堤防工程软土地基处理的几种措施
广东建材２００７年第９期水利建设
堤防工程软土地基处理的几种措施
何妙英徐均元
摘
（惠来县岐石镇水利水电管理所）
要：软基加固的目的是为了改善建筑物地基土体的力学性质，提高承载能力，增加抗滑稳定，减
少压缩变形。本人根据多年施工实践，对软土地基上修建堤防工程常用的地基处理方法及适用条件进行探讨。
关键词：堤防工程；软土地基；处理措施
软土地基是指压缩层主要由淤泥、淤泥质土或其他
高压缩性土构成的地基。承载能力很低，一般不超过５０ＫＮ／ｍ２。
软粘上中最常见的、工程地质性质最差的要数淤泥或淤泥质土。通常工程上把天然孔隙比大于或等于１．５的亚粘土、粘土称为淤泥，而把孔隙比大于１．０小于１．５的粘土称为淤泥质粘土。其主要特性有：
性可用灵敏度（在含水量不变的条件下，原状土与重塑土无侧限抗压强度之比）来表示，软粘土的灵敏度一般在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。
冲填土是水力冲填形成的产物。含砂量较高的冲填土，其固结情况和力学性质较好；含粘粒较多的冲填土往往强度较低，压缩性较高，具有欠固结性。
杂填土大多由建筑垃圾、生活垃圾和工业废料堆填而成，因此在结构上具有无规律性。以生活垃圾为主的填土，腐殖质含量较高，强度较低，压缩性较大。以工业残渣为主的填土，可能含有水化物，遇水后容易发生膨胀和崩解，使填土强度降低。
１软土地基的特性
⑴孔隙比和天然含水量大。我国软土的天然孔隙比
一般ｅ＝１～２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％。
⑵压缩性高。我国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。
⑶透水性弱。软土含水量大，可是，透水性却很小，渗透系数ｋ≤１（ｍｍ／ｄ）。由于透水性如此微小，土体受荷载作用后，往往呈现很高的孔隙水压力，影响地基的压密固结。
⑷抗剪强度低。软土通常呈软塑一流塑状态，在外部荷载作用下，抗剪性能极差，根据部分资料统计，我国软土无侧限抗剪强度一般小于３０ＫＮ／ｍ２（相当于０．３ｋｇ／ｃｍ２）。不排水剪时，其内磨擦角∮几乎等于零，抗剪强度仅取决于凝聚力Ｃ，Ｃ＜３０ＫＮ／ｍ２，固结快剪时，∮一般为５０～１５０。因此，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。反之，若没有良好的排水出路，随着荷载的增大，它的强度可能衰减。在这类软土上的建筑物尽量采用“轻型薄壁”，减轻建筑荷重。
⑸灵敏度高。软粘土上尤其是海相沉积的软粘土，
２软土地基上堤防失稳的破坏机理
引起软土地基上堤防滑动破坏的根本原因，在于软
弱地基中某个面上的剪应力超过了它的抗剪强度，稳定平衡遭到破坏。主要有两方面因素：一是由于剪应力的增加，例如大堤施工中上部填土荷重的增加；降雨使土体容重增加；水位降落产生渗流力；地震、打桩等引起的动荷载等。二是由于软土地基本身抗剪强度的减小。例如孔隙水应力的升高；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。
对堤防工程进行稳定分析时，通常是将假想滑动面以上土体看作刚体，并以它为脱离体，分析在极限平衡条件下其上各种作用力，并以整个滑动面上的平均抗剪强度与平均剪应力之比来定义它的安全系数，即
Ｆｎ＝Ｔｆ／Ｔ式中：
Ｆｎ—堤防稳定安全系数；
Ｔｆ—滑动面处土体的平均抗剪强度；Ｔ—作用于滑动面上的平均剪应力。Ｆｎ＜１土体处于稳定状态；Ｆｎ＜１土体处于滑动状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。软粘土受到扰动后强度降低的特态或有滑动的趋势；Ｆｎ＝１，土体处于临界状态。因此，要
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使处于滑动状态或有滑动趋势的土体达到稳定状态，必须Ｆｎ＞１（堤防工程等级不同，Ｆｎ取值也不同，通常在１．０５～１．３０之间），通常有两种方法：一是提高土体的抗剪强度，使孔隙水应力充分消散，如对地基进行加固等；二是减小作用在土体上的剪应力，如减小堤防的横断面积，尽量避免对堤防的扰动等。第一种方法在工程中被广泛采用。
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水砂井或塑料排水板；加压系统有堆载预压、真空预压或降低地下水位等。当堆载预压和真空预压联合使用时又称真空联合堆载预压法。基本做法如下：先将等加固范围内的植被和表土清除，上铺砂垫层；然后垂直下插塑料排水板，砂垫层中横向布置排水管，用以改善加固地基的排水条件；再在砂垫层上铺设密封膜，用真空泵将密土膜以内的地基气压抽至８０ｋｐａ以上。该方法往往加固时间过长，抽真空处理范围有限，适用于工期要求较宽的淤泥或淤泥质土地基处理。流变特性很强的软粘土、泥炭土，不宜采用此法。
３软土地基上筑堤常用的地基处理方法
及适用条件
堤防工程，常用的软土地基处理方法有下列几种：
３．５振动水冲法
振冲法是利用一根类似插入式混凝土振捣器的机具，称为振冲器，有上、下两个喷水口，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），对太软的淤泥或淤泥质上不宜采用。
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），并分层击实而成桩。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。
３．１堤身自重挤淤法
堤身自重挤淤法就是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，并在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，分期加高。其优点可节约投资；缺点是施工期长。此法适合于地基呈流塑态的淤泥或淤泥质土，且工期不太紧的情况下采用。
３．２抛石挤淤法
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３．６旋喷法
旋喷法是利用旋喷机具造成旋喷桩以提高地基的要求进行：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承载能力，也可以作联锁桩施工或定向喷射成连续墙用
旋喷桩是将带有特殊喷嘴的注浆管置于土层横坡而定。横坡平坦时自地基中部渐次向两侧扩展；于地基防渗。
横坡陡于１：１０时，自高侧向低侧抛填。最后在上面铺设层预定深度后提升，喷嘴同时以一定速度旋转，高压喷反滤层。这种方法施工技术简单，投资较省，常用于处理射水泥固化浆液与土体混合并凝固硬化而成桩。所成桩
与被加固土体相比，强度大，压缩性小。适用于冲填土、流塑态的淤泥或淤泥质土地基。
软粘土和粉细砂地基的加固。对有机质成分较高的地基３．３垫层法
宜慎重对待。而对于塘泥土、泥炭土等垫层法就是把靠近堤防基底的不能满足设计要求土加固效果较差，
的软土挖除，代以人工回填的砂、碎石、石渣等强度高、有机质成分极高的土层应禁用。压缩性低、透水性好、易压实的材料作为持力层。可以就地取材，价格便宜，施工工艺较为简单，该法在软土埋深较浅、开挖方量不太大的场地较常采用。
３．７强夯法
强力夯实是将８０ＫＮ即相当于８ｔｆ以上的夯锤，起
吊到很高的地方（一般６～３０ｍ），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，而且夯后地基由建筑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
３．４预压砂井法
预压法是在排水系统和加压系统的相互配合作用
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
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利用综合技术治理病险堤坝
吕厚良
摘
吕炽焜（惠来县水利水电勘测设计室）
要：病险堤坝处理技术方案的确定，必须根据坝型及病险的不同部位、病险程度、产生原因等进
行分析，制定综合治理技术方案。常用的技术有：堤坝坝体处理技术、覆盖层处理技术、接触带处理技术、堆石面板坝处理技术、坝下基岩岩溶的处理技术。
关键词：综合技术；振动沉模；防渗板墙；级配料灌浆；托底固结灌浆
病险堤坝处理技术方案的确定，是前期工作的主要
内容，必须在充分掌握地质、水文、当地材料和工程的病险历史、运行情况的基础上，进行充分研究论证，作出科学全面的可行性研究报告。根据坝型及病险的不同部位、病险程度、产生原因等，制定综合治理技术方案。
解决堤坝坝体渗透破坏的原则是，必须形成连续的
防渗帷幕。帷幕的厚度和密实度，必须满足设计提出的允许抗渗坡降的要求。劈裂灌浆是堤坝体加固的最好方法之一，在我省已运用了２０多年，处理病险水库已达２００余座，实践证明，这一方法不仅能够形成垂直连续的防渗帷幕，解决坝体的渗透稳定问题，而且还能够通过浆坝互压和湿化变形，调整坝体内部的应力，使浆脉两边３～５ｍ土体得到密实，扩大了防渗帷幕带。近年来土坝坝体劈裂灌浆已由原来的中低土坝向高土坝发展。在某些地基条件下还可以使坝体和地基同时劈裂，形成坝体和地基统一的防渗帷幕。在大坝渗透破坏严重的情况下，配合其他应急措施，利用特殊工艺，可以实现快速劈裂，１０～１３ｄ就可形成帷幕，初步解决土坝坝体的渗透稳定，以后再逐步加固。
振动沉模防渗板墙技术是治理江河、湖泊堤防普遍存在的渗漏隐患的一项垂直防渗新型施工技术。采用先进的双模板沉模灌浆新工艺，形成的板墙具有连续无接缝、无开叉等优点。它除形成一道防渗板墙帷幕外，对板墙两侧一定范围内的土体还有挤压密实作用。同时，由于模板的振动使堤身土体得到振密加固。该法适用于黏性土、砂性土、流砂、砂砾、淤泥质土的地质条件，目前处理深度可达２０ｍ左右。如防渗墙深度超过２０ｍ，可以在２０ｍ以上部分采用“振板”，下部采用高压喷射灌浆的综
１堤坝坝体处理技术
堤坝坝体的病害多表现为渗透破坏和变形破坏。
产生渗透破坏的原因，主要是在堤坝填筑时，碾压不实、土体疏松或堤坝老化失修，使坝体某些部位抗渗坡降降低，坝后出流部位残留过大的剩余水头，侵蚀土体。
变形破坏也是因填土不密实，坝体某些部位产生不均匀变形、裂缝。还有一些堤坝运用多年后，由于不同高度土柱出现的应变差使坝体内部应力水平提高，出现弱应力破坏土区。近年来坝顶钻孔时，发现孔内大量漏水漏浆，原因是坝体内有了裂缝、洞穴或由于小主应力不足而产生水力劈裂。如果是在岸堤段产生纵向的主应力不足，高水位时，发生水力劈裂，将出现严重后果。其破坏过程是坝体内某些土区出现小主应力不足→受拉→裂缝→发生渗透破坏。我国已经有不少水库土坝出现钻孔漏水现象，值得引起高度重视。有一些堤坝受生物的破坏，尤其是南方的白蚁，北方的獾、鼠掏洞等。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 地基。运用上述办法成功解决了多宗水利工程的软土地基加
固，取得了明显效果。如某县城区的护城河右岸条石护３．８土工合成材料加筋加固法
开挖基将土工合成材料平铺于堤防地基表面进行地基加岸基石的软土加固。２００１年护城河护岸施工时，
大，能使堤防荷载均匀分散到地基中。当地基可能出现础到设计深度时，发现有８０ｍ长的基础夹有含水量高，
最大厚度约５ｍ，为防止塑性剪切破坏时，土工合成材料将起到阻止破坏面形成强度低和压缩性大的软粘土层，
堤基不均匀沉陷，增强堤防的稳定性，对该８０ｍ作了振或减少破坏发展范围的作用，从而达到提高地基承载力
冲加固。布孔为三角形，间距１．５ｍ。根据软土分层情况，的目的。此外，土工合成材料与地基土之间的相互磨擦
孔深定为２～５ｍ，共２８０孔。使用３０ｋｗ振冲器，加密电将限制地基土的侧向变形，从而增加地基的稳定性。
流５０Ａ，每孔平均施工时间２０～４０ｍｍ。回填碎石粒径
４结语５～８０ｍｍ，填料量为７２０ｍ３。振冲后，堤防经一定时间的运
经沉陷观测表明，沉降量很小，地层稳定。●本人在施工实践中，根据不同软土地基情况，相应行考验，
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