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【摘要】地基是建筑工程结构的重要组成要素，在水利水电工程中建设中发挥着重要的作用。地基处理是否合理得当，直接关系到水利水电工程建设的质量安全，因此，探究地基的处理技术是十分有必要的。本文从水利水电工程中软土地基的主要特性入手，分析了软土地基的相关处理技术。
【关键词】软土地基，处理技术，水利水电工程
【中图分类号】TV223 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0267-01
软土地基是指由那些淤泥土质及高压缩性土质结构形成的地基。软土地基不仅天然含水量丰富，透水性能低，承载性能低，抗剪强度低，而且各土层的分布结构异常复杂，压缩性能高，固结时间长，扰动性高，不利于水利水电工程的建设，因而需要对此加以处理，才能使之符合地基设计要求。
一、水利水电工程中软土地基的主要特性
（1）抗剪性能低
一般来说，软土土质容易出现软塑、流塑现象，如果受到外部荷载力的影响，抗剪性能将会大大降低。据统计，我国的无侧限软土抗剪性能通常低于每平方米30KN。若不排水的话，其内部磨擦角将会变为零。这种情况下，软土地基的抗剪性能完全受到凝聚力c的影响，而凝聚力c通常在每平方米30KN以下，当进行固结快剪时内磨擦角的取值氛围也仅在5.15度之间，而提高软土地基的抗剪性能最好地办法便是排水。通常在软土土层具有排水出路的情况下，有效压力会不断增加，便容易产生固结，倘若找不到良好的排水出路，在外部荷载力的作用下，抗剪强度便会降低。因此，采用“轻型薄壁”的设计形式，是降低建筑荷重的有效方法。
（2）透水性能低
由于软土土质中蕴含了较高的天然含水量，其范围在大约在50～65%之间，在透水系数k<1（mm/d）的影响下，透水性能便会变得相当低。尤其在承受外部强荷载作用的情况下，会导致孔隙水压力增高，延长固结时间，这样地基的固结性能也将受到很大影响。
（2）压缩性能高
一般而言，软土土质的压缩系数通常在0.5MPa-1以下，如果在这种地质上修建水利水电工程，将会发生沉降现象，造成工程开裂，影响水利水电工程的整体建设。
（3）灵敏性能高
灵敏度是指在含水量稳定的前提下，原状土与重塑土中无侧限抗压性能的比例。通常情况下，软土地基的灵敏度会在3-4之间，但是在某些情况下，会有所提高。因此，如果在这样的软土地基上建造工程，修建筑堤，不仅会对软土地基造成扰动，也不利水利水电的工程建设。
二、软土地基的处理技术措施
（1）灌浆法加固地基
灌浆法是指通过气压、液压或电化学原理将一些粘土泥浆、水泥砂浆、水泥浆等化学浆料加以液化，然后将这些浆液注入软地基与水利水电工程建筑的缝隙部位或者软土地基的介质中，增强软土地基的固化性。比如劈裂灌浆法在加固水库石坝时通常采用单排孔，平行坝轴线加以布置，位置基本上在轴线上游1.5m，孔深入地基的低透水层处，最深处于40m。劈裂灌浆分为三个序孔进行灌注。第一个序孔灌注三次以后就开始灌注第二个序孔，两个序孔之间轮流进行灌注，当劈裂缝和浆液不断增加到坝顶周围时再对第三个序孔进行灌注，弥补前两序的不足，直到完全符合控制指标。此外，灌浆时尽量缩小孔距，这样容易达到理想的效果。
（2）振冲法加固地基
振冲法加固地基最常见的工具便是振冲器，就是与混凝土振捣器类似的一种机具。振冲器具有上下两个喷水口，因受于振动荷载力的影响，软土地基中最开始时会形成一些小孔，然后再往这些小孔中加以碎石、砂浆及水泥浆，以便实现分层振实，达到地基稳固的目的。
（3）加筋法加固地基
采用加筋法加固地基，主要在于避免整体变形，增强工程建筑的稳定性。我们知道，土工合成材料，抗拉性能高，如果将其置于土层中，会促使土中的颗粒与拉筋产生较大的摩擦力，有利于地基强度的提高。有时也会通过在砂垫层中铺设土工织物的方式来增强地基稳定性，在有受拉作用的情况下添加土工织物，会形成基底应力，反之，地基容易出现侧向位移及沉降现象，致使软土地基的加固工作难度增加。在出现塑性剪切遭受破坏时，采用土工合成材料加筋法加固地基能够对面形起到组织作用，缩小破坏范围，降低破坏程度，在一定程度上，提高地基的承载性能。
（4）硅化法加固地基
硅化法主要指电动硅化法，它是利用电渗原理，通过注入网状式带孔眼的注浆管，在一定压力的作用下，将硅酸钠（水玻璃）溶液注入到软土地基中，或将硅酸钠与氯化钙这种溶液分别注入到软土地基中，在此基础上会产生胶质化学反应，形成胶凝物质及氢氧化钙，这两种物质对土颗粒的表面会起到一定的活化作用，提高地基的韧性，抑制地基的变形，同时可以提高土颗粒间的连结度，并伴有填充孔隙的优点，加固后的软土地地基的无侧限强度能够达到1.5～6.0兆帕。但是，此方法需要的两种材料属于工业原料，成本高，耗电量大，往往很难被采用。
（5）排水固结法加固地基
排水固结法是指当软土地地基在有外部荷载力的条件下，通过设置排水用具，如排水井、塑料排水袋等，将地基土层中的孔隙水逐渐排掉，缩小孔隙比，增强地基土层强度。排水固结法是处理软土地基的沉降问题，确保软土地基稳定性的有效途径。在天然土层中增加排水途径，设置竖向排水井，能够加速地基的固结程度，缩短排水距离及工程的预压期，在最短的时间内解决沉降问题，并促使地基承载能力的提高速率远远高于工程施工荷载力的增长速率，确保地基能够达到较高的稳定性。
三、软土地基处理技术的应用实例
四川铜街子水电站曾采用高压喷射冲洗灌浆的方法，使坝基软弱夹层得到了有效处理。铜街子水电站重力坝坝基玄武岩缓倾角软弱夹层c5层是控制大坝抗滑稳定性的主要因素，对此水电站采用了高喷灌浆法给予了处理。首先通过30MPa的高压水进行喷射冲洗，保持喷头上的两个喷射孔相对称，直径为2.3mm，而且每次旋转角度不超过100，提升高度不超过10cm；待冲洗、掺搅、升扬置换后，将坝基软弱夹层的物质冲出孔外；最后再将浓浆注入其中。为了避免基础发生抬动现象，应先采用低压灌注将压力提升后，再进行限流灌注，其最大灌注率在15L/mim以下，孔排距为3m，呈梅花形。软弱夹层c5层经过一定的处理后，形成了高强度的类似混凝土的水泥结石，致使变模达到1250MPa-8150MPa，与设计要求相符合，同时减少了施工难度，缩短了施工工期。
【关键词】软土地基，处理技术，水利水电工程
【中图分类号】TV223 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0267-01
软土地基是指由那些淤泥土质及高压缩性土质结构形成的地基。软土地基不仅天然含水量丰富，透水性能低，承载性能低，抗剪强度低，而且各土层的分布结构异常复杂，压缩性能高，固结时间长，扰动性高，不利于水利水电工程的建设，因而需要对此加以处理，才能使之符合地基设计要求。
一、水利水电工程中软土地基的主要特性
（1）抗剪性能低
一般来说，软土土质容易出现软塑、流塑现象，如果受到外部荷载力的影响，抗剪性能将会大大降低。据统计，我国的无侧限软土抗剪性能通常低于每平方米30KN。若不排水的话，其内部磨擦角将会变为零。这种情况下，软土地基的抗剪性能完全受到凝聚力c的影响，而凝聚力c通常在每平方米30KN以下，当进行固结快剪时内磨擦角的取值氛围也仅在5.15度之间，而提高软土地基的抗剪性能最好地办法便是排水。通常在软土土层具有排水出路的情况下，有效压力会不断增加，便容易产生固结，倘若找不到良好的排水出路，在外部荷载力的作用下，抗剪强度便会降低。因此，采用“轻型薄壁”的设计形式，是降低建筑荷重的有效方法。
（2）透水性能低
由于软土土质中蕴含了较高的天然含水量，其范围在大约在50～65%之间，在透水系数k<1（mm/d）的影响下，透水性能便会变得相当低。尤其在承受外部强荷载作用的情况下，会导致孔隙水压力增高，延长固结时间，这样地基的固结性能也将受到很大影响。
（2）压缩性能高
一般而言，软土土质的压缩系数通常在0.5MPa-1以下，如果在这种地质上修建水利水电工程，将会发生沉降现象，造成工程开裂，影响水利水电工程的整体建设。
（3）灵敏性能高
灵敏度是指在含水量稳定的前提下，原状土与重塑土中无侧限抗压性能的比例。通常情况下，软土地基的灵敏度会在3-4之间，但是在某些情况下，会有所提高。因此，如果在这样的软土地基上建造工程，修建筑堤，不仅会对软土地基造成扰动，也不利水利水电的工程建设。
二、软土地基的处理技术措施
（1）灌浆法加固地基
灌浆法是指通过气压、液压或电化学原理将一些粘土泥浆、水泥砂浆、水泥浆等化学浆料加以液化，然后将这些浆液注入软地基与水利水电工程建筑的缝隙部位或者软土地基的介质中，增强软土地基的固化性。比如劈裂灌浆法在加固水库石坝时通常采用单排孔，平行坝轴线加以布置，位置基本上在轴线上游1.5m，孔深入地基的低透水层处，最深处于40m。劈裂灌浆分为三个序孔进行灌注。第一个序孔灌注三次以后就开始灌注第二个序孔，两个序孔之间轮流进行灌注，当劈裂缝和浆液不断增加到坝顶周围时再对第三个序孔进行灌注，弥补前两序的不足，直到完全符合控制指标。此外，灌浆时尽量缩小孔距，这样容易达到理想的效果。
（2）振冲法加固地基
振冲法加固地基最常见的工具便是振冲器，就是与混凝土振捣器类似的一种机具。振冲器具有上下两个喷水口，因受于振动荷载力的影响，软土地基中最开始时会形成一些小孔，然后再往这些小孔中加以碎石、砂浆及水泥浆，以便实现分层振实，达到地基稳固的目的。
（3）加筋法加固地基
采用加筋法加固地基，主要在于避免整体变形，增强工程建筑的稳定性。我们知道，土工合成材料，抗拉性能高，如果将其置于土层中，会促使土中的颗粒与拉筋产生较大的摩擦力，有利于地基强度的提高。有时也会通过在砂垫层中铺设土工织物的方式来增强地基稳定性，在有受拉作用的情况下添加土工织物，会形成基底应力，反之，地基容易出现侧向位移及沉降现象，致使软土地基的加固工作难度增加。在出现塑性剪切遭受破坏时，采用土工合成材料加筋法加固地基能够对面形起到组织作用，缩小破坏范围，降低破坏程度，在一定程度上，提高地基的承载性能。
（4）硅化法加固地基
硅化法主要指电动硅化法，它是利用电渗原理，通过注入网状式带孔眼的注浆管，在一定压力的作用下，将硅酸钠（水玻璃）溶液注入到软土地基中，或将硅酸钠与氯化钙这种溶液分别注入到软土地基中，在此基础上会产生胶质化学反应，形成胶凝物质及氢氧化钙，这两种物质对土颗粒的表面会起到一定的活化作用，提高地基的韧性，抑制地基的变形，同时可以提高土颗粒间的连结度，并伴有填充孔隙的优点，加固后的软土地地基的无侧限强度能够达到1.5～6.0兆帕。但是，此方法需要的两种材料属于工业原料，成本高，耗电量大，往往很难被采用。
（5）排水固结法加固地基
排水固结法是指当软土地地基在有外部荷载力的条件下，通过设置排水用具，如排水井、塑料排水袋等，将地基土层中的孔隙水逐渐排掉，缩小孔隙比，增强地基土层强度。排水固结法是处理软土地基的沉降问题，确保软土地基稳定性的有效途径。在天然土层中增加排水途径，设置竖向排水井，能够加速地基的固结程度，缩短排水距离及工程的预压期，在最短的时间内解决沉降问题，并促使地基承载能力的提高速率远远高于工程施工荷载力的增长速率，确保地基能够达到较高的稳定性。
三、软土地基处理技术的应用实例
四川铜街子水电站曾采用高压喷射冲洗灌浆的方法，使坝基软弱夹层得到了有效处理。铜街子水电站重力坝坝基玄武岩缓倾角软弱夹层c5层是控制大坝抗滑稳定性的主要因素，对此水电站采用了高喷灌浆法给予了处理。首先通过30MPa的高压水进行喷射冲洗，保持喷头上的两个喷射孔相对称，直径为2.3mm，而且每次旋转角度不超过100，提升高度不超过10cm；待冲洗、掺搅、升扬置换后，将坝基软弱夹层的物质冲出孔外；最后再将浓浆注入其中。为了避免基础发生抬动现象，应先采用低压灌注将压力提升后，再进行限流灌注，其最大灌注率在15L/mim以下，孔排距为3m，呈梅花形。软弱夹层c5层经过一定的处理后，形成了高强度的类似混凝土的水泥结石，致使变模达到1250MPa-8150MPa，与设计要求相符合，同时减少了施工难度，缩短了施工工期。