程中会对软土层有渗透压力；天然地震、人工打桩等引起的动荷载。
②抗剪强度的减小。孔隙水应力的升高，气候变化产生的干裂、冻融，粘土夹层因浸水而软化以及粘性土的蠕变等现象引发软土地基本身抗剪强度的降低。
4堤防工程软土地基处理方法及措施
4.1挤淤法
①堤身自重挤淤法。堤防工程中用堤身自重挤出软土中淤泥是最为常见的软土地基处理的方法，通过逐步加高的堤身自重将处于流塑态的淤泥或淤泥质土外挤，同时做好排水反滤，通过堤身自重作用下使淤泥或淤泥质土中的孔隙水应力充分消散和有效应力增加，从而提高地基抗剪强度的方法。在挤淤过程中为了不致产生不均匀沉陷，应放缓堤坡、减慢堤身填筑速度，根据设计计算，分期加高。
②抛石挤淤法。就是把一定量和粒径的块石抛在需进行处理的淤泥或淤泥质土地基中，将原基础处的淤泥或淤泥质土挤走，从而达到加固地基的目的。一般按以下要求进行：将不易风化的石料（尺寸一般不宜小于30cm）抛填于被处理堤基中，抛填方向根据软土下卧地层横坡而定，横坡平坦时目地基中部渐次向两侧扩展；横坡陡于1：10时，自高侧向低侧抛填。最后往上面铺设反滤层。
4.2水泥土搅拌法
水泥土搅拌法是利用水泥等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，由固化剂和软土间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。
4.3土工合成材料加筋加固法
土工合成材料加筋加固法将土工合成材料平铺于堤防地基表面进行地基加固，能使堤防荷载均匀分散到地基中。当地基可能出现塑性剪切破坏时，土工合成材料将起到阻止破坏面形成或减破坏发展范围的作用，从而达到提高地基承载力的目的。此外，土工合成材料与地基土之间的相互磨擦将限制地基土的侧向变形，从而增加地基的稳定性。
4.4排水固结法
排水固结法是在排水系统和加压系统两部分的相互配合作用下，使地基土中的孔隙水排出。常用的排水系统有水平排水垫层、排水砂沟或其它水平排水体和竖直方向的排水砂井或塑料排水板；排水系统是一种手段，如果没有加压系统，孔隙中的水没有压力差就不会自然排出，地基也就得不到加固。加压系统有堆载预压、真空预压或降低地下水位等。
4.5强夯法
强夯法是将80KN的夯锤起吊到6～30m的高度，让锤自由落下，对土进行夯实。经夯实后的土体孔隙压缩，同时，夯点周围产生的裂隙为孔隙水的出逸提供了方便的通道，有利于土的固结，从而提高了土的承载能力，而且夯实后地基由建筑物荷载所引起的压缩变形也将大为减小。强夯法适用于河流冲积层、滨海沉积层黄土、粉土、泥炭、杂填土等各种地基。
4.6振动冲法
振冲法是利用1根类似插入式混凝土振捣器的机具，称为振冲器，有上、下2个喷水口，在振动和冲击荷载的作用下，先在地基中成孔，再在孔内分别填入砂、碎石等材料，并分层振实或夯实，使地基得以加固。用砂桩、碎石桩加固初始强度不能太低（初始不排水抗剪强度一般要求大于20kPa），该法对太软的淤泥或淤泥质土不宜采用。石灰桩、二灰桩是在桩孔中灌入新鲜生石灰，或在生石灰中掺入适量粉煤灰、火山灰（常称为二灰），并分层击实成桩。它通过生石灰的高吸水性、膨胀后对桩周土的挤密作用，离子交换作用和空气中的CO2与水发生酸化反应使被加固地基强度提高。
4.7换基法
垫层法也就是换基法，是把堤防软基底的不能进行施工或设计要求的软土挖除，在人工作用下回填相应的砂碎石、粉煤灰、干土、石渣或矿业渣。把一些强度高、压缩性低、透水性好、易压实的材料等都可作为持力层。可以就地取材，具有施工方便、加固效果明显、经济效益高。该法在软土埋深较浅、开挖方量不太大的场地较常采用。
5结束语
总之，软弱地基处理的方法很多，以上处理方法是针对堤防工程软土地基处理时需要掌握的方法，不管采用何种方法，处理后的建筑场地必须满足强度、变形、动力稳定、透水性及特殊土地基稳定性的要求。堤防是水利工程重要的组成部分，是调配水资源不可缺少水利设施。应根据不同的地基土质采用相应的方法进行处理，水利建设工作者应该加强对软土地基特点，做好软土地基的科学分析，找到软土地基上进行堤防工程施工的措施和办法，以确保地基的稳定，保证工程的质量。
参考文献
[1] 刘启阳，洪乃全，莫文海等.堤防工程几种常用的软土地基处理方法[C].//四川省土木建筑学会第32届学术年会论文集.2007：96-97.
[2] 黄新安.堤防工程软土地基处理方法探讨[J].四川建材，2011，37
[3] 钱玉林，张亚中，周雪勤等.试论软弱筑堤土的固结效应[J].岩土力学，2004，25
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