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摘 要：针对堤防工程中软土地基设计现状，进行科学合理的分析，并详细分析其地基特点、设计要点，结合工程实例进行说明，希望能够给相关工作人员提供一定的参考与借鉴。
关键词：软土地基；堤防工程；设计要点
中图分类号：TV871 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）23-0106-02
引 言
伴随我国水利堤防工程数量的不断增多，堤防工程中软土地基的设计工作已经引起人们的关注。为了保证软土地基结构更加可靠，相关设计人员需要结合堤防的特点，准确计算堤身的稳定性和渗透性，并运用先进的处理措施，进一步提升软土地基的稳定性。
另外，根据相关设计规范得知，由于各个地区的汛期不同，在堤防工程软土地基的设计过程当中，设计人员需要根据该地区的水文地质条件进行合理设计，提升软土地基的稳定性，减少堤身不稳定渗流现象的出现。鉴于此，本文主要分析堤防工程中软土地基的地基特点和设计要点，达到有效提升堤防工程总体质量的目的。
1 分析提高堤防工程中软土地基稳定性的设计要点
通过分析堤防工程中软土地基的设计要点，能够帮助堤防工程设计人员更好的了解软土地基的结构特点，提高工程的整体可靠性，保证后续施工得以顺利开展[1]。与常规的地基不同，软土地基的稳定性较差，土壤缝隙比较大，承载能力低，如果软土地基方案设计不合理，则会在一定程度上降低其稳定性，严重影响工程的总体质量。
在水工建筑工程中，为了保证不稳定渗流问题得到更好的处理，水工建筑设计人员要结合软土地基结构特点，准确计算渗流量，并不断完善堤防工程的设计方案。在提升软土地基承载力的同时，应防止大面积渗漏现象的出现。对于水工建筑设计人员来讲，在实际设计工作中，要结合外部环境特点，合理确定渗流范围，并根据软土地基的结构特点，有效计算堤身的渗流量，保证设计方案更加合理[2]。
2 软土地基特点
2.1 含水率较高
软土地基的含水率较高，能够达到35%以上，远远超过地基液限。由于软黏土内部的孔隙比较大，使得软土地基的压缩性不断提升。研究表明，软土地基的压缩系在1.0～2.0MPa-1之间，由于地基液限不断提升，软土地基的压缩系数也不断提高。软土地基在自重影响下，其内部的固结能力较强，但是由于某些部位沉积量较大，使得该部位软黏土的固结性能比较差，很容易出现沉降不均现象，降低水工建筑结构的稳定性[3]。
此外，软土地基的可透水性比较差，根据相关研究数據能够得知，软土地基的渗透系数通常在10-6～10-8cm/s之间，当地基附加应力较大时，其固结时间不断延长，将大大降低地基结构的可靠性。例如，在某水工建筑工程中，由于软土地基的透水性能较差，软土地基的施工强度不断下降，严重影响该水工建筑工程的经济效益。
2.2 抗剪强度较差
通常情况下，软土常处于流塑状态，当外界荷载较大时，软土地基很容易出现塌陷现象，产生这种现象的主要原因是软土地基的抗剪强度较差。根据相关统计数据能够得知，当软土地基的抗剪强度小于25kPa时，软土的摩擦角不断减少，再加上其抗剪强度较差，会降低水工建筑物的总体施工强度。
想要保证软土地基的抗剪强度得到更好的提升，设计合理的堤防工程非常重要，能够提高软土地基的抗渗能力，减小外界降雨对软土地基的影响。由于软土地基的排水能力较差，在一定程度上影响软土地基的固结效果，当外界荷载比较大时，软土地基的施工强度不断下降[4]。因此，水工建筑工程中的施工人员要结合软土地基的结构特点，运用合理的施工技术，在提高软土地基排水能力的同时，有效提升软土地基的抗剪强度。
2.3 灵敏度比较高
与建筑工程中的地基不同，水工建筑工程中的软土地基具有良好的灵敏度。例如，沉积的软黏土结构在没有破坏之前，具有一定的抗剪强度，但是，受外界环境的影响，软黏土的抗剪强度不断下降，软黏土的灵敏度却得到很大的提升。一般情况下，软土地基的灵敏度在3.5左右。
为了不断提高水工建筑工程的施工质量，施工人员要减少对地基结构的破坏。在水工建筑工程中，软土地基施工人员还要根据工程结构特点，认真按照施工流程进行施工，针对软土地基施工中可能出现的问题，采取科学的预防对策，不断提高水工建筑工程软土地基施工质量[5]。
3 实例分析软土地基的处理
3.1 工程概况
重庆市南岸经开区长江防洪护岸综合整治工程（一期）位于长江铜锣峡下游段，三峡水库库尾回水变动区，在经开区广阳岛内河右岸，上游距渝中区朝天门约21km，工程上起于苦溪河汇入长江出口处，下止于东港码头，渔溪河将工程河段一分为二，设计堤脚线总长7.503km。水工建筑物主要由护岸工程、堤防工程、自然岸坡、滑坡治理、下河公路、穿堤管箱涵和连接道路等工程组成。
3.2 制定合理的堤防设计方案
通过制定合理的堤防设计方案，能够保证该水工建筑工程结构更加稳定，提升软土地基的承载能力。本工程采用50年一遇洪水标准，穿堤建筑物采用100年一遇洪水标准，防洪护岸工程和穿堤建筑物级别为2级。通过对堤脚线、堤型等比选确定，市政工程主要采用“亲水平台+自然岸坡+交通道路”和“自然岸坡+交通道路”两种换型式，防洪护岸工程主要采用“亲水平台+一级斜坡+防汛通道”等六种护岸型式。
3.3 堤防软土地基的处理与计算
为了保证堤防工程中软土地基设计工作得以顺利进行，设计人员要选择科学的堤防基础处理模式，将软土地基处理方案进行合理的对比。在该水工建筑工程中，堤防工程设计人员可以运用强行挤淤、换填等方法科学处理软土地基，进一步提升堤防工程结构的可靠性。
本工程设计亲水平台挡墙置于软土地基上，地基处理主要采用块石换填，换填基础底宽在挡墙底宽上分别扩大0.5m。 3.3.1 计算公式
基础换填计算根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）“换填垫层”相关规定进行。
应根据需置换软弱土（层）的深度或下卧土层的承载力确定，并满足下式要求。
式中：P——相应于作用的标准组合时，垫层底面处的附加压力值（kPa）；
P——垫层底面处图的自重压力值（kPa）；
f——垫层底面处经深度修正的地基承载力特征值（kPa）；
镇脚基础为条形基础，其垫层底面处的附加压力值pz可按下式计算：
P
式中：b——条形基础底面的宽度（m），镇脚底宽（m）；
P——相应于作用的标准组合时，基础底面处的平均压力值（kPa）；
P——基础底面处土的自重压力值（kPa）；
z——基础底面下垫层的厚度，拟定换填厚度为1.5m；
θ——垫层（材料）的压力扩散角（°）。
当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从荷载试验或其他原位试验、经验值等方法确定的地基承载力特征值，尚应按下式修正：
式中：f——修正后的地基承载力特征值（kPa）；
f——地基承载力特征值（kPa），粉土和粉质粘土为105kPa（注：本工程渔溪河河口一带地基承载力特征值为90kPa，挡墙高度小于3.0m）；
η、η——基础宽度和埋置深度的地基承载力修正系数，按基地下土的类别查表为0.3，1.5；
γ——基础底面以下土的重度（kN/m3），地下水位以下取浮重度；
b——基础底面宽度，当基础底面宽度小于3m时按3m取，大于6m时按6m取；本工程镇脚底宽为2.9m，小于3m，按3m计；
γ——基础底面以上土的加权重度（kN/m3），位于地下水位一下的土层取有效重度；
d——基础埋置深度（m），本次设计镇脚埋入填土3.5m。
3.3.2 计算结果
经计算，换填后的地基承载力修正如表1所示。
由表1可知，软土地基经换填后，计算结果均满足规范要求。設计挡墙高度小于等于3.0m的，块石换填厚1.2m+0.3m碎石垫层，换填后地基设计承载力≥140kPa；挡墙高度大于3.0m，小于等于5.0m的，块石换填厚1.7m+0.3m碎石垫层，换填后地基设计承载力≥170kPa；挡墙高度大于5.0m，小于等于6.0m的，块石换填厚2.2m+0.3m碎石垫层，换填后地基设计承载力≥200kPa。
3.4 地基处理后堤防工程的渗流稳定计算
3.4.1 堤身渗流稳定分析
根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）规定，当K/μV>60时水位降落为缓慢下降，此时堤身渗流自由面保持总水头10%以下，已不致影响堤坡稳定，不需要进行迎水面坡的水位降落稳定计算。
经计算，本工程堤体填筑料K/μV=82>60，不需要进行渗流稳定计算，其中：
K——渗透系数，取2.0×10-2cm/s；
μ——给水度，取0.07；
V——水位降落速度，取3m/d（即3.47×10-3cm/s）。
3.4.2 堤坡抗滑稳定计算
根据《堤防工程设计规范（GB50286-2013）》9.2.2规定，堤坡抗滑稳定计算可分为正常情况和非常情况：
正常情况：
工况1：设计洪水位下临水侧堤坡。
工况2：设计洪水位骤降期的临水侧堤坡（计算考虑设计洪水位骤降3.0m/d））。
非常情况：
工况3：施工期（含竣工期）的临水侧堤坡。
堤坡稳定计算分为总应力法和有效应力法，施工期和水位降落期采用总应力法，稳定渗流期采用有效应力法，采用瑞典圆弧滑动计算法。其计算结果如表2。
计算结果表明，整治后堤坡抗滑稳定安全系数满足规范要求，堤防边坡稳定。
4 结束语
综上，通过制定合理的堤防设计方案、科学处理堤防基础、准确计算堤身稳定性，能够保证堤防工程中软土地基结构更加稳定，提升堤防工程的总体质量。
参考文献
[1]王 伟.水利工程堤防防渗施工技术分析[J].中国高新区，2018（10）：202～203.
[2]侯 伟.水利堤防建设施工中的常见质量通病及防治[J].四川水泥，2018（04）：256.
[3]张 蓬.水利工程堤防防渗施工技术分析[J].南方农业，2018，12（08）：142～143.
[4]张联洲，袁春光，赵启新.城镇堤防道路设计的几点体会[J].山东水利，2017（10）：33～34.
[5]李世煌.垵炉溪河道整治工程中堤防设计探讨[J].江西建材，2017（19）：116～117.
收稿日期：2018-7-14
作者简介：陈 婧（1986-），女，工程师，大学本科，主要从事水工建筑设计工作。
关键词：软土地基；堤防工程；设计要点
中图分类号：TV871 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）23-0106-02
引 言
伴随我国水利堤防工程数量的不断增多，堤防工程中软土地基的设计工作已经引起人们的关注。为了保证软土地基结构更加可靠，相关设计人员需要结合堤防的特点，准确计算堤身的稳定性和渗透性，并运用先进的处理措施，进一步提升软土地基的稳定性。
另外，根据相关设计规范得知，由于各个地区的汛期不同，在堤防工程软土地基的设计过程当中，设计人员需要根据该地区的水文地质条件进行合理设计，提升软土地基的稳定性，减少堤身不稳定渗流现象的出现。鉴于此，本文主要分析堤防工程中软土地基的地基特点和设计要点，达到有效提升堤防工程总体质量的目的。
1 分析提高堤防工程中软土地基稳定性的设计要点
通过分析堤防工程中软土地基的设计要点，能够帮助堤防工程设计人员更好的了解软土地基的结构特点，提高工程的整体可靠性，保证后续施工得以顺利开展[1]。与常规的地基不同，软土地基的稳定性较差，土壤缝隙比较大，承载能力低，如果软土地基方案设计不合理，则会在一定程度上降低其稳定性，严重影响工程的总体质量。
在水工建筑工程中，为了保证不稳定渗流问题得到更好的处理，水工建筑设计人员要结合软土地基结构特点，准确计算渗流量，并不断完善堤防工程的设计方案。在提升软土地基承载力的同时，应防止大面积渗漏现象的出现。对于水工建筑设计人员来讲，在实际设计工作中，要结合外部环境特点，合理确定渗流范围，并根据软土地基的结构特点，有效计算堤身的渗流量，保证设计方案更加合理[2]。
2 软土地基特点
2.1 含水率较高
软土地基的含水率较高，能够达到35%以上，远远超过地基液限。由于软黏土内部的孔隙比较大，使得软土地基的压缩性不断提升。研究表明，软土地基的压缩系在1.0～2.0MPa-1之间，由于地基液限不断提升，软土地基的压缩系数也不断提高。软土地基在自重影响下，其内部的固结能力较强，但是由于某些部位沉积量较大，使得该部位软黏土的固结性能比较差，很容易出现沉降不均现象，降低水工建筑结构的稳定性[3]。
此外，软土地基的可透水性比较差，根据相关研究数據能够得知，软土地基的渗透系数通常在10-6～10-8cm/s之间，当地基附加应力较大时，其固结时间不断延长，将大大降低地基结构的可靠性。例如，在某水工建筑工程中，由于软土地基的透水性能较差，软土地基的施工强度不断下降，严重影响该水工建筑工程的经济效益。
2.2 抗剪强度较差
通常情况下，软土常处于流塑状态，当外界荷载较大时，软土地基很容易出现塌陷现象，产生这种现象的主要原因是软土地基的抗剪强度较差。根据相关统计数据能够得知，当软土地基的抗剪强度小于25kPa时，软土的摩擦角不断减少，再加上其抗剪强度较差，会降低水工建筑物的总体施工强度。
想要保证软土地基的抗剪强度得到更好的提升，设计合理的堤防工程非常重要，能够提高软土地基的抗渗能力，减小外界降雨对软土地基的影响。由于软土地基的排水能力较差，在一定程度上影响软土地基的固结效果，当外界荷载比较大时，软土地基的施工强度不断下降[4]。因此，水工建筑工程中的施工人员要结合软土地基的结构特点，运用合理的施工技术，在提高软土地基排水能力的同时，有效提升软土地基的抗剪强度。
2.3 灵敏度比较高
与建筑工程中的地基不同，水工建筑工程中的软土地基具有良好的灵敏度。例如，沉积的软黏土结构在没有破坏之前，具有一定的抗剪强度，但是，受外界环境的影响，软黏土的抗剪强度不断下降，软黏土的灵敏度却得到很大的提升。一般情况下，软土地基的灵敏度在3.5左右。
为了不断提高水工建筑工程的施工质量，施工人员要减少对地基结构的破坏。在水工建筑工程中，软土地基施工人员还要根据工程结构特点，认真按照施工流程进行施工，针对软土地基施工中可能出现的问题，采取科学的预防对策，不断提高水工建筑工程软土地基施工质量[5]。
3 实例分析软土地基的处理
3.1 工程概况
重庆市南岸经开区长江防洪护岸综合整治工程（一期）位于长江铜锣峡下游段，三峡水库库尾回水变动区，在经开区广阳岛内河右岸，上游距渝中区朝天门约21km，工程上起于苦溪河汇入长江出口处，下止于东港码头，渔溪河将工程河段一分为二，设计堤脚线总长7.503km。水工建筑物主要由护岸工程、堤防工程、自然岸坡、滑坡治理、下河公路、穿堤管箱涵和连接道路等工程组成。
3.2 制定合理的堤防设计方案
通过制定合理的堤防设计方案，能够保证该水工建筑工程结构更加稳定，提升软土地基的承载能力。本工程采用50年一遇洪水标准，穿堤建筑物采用100年一遇洪水标准，防洪护岸工程和穿堤建筑物级别为2级。通过对堤脚线、堤型等比选确定，市政工程主要采用“亲水平台+自然岸坡+交通道路”和“自然岸坡+交通道路”两种换型式，防洪护岸工程主要采用“亲水平台+一级斜坡+防汛通道”等六种护岸型式。
3.3 堤防软土地基的处理与计算
为了保证堤防工程中软土地基设计工作得以顺利进行，设计人员要选择科学的堤防基础处理模式，将软土地基处理方案进行合理的对比。在该水工建筑工程中，堤防工程设计人员可以运用强行挤淤、换填等方法科学处理软土地基，进一步提升堤防工程结构的可靠性。
本工程设计亲水平台挡墙置于软土地基上，地基处理主要采用块石换填，换填基础底宽在挡墙底宽上分别扩大0.5m。 3.3.1 计算公式
基础换填计算根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）“换填垫层”相关规定进行。
应根据需置换软弱土（层）的深度或下卧土层的承载力确定，并满足下式要求。
式中：P——相应于作用的标准组合时，垫层底面处的附加压力值（kPa）；
P——垫层底面处图的自重压力值（kPa）；
f——垫层底面处经深度修正的地基承载力特征值（kPa）；
镇脚基础为条形基础，其垫层底面处的附加压力值pz可按下式计算：
P
式中：b——条形基础底面的宽度（m），镇脚底宽（m）；
P——相应于作用的标准组合时，基础底面处的平均压力值（kPa）；
P——基础底面处土的自重压力值（kPa）；
z——基础底面下垫层的厚度，拟定换填厚度为1.5m；
θ——垫层（材料）的压力扩散角（°）。
当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从荷载试验或其他原位试验、经验值等方法确定的地基承载力特征值，尚应按下式修正：
式中：f——修正后的地基承载力特征值（kPa）；
f——地基承载力特征值（kPa），粉土和粉质粘土为105kPa（注：本工程渔溪河河口一带地基承载力特征值为90kPa，挡墙高度小于3.0m）；
η、η——基础宽度和埋置深度的地基承载力修正系数，按基地下土的类别查表为0.3，1.5；
γ——基础底面以下土的重度（kN/m3），地下水位以下取浮重度；
b——基础底面宽度，当基础底面宽度小于3m时按3m取，大于6m时按6m取；本工程镇脚底宽为2.9m，小于3m，按3m计；
γ——基础底面以上土的加权重度（kN/m3），位于地下水位一下的土层取有效重度；
d——基础埋置深度（m），本次设计镇脚埋入填土3.5m。
3.3.2 计算结果
经计算，换填后的地基承载力修正如表1所示。
由表1可知，软土地基经换填后，计算结果均满足规范要求。設计挡墙高度小于等于3.0m的，块石换填厚1.2m+0.3m碎石垫层，换填后地基设计承载力≥140kPa；挡墙高度大于3.0m，小于等于5.0m的，块石换填厚1.7m+0.3m碎石垫层，换填后地基设计承载力≥170kPa；挡墙高度大于5.0m，小于等于6.0m的，块石换填厚2.2m+0.3m碎石垫层，换填后地基设计承载力≥200kPa。
3.4 地基处理后堤防工程的渗流稳定计算
3.4.1 堤身渗流稳定分析
根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）规定，当K/μV>60时水位降落为缓慢下降，此时堤身渗流自由面保持总水头10%以下，已不致影响堤坡稳定，不需要进行迎水面坡的水位降落稳定计算。
经计算，本工程堤体填筑料K/μV=82>60，不需要进行渗流稳定计算，其中：
K——渗透系数，取2.0×10-2cm/s；
μ——给水度，取0.07；
V——水位降落速度，取3m/d（即3.47×10-3cm/s）。
3.4.2 堤坡抗滑稳定计算
根据《堤防工程设计规范（GB50286-2013）》9.2.2规定，堤坡抗滑稳定计算可分为正常情况和非常情况：
正常情况：
工况1：设计洪水位下临水侧堤坡。
工况2：设计洪水位骤降期的临水侧堤坡（计算考虑设计洪水位骤降3.0m/d））。
非常情况：
工况3：施工期（含竣工期）的临水侧堤坡。
堤坡稳定计算分为总应力法和有效应力法，施工期和水位降落期采用总应力法，稳定渗流期采用有效应力法，采用瑞典圆弧滑动计算法。其计算结果如表2。
计算结果表明，整治后堤坡抗滑稳定安全系数满足规范要求，堤防边坡稳定。
4 结束语
综上，通过制定合理的堤防设计方案、科学处理堤防基础、准确计算堤身稳定性，能够保证堤防工程中软土地基结构更加稳定，提升堤防工程的总体质量。
参考文献
[1]王 伟.水利工程堤防防渗施工技术分析[J].中国高新区，2018（10）：202～203.
[2]侯 伟.水利堤防建设施工中的常见质量通病及防治[J].四川水泥，2018（04）：256.
[3]张 蓬.水利工程堤防防渗施工技术分析[J].南方农业，2018，12（08）：142～143.
[4]张联洲，袁春光，赵启新.城镇堤防道路设计的几点体会[J].山东水利，2017（10）：33～34.
[5]李世煌.垵炉溪河道整治工程中堤防设计探讨[J].江西建材，2017（19）：116～117.
收稿日期：2018-7-14
作者简介：陈 婧（1986-），女，工程师，大学本科，主要从事水工建筑设计工作。