小型农田水利工程软土地基加固处理方法

崔莹莹王涛

南通市水利勘测设计研究院有限公司江苏南通226006

摘要：农田水利工程作为社会基础设施建设中的一大组成，其工程质量好坏将对农村基础设施建设与发展产生直接影响，且将对广大人民生命财产安全产生直接影响，关系着我国经济社会持续发展问题。而软土地基加固作为其重要工作之一，对其质量的有效控制是很有必要的。

关键词：小型农田；软土地基；加固

1.农田水利工程软土地基概述

1.1、农田水利工程软土地基特点

农田水利软土地基涉及到粘土的应用，我们把粘土称之为淤泥，这种淤泥质粘土具备良好的特性，其孔隙比较大，并且其天然含水量比较大。目前来说，我国软土天然孔隙一般较大的，其淤泥及淤泥质土的天然含水量在百分之五十到七十之间，一般都是大于液限的，其最高可以达到百分之二百。这种粘土我们称之为淤泥，这种淤泥有独特的评比标准，其整体孔隙比必须要大于1但是需要小于1.5，其整体的压缩性是比较高的。目前来说，我国的淤泥及淤泥质土的压缩系数都是比较大的，都是建立在软土建筑物应用上的，在应用过程中，会产生较大的沉降水平，这里涉及到沉降的不均性特点，正是这种不均性，会导致建筑物出现开裂及损坏的情况，其整体透水性比较弱，软土的含水量比较大，透水性比较小。这里也涉及到渗透系数的判断。正是因为其透水性的区别性，如果土体受到荷载作用，就会产生比较大的孔隙水压力，从而不利于地基的压密固结。

1.2、软土地基处理原则

农田水利施工中对软土地基进行处理要遵循一定的施工原则，通常情况下要以预防为主，并且进行防治结合，对出现的问题进行立即修补。软土地基处理中主要的方法就是预防性和修复性相结合。预防性控制方法是为了保护软土地基，并且对地基质量下降速度进行降低。修复性控制方法是为了对已经遭受破坏的地基进行修复。在预防控制方法中，要对环境因素进行控制，同时，降低软土地基的破坏速度。软土地基的处理通常会耗费大量的资金成本，因此，为了获得更多的工程效益，对施工成本要进行降低，在很多的水利施工中都采取了地基处理技术。但是，很多农田水利施工中，对修复性控制方法比较重视，在对软土地基进行处理方面得到了明显的改善，对问题的根本原因没有进行查找，而且没有找到根本的解决措施，导致地基处理的预防性控制措施没有起到效果。

2.农田水利工程软土地基加固处理方法

2.1、换土处理

换土法在农田水利建设中较为常见，并且也是最为简便的处理方法，在施工作业允许的前提下进行软土地基换土方法将能直接地改善软土地基土质，从而实现整个软土地基质量的提升。在换土处理技术上较为常用的替换材料为水泥和灰土，在进行换土处理施工时只需严格依据相应的施工规范要求进行即可，此外，这两种材料将能增强软土地基的承载力，并且还能有效降低造价成本，换土过程中易于控制工作进度。换土处理技术在软土地基处理施工中具有良好的优势，其符合我国可持续发展的理念，在水利施工中进行软土地基的处理将能有效促进我国农田水利建设的发展。

2.2、排水固结处理

就是通过排水设施，将土质中过多水分排出，保证软土地基的承载能力，提高其稳定性能，在软土地基上加压并配合内部排水，加速软土地基的排水，加快软土固结的处理方法称为排水固结法。适用于处理各类淤泥、淤泥质粘土及冲填等饱和粘性土地基。排水固结法主要有以下几个方面：

1）真空预压法，主要是利用技术对地基进行处理的过程中，有效地对真空边缘，进行控制，提高真空度，使预压效果明显。这种方法主要是把砂垫层，铺设在黏土层上，并进行密封处理，极大增强了土地整体厚度。

2）堆载预压法，此种方法，能快速地排除地基中的水分，加快固结的最佳方法。这种处理技术简单操作，它主要就是利用农田水利施工现场堆置的土方、石方来对土体进行填充，迫使软土地基沉降，提高了地基的整体承载力，避免水利施工过程中土体的沉降，在实际施工中，预压荷载要大于农田水利的整体荷载，这样在以后水利施工中不会发生地基沉降的问题，也能够加快地基的固结速度，能够有效地排出地基中的水分。

3）降水降压法，该种技术适用于土质为细沙或是粉土的地基，主要施工流程就是在软土地基的水位比较高的位置放置抽水机，通过抽水和挖基来使得软土中的水位得到降低，这种方法达到的降水效果比较好、需要的工期短、施工成本比较低，但是它对土质的要求比较高，不适用于一般的软土土质，所以用途比较局限。

4）振动水冲法，这种方法是利用振冲器在冲击力和振动力的相互作用下，把地基打出孔，然后分别将碎砂石等材料填入孔中，为使地基加固夯实，分别对煤层进行振实，需要注意的是初始强度不能太低，此种方法不适用于对太软的淤泥或淤泥土质。

2.3、加筋法

顾名思义就是在软土层中利用钢筋进行网状式的施工作业，这样做的主要目的就是为了提高软土层对于荷载的承受力，进而加固整个软土层地基的稳定性。在相对施工环境较差的情况下，加筋法施工作业可以有效降低软土层的沉降力，但它也存在一定缺陷，这种施工加固方法成本相对较高，且适用范围比较小。所以对于农田水利施工建设者而言，必须充分考虑其因素影响，依据实际施工情况选择更加合理的施工工艺。

3.工程实例

某小型泵站设计流量0.20m3/s，设计净扬程20m，水泵采用ISG150/250型离心泵二台，站身采用墩墙式湿实型泵房，通过结构稳定计算，桩顶荷载为2078KN，底板布置长6.5m，长4.3m，站身部位地基反力为87kPa。站身底板位于第三层软弱淤泥土上，厚度约为1.90m，地基承载力为65kPa，泵站底板底面由上往下分别为淤泥质粉质粘土夹粉土、粉土夹淤泥质粉质粘土层、粉砂夹粉土层。采用换填水泥土方式进行地基处理，换填后通过静载试验测得地基承载力为280kPa，满足结构稳定需要。工程总造价在50万元左右，地基处理约为3.06万元，费用占比约为6%。

3.1混凝土预制桩地基处理方法

该种方法处理后由桩基础独立承担上部荷载，该泵站基础高程约在0.0米上，不宜采用天然地基，钢筋砼预制方桩，以层4作持力层。若采用300mm×300mm的钢筋砼预制桩，桩长5m，以下面的层4粉砂夹粉土为持力层。根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）

计算公式：Quk=u∑qsikli+qpkAp

例预估单桩竖向极限承载力为372kN，单桩提供的抗力特征值为186kN，经计算约需12根300mm×300mm长5米的预制方桩。结合底板布置为，横向3根间距1.5m，纵向4根间距1.8m。工程投资约为2.1万元。

3.2松木桩基础

采用松木桩加固的软土地基属于复合地基。复合地基是由天然地基土和桩体两部分组成。松木桩加固的地基处理方法以其取材容易、施工技术简单易行、造价低的的优点。虽在目前现有的地基处理技术规范中均未提及，但是在滨江沿海及河网密集小型农田水利工程处理中应用广泛。

（1）计算方法

1）单桩承载力标准值计算

a.按照桩材强度确定单桩承载力标准值松木桩单桩承载力受桩材自身强度限制，按照桩材强度确定的单桩承载力标准值计算公式如下：

Ra=ψα[σ]Ap=24.5KN

b.按照土抗力确定单桩承载力标准值松木桩在土中形成摩擦桩，其单桩承载力标准值按照下式计算：

Ra=μΣqsili+qpAp=43.6KN

根据以上两种计算结果，取小值24.5KN，确定为松木桩单桩承载力标准值。

桩的根数为n=2078/(6.5*4.3*24.5)=3.03根，工程中取为3根，桩中心距为0.6m，矩形布置。

2）复合地基承载力计算

Fsp，k=+β（1-m）fs，k式中：

fsp，k—复合地基的承载力（kPa）

m—面积置换率经计算约为0.05；Ap—桩的截面积（㎡）；fs，k—桩间天然地基土承载力特征值（kPa）；β—桩间土承载力折减系数；Ra—单桩承载力标准值（kPa）。

经计算桩基础复合地基承载力为116KN，满足泵站对地基承载力的需求，泵站基础下共需打入88根，投资约为1.32万元。

（2）松木桩桩材与施工

木桩一般选取大头直径不小于18cm，尾径不小于15cm。桩身要求挺直，一面弯曲不宜大于桩长的l％，二面弯曲的不宜使用。不得有腐朽、虫害及漏节等庇点。桩尖可对称削成三棱或四棱，桩尖在桩纵轴线上，长度为直径的1.5倍。施工时人工扶正松木桩，桩位按设计间距以梅花状布置；将挖掘机的挖斗倒过来轻轻扣压桩至软基中；按压稳定后，人立即离开桩位，用挖斗背面击打桩，直到没有明显打入量为止，确保松木桩垂直打入持力层；打桩完毕后根据上部结构高度锯平桩头，在桩顶铺设一层20cm厚级配碎石褥垫层，然后浇筑结构封底。

4.结语

软基处理技术使用在水利施工过程中，作用突出，其是农田水利质量保障的一项有效方式。因此以后工作中，我们必须结合工程实际，选择有效的处理方法，并不断优化施工技术及管理水平，以此切实保证整体工程质量安全。

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