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【摘要】近年来，随着经济的发展，我国在水利工程设计中对于软基础的处理方法也在不断的发展。但是，水利工程过程中的各种质量问题也逐渐涌现出来，因此，合理的设计方案对工程后期施工将会产生重要的影响，设计方案不合理将间接导致各种质量问题，比如地基不稳，水利工程裂缝，地基漏水，坍塌等，这些形象工程和豆腐渣工程不仅仅造成了巨大的资源浪费，也使得居民的生命财产安全受到了严重的威胁，不利于社会的稳定和谐。地基是整个水利工程质量控制的关键环节，软基础的处理都具有很强的专业性和难度。本人将结合多年的工程设计经验及实际效果，对水利工程软基础的设计处理方法做出分析。
【关键字】水利工程；软基础；处理方法
中图分类号： TV 文献标识码： A 文章编号：
一．前言
随着我国经济的快速发展，水利工程所涉及的地域在逐渐扩大，基础条件逐渐复杂，工程标准及等级也较以往有所提高。以沿海地區为例，随着标准的相应提高，工程各方面要求也随之提高。软基础处理是沿海地区水利工程设计中常见的问题，设计方案的选取将会对水利工程后期施工运行产生较大的影响。
二．水利工程工程中软基础的介绍
1．软基础的概念
软土是指天然含水量大、压缩性高、承载力低的一种软塑到流塑状态的饱和黏土，主要是淤泥和淤泥质土，多数都是由水流的常年冲击沉淀形成的，软基础就是由具有以上这些特点的粘土和粉土构成的。由上方填土不稳定最终导致地基沉降的地基也可称为软基础。还有一些特殊的状况下的地基也称为软基础。
2．软土工程性质
软土工程的性质综合起来主要包括以下6个方面：外界环境的变化使其转变为流动状态的触变性；高压引起沉降的高压缩性；引起水利工程沉降，低透水性；各向异性的不均匀性；沉降速度快；流变性。
3．软基础处理不当可能出现的不良后果
根据软基础自身的性质，水利工程中可能出现的问题可大致分为以下几种：上层大载荷水利工程物在厚且均匀的软土层上的轴向过大沉降；上层不均匀大载荷在软土层上的不均匀沉降，最终引起水利工程物倾斜和墙体裂缝；第二种状况中地基和水利工程同时达到极端状况时引起的严重倒塌事故；水利工程的大载荷引起的软基础发生塑性变形，最终引起水利工程的倾斜和倒塌事故。
三．水利工程基础处理设计
浙江宁波沿海水利工程基础主要以软土地基为主，其中围涂工程中所涉及到的海堤、水闸、河道护岸均需要进行软基础处理。现以水闸工程为例进行分析。
处理方案比较：
对水利工程基础处理的方案选择，主要遵循以下4条原则进行综合比较，即安全性、科学性、经济性和可操作性，然后根据本工程的具体情况，选择一个相对合适的基础处理方案。设计先后考虑了置换拌入法、排水固结法、桩基法3种处理方案，分析了3种方案的可行性和优缺点。
1.置换拌入法
置换拌入法有换填垫层法、振冲置换法、高压喷射浆法、深层搅拌法、褥垫法等多种方法；采用砂、碎石等材料置换软弱土地基中部分软弱土体或在部分软弱土地基中掺入水泥、石灰或砂浆等形成加固体，与未被加固部分的土体一起形成复合地基，从而达到提高地基承载力减少沉降量的目的。
2.排水固结法
排水固结法又称预压法，其包括堆载预压法、超载预压法、真空预压法、真空与堆载联合作用法、降低地下水位法和电渗法等多种方法；通过在预压荷载作用下使软粘土地基土体中孔隙水排出，土体发生固结，土中孔隙体积减小，土体强度提高，达到减少地基施工后沉降和提高地基承载力的目的。
3.桩基法
这种方法常常用于竖向荷载大而集中或受大面积地面荷载影响的结构及沉降方面有较高要求的建筑物和精密设备的基础，桩基能有效地承受一定的水平荷载和上拔力。桩基按施工方法可分为预制桩和灌注桩两大类。
预制桩的特点是具有较强承载力，投资省，质量有保证，施工速度快等特点。预制桩还有抗水闸水压力产生水平荷载，打到水平稳定作用。
灌注桩法是将灌注桩打至硬土层做承载台，灌注桩有沉管灌注桩和冲钻灌注桩，但两种办法仍还存在一些技术问题，一是沉管灌注桩在深厚软土层中存在桩身完整性问题；二是冲钻灌注桩存在泥浆污染问题，桩身混凝土灌注质量，桩底沉渣清理和持力层判断不易被监控等问题。
在本水闸工程中，我们通常采用以上这三种基础处理的设计方法，这样方可保证本水闸工程的质量。当然，在本次工程中，我们除了分析软基础处理的设计，同时还需要针对该水闸工程的具体特点，对其钻孔灌注桩的设计进行分析，因为这对于保证水闸的使用性是十分重要的。因此，接下来本文就专门就该水闸工程的钻孔灌注桩的设计进行分析。
四、水利工程中钻孔灌注桩设计
通过对水利工程基础处理设计的分析，我们结合本水闸工程的具体特点和要求，对水闸工程的钻孔灌注桩设计进行分析，力求使分析更加全面。
1、水闸的总体布置
本水利工程中的水闸枢纽和新建海堤相结合，设计成断面的形式，确保实用美观情况下总体进行布置，如图1。
本工程的水闸属于小型的挡潮闸，因此就将闸室设计在沿海堤顶的边线，闸室的后面设计成一个纵向和闸室相连，横向和堤顶上道路相连交通箱涵，箱涵的路面结构和堤身一样。而内河和外海的两侧都设计成八字翼墙，顺接着海堤边坡，其高程上保持平齐。在闸室上设计了排架式的工作桥，桥上面装上了两台从动控制启闭机。设计水闸结构，闸室的地板高程设计成-0.8m，闸室的顶高程设计3.97m。依据计算可知，应用lm厚钢筋砼板，地板的顶高程设计成-0.8m。采用两孔闸室，而每个孔的净尺寸设计程5.0m×4.25m(高×宽)，闸边的敦宽为1.0m，闸室长为5.0，中墩为1.5m。闸室采用了钢筋砼的结构，闸墩与底板应用了C30砼。启闭机平台设计高程9.70m。排架宽设计成3.0m。水闸翼墙采用钢筋砼结构，水闸箱涵底板和底板以及闸室底板成为一个整体，用作桩承台。对于土堤和水闸连接处，应用了钢筋砼刺墙作为防护，刺墙的长度设计成5.9m。
2．水闸地质
本水利工程处于海冲积平原，处于平坦地势。孔口地面的标高在1.2m-3.94m。该施工范围应用的底层为：海水、海淤积的淤泥、残迹的砂质粘性土以及强风化层。其一海水积淤的淤积层，属于淤泥、黑色及灰黑色、软塑、湿、还含有少量的中西砂。施工中所有的钻孔都能够看见该层，其厚度在8.5m-12.0m范围，平均厚度为10.14m，定界的平均标高为0.26m。其二残基层，该层属于粘性土、浅黄色、褐黄色、土黄色，主要由长花岗经过风化残积成，可辨原岩结构。施工中所有的钻孔都能够看见该层。
3．处理水闸桩基
该案例工程位于出海口，从地质资料上就可知闸室地基有一层比较厚的淤泥层。因此在建设水闸之时，就要处理好闸室地基，增强地质的强度，防止出现较大沉降与不均匀的沉降，确保水闸能够正常使用。本文就是依据本省出台设计规范采用摩擦型桩，钻孔灌注桩的桩径设计成1.0m，桩长为16.0m，都布置在闸室底板以及翼墙底板上。闸室的底板尺寸设计成B×H=24.50m×13.15m，桩孔布置成梅花型，纵向排距设计成2.81m，横向的排距为1.80m，桩基端深度要达到全风化的岩土层下-16m。
4．就算桩的根数
在设计钻孔灌注桩的桩根数上，同样也要依据相关设计规范要求，采用同样方式进行计算，并且还应该考虑水闸在河道中水位下降上升，渗透压力以及浮托力下降上升情况，水闸和堤身整体的结构安全。纵向荷载上是不需要考虑渗透压力以及托浮力，因此在计算桩根数上按照如下公式进行计算。
结合孔位布置以及闸室底板的尺寸，根数为N=27.0。
五、结束语
鉴于水利工程中软基础的经常存在，同时对于水利工程的重要作用，应该不断的加强对水利工程软基础的处理方式的分析，促进水利工程的整体质量的提高。在进行水利工程软基处理时，一定要注重从设计的角度进行分析，加强对水利工程中基础和钻孔灌注桩的设计分析，提升水利工程中软基的处理水平。
参考文献：
[1]吴党中 拱坝优化时基础变模敏感性及坝肩传力洞增稳效应研究浙江大学2012-03-01博士
[2]高翔 高速公路新老路基相互作用分析与处理技术研究东南大学2006-04-01博士
[3]邹淑珍 赣江中游大型水利工程对鱼类及其生态环境的影响研究南昌大学2011-06-30博士
[4]李同超 临海建筑物设计施工关键技术研究与应用山东大学2012-05-21硕士
[5]于跃 基于三维地质分析模型的水电工程复杂坝基处理分析研究天津大学2010-06-01博士
[6]杨光华 软土地基上的堤闸建设问题第一届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集（上册）2006-11-01中国会议
【关键字】水利工程；软基础；处理方法
中图分类号： TV 文献标识码： A 文章编号：
一．前言
随着我国经济的快速发展，水利工程所涉及的地域在逐渐扩大，基础条件逐渐复杂，工程标准及等级也较以往有所提高。以沿海地區为例，随着标准的相应提高，工程各方面要求也随之提高。软基础处理是沿海地区水利工程设计中常见的问题，设计方案的选取将会对水利工程后期施工运行产生较大的影响。
二．水利工程工程中软基础的介绍
1．软基础的概念
软土是指天然含水量大、压缩性高、承载力低的一种软塑到流塑状态的饱和黏土，主要是淤泥和淤泥质土，多数都是由水流的常年冲击沉淀形成的，软基础就是由具有以上这些特点的粘土和粉土构成的。由上方填土不稳定最终导致地基沉降的地基也可称为软基础。还有一些特殊的状况下的地基也称为软基础。
2．软土工程性质
软土工程的性质综合起来主要包括以下6个方面：外界环境的变化使其转变为流动状态的触变性；高压引起沉降的高压缩性；引起水利工程沉降，低透水性；各向异性的不均匀性；沉降速度快；流变性。
3．软基础处理不当可能出现的不良后果
根据软基础自身的性质，水利工程中可能出现的问题可大致分为以下几种：上层大载荷水利工程物在厚且均匀的软土层上的轴向过大沉降；上层不均匀大载荷在软土层上的不均匀沉降，最终引起水利工程物倾斜和墙体裂缝；第二种状况中地基和水利工程同时达到极端状况时引起的严重倒塌事故；水利工程的大载荷引起的软基础发生塑性变形，最终引起水利工程的倾斜和倒塌事故。
三．水利工程基础处理设计
浙江宁波沿海水利工程基础主要以软土地基为主，其中围涂工程中所涉及到的海堤、水闸、河道护岸均需要进行软基础处理。现以水闸工程为例进行分析。
处理方案比较：
对水利工程基础处理的方案选择，主要遵循以下4条原则进行综合比较，即安全性、科学性、经济性和可操作性，然后根据本工程的具体情况，选择一个相对合适的基础处理方案。设计先后考虑了置换拌入法、排水固结法、桩基法3种处理方案，分析了3种方案的可行性和优缺点。
1.置换拌入法
置换拌入法有换填垫层法、振冲置换法、高压喷射浆法、深层搅拌法、褥垫法等多种方法；采用砂、碎石等材料置换软弱土地基中部分软弱土体或在部分软弱土地基中掺入水泥、石灰或砂浆等形成加固体，与未被加固部分的土体一起形成复合地基，从而达到提高地基承载力减少沉降量的目的。
2.排水固结法
排水固结法又称预压法，其包括堆载预压法、超载预压法、真空预压法、真空与堆载联合作用法、降低地下水位法和电渗法等多种方法；通过在预压荷载作用下使软粘土地基土体中孔隙水排出，土体发生固结，土中孔隙体积减小，土体强度提高，达到减少地基施工后沉降和提高地基承载力的目的。
3.桩基法
这种方法常常用于竖向荷载大而集中或受大面积地面荷载影响的结构及沉降方面有较高要求的建筑物和精密设备的基础，桩基能有效地承受一定的水平荷载和上拔力。桩基按施工方法可分为预制桩和灌注桩两大类。
预制桩的特点是具有较强承载力，投资省，质量有保证，施工速度快等特点。预制桩还有抗水闸水压力产生水平荷载，打到水平稳定作用。
灌注桩法是将灌注桩打至硬土层做承载台，灌注桩有沉管灌注桩和冲钻灌注桩，但两种办法仍还存在一些技术问题，一是沉管灌注桩在深厚软土层中存在桩身完整性问题；二是冲钻灌注桩存在泥浆污染问题，桩身混凝土灌注质量，桩底沉渣清理和持力层判断不易被监控等问题。
在本水闸工程中，我们通常采用以上这三种基础处理的设计方法，这样方可保证本水闸工程的质量。当然，在本次工程中，我们除了分析软基础处理的设计，同时还需要针对该水闸工程的具体特点，对其钻孔灌注桩的设计进行分析，因为这对于保证水闸的使用性是十分重要的。因此，接下来本文就专门就该水闸工程的钻孔灌注桩的设计进行分析。
四、水利工程中钻孔灌注桩设计
通过对水利工程基础处理设计的分析，我们结合本水闸工程的具体特点和要求，对水闸工程的钻孔灌注桩设计进行分析，力求使分析更加全面。
1、水闸的总体布置
本水利工程中的水闸枢纽和新建海堤相结合，设计成断面的形式，确保实用美观情况下总体进行布置，如图1。
本工程的水闸属于小型的挡潮闸，因此就将闸室设计在沿海堤顶的边线，闸室的后面设计成一个纵向和闸室相连，横向和堤顶上道路相连交通箱涵，箱涵的路面结构和堤身一样。而内河和外海的两侧都设计成八字翼墙，顺接着海堤边坡，其高程上保持平齐。在闸室上设计了排架式的工作桥，桥上面装上了两台从动控制启闭机。设计水闸结构，闸室的地板高程设计成-0.8m，闸室的顶高程设计3.97m。依据计算可知，应用lm厚钢筋砼板，地板的顶高程设计成-0.8m。采用两孔闸室，而每个孔的净尺寸设计程5.0m×4.25m(高×宽)，闸边的敦宽为1.0m，闸室长为5.0，中墩为1.5m。闸室采用了钢筋砼的结构，闸墩与底板应用了C30砼。启闭机平台设计高程9.70m。排架宽设计成3.0m。水闸翼墙采用钢筋砼结构，水闸箱涵底板和底板以及闸室底板成为一个整体，用作桩承台。对于土堤和水闸连接处，应用了钢筋砼刺墙作为防护，刺墙的长度设计成5.9m。
2．水闸地质
本水利工程处于海冲积平原，处于平坦地势。孔口地面的标高在1.2m-3.94m。该施工范围应用的底层为：海水、海淤积的淤泥、残迹的砂质粘性土以及强风化层。其一海水积淤的淤积层，属于淤泥、黑色及灰黑色、软塑、湿、还含有少量的中西砂。施工中所有的钻孔都能够看见该层，其厚度在8.5m-12.0m范围，平均厚度为10.14m，定界的平均标高为0.26m。其二残基层，该层属于粘性土、浅黄色、褐黄色、土黄色，主要由长花岗经过风化残积成，可辨原岩结构。施工中所有的钻孔都能够看见该层。
3．处理水闸桩基
该案例工程位于出海口，从地质资料上就可知闸室地基有一层比较厚的淤泥层。因此在建设水闸之时，就要处理好闸室地基，增强地质的强度，防止出现较大沉降与不均匀的沉降，确保水闸能够正常使用。本文就是依据本省出台设计规范采用摩擦型桩，钻孔灌注桩的桩径设计成1.0m，桩长为16.0m，都布置在闸室底板以及翼墙底板上。闸室的底板尺寸设计成B×H=24.50m×13.15m，桩孔布置成梅花型，纵向排距设计成2.81m，横向的排距为1.80m，桩基端深度要达到全风化的岩土层下-16m。
4．就算桩的根数
在设计钻孔灌注桩的桩根数上，同样也要依据相关设计规范要求，采用同样方式进行计算，并且还应该考虑水闸在河道中水位下降上升，渗透压力以及浮托力下降上升情况，水闸和堤身整体的结构安全。纵向荷载上是不需要考虑渗透压力以及托浮力，因此在计算桩根数上按照如下公式进行计算。
结合孔位布置以及闸室底板的尺寸，根数为N=27.0。
五、结束语
鉴于水利工程中软基础的经常存在，同时对于水利工程的重要作用，应该不断的加强对水利工程软基础的处理方式的分析，促进水利工程的整体质量的提高。在进行水利工程软基处理时，一定要注重从设计的角度进行分析，加强对水利工程中基础和钻孔灌注桩的设计分析，提升水利工程中软基的处理水平。
参考文献：
[1]吴党中 拱坝优化时基础变模敏感性及坝肩传力洞增稳效应研究浙江大学2012-03-01博士
[2]高翔 高速公路新老路基相互作用分析与处理技术研究东南大学2006-04-01博士
[3]邹淑珍 赣江中游大型水利工程对鱼类及其生态环境的影响研究南昌大学2011-06-30博士
[4]李同超 临海建筑物设计施工关键技术研究与应用山东大学2012-05-21硕士
[5]于跃 基于三维地质分析模型的水电工程复杂坝基处理分析研究天津大学2010-06-01博士
[6]杨光华 软土地基上的堤闸建设问题第一届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集（上册）2006-11-01中国会议