水利工程中堤防软基处理技术研究

水利工程中堤防软基处理技术研究

杨泽彬

广州市水务科学研究院有限公司

摘要：软土地基一直是水利堤防工程建设中的重难点，在实际施工过程中要采取相应的施工技术对软土地基进行加固处理，从而保障堤防的使用安全。基于此，本文结合工程实例，对水利工程中堤防软土地基处理技术进行分析与研究，以供类似工程参考。

关键词：水利工程；堤防施工；软基处理；技术研究

一、前言

近年来，随着我国社会经济的迅猛发展，水利行业也获得了极大进步，而对于水利工程项目具体施工而言，最常见的是软土地基，一旦没有进行合理的处理，就会影响到水利工程项目施工的周期，且最终使工程项目整体质量降低。因软体地基有很高的含水量，土质太过疏松，从而导致软基有较大的处理难度。为了高效的处理水利工程软土地基，本文结合工程实例，对水利工程中堤防软土地基处理技术进行分析与研究，以供类似工程参考。

二、工程概况

   某城市基础设施建设项目水利及景观工程，其生态堤治理2.432km，主要建

设内容包括城市人行天桥、内河涌原有路堤拆除重建、岸坡加高加固、堤脚防护、

穿堤建筑物建设、节点绿化及堤岸绿化提升、漫步道和配套设施构筑物建设。其生态堤K2+427～K2+778.5 堆载预压（塑料排水板固结），K2+778.5～

K2+788.5 段采用水泥搅拌桩处理；连接涌S0+010～S0+390 两岸堆载预压（塑料排水板固结）；K0+000～K1+690 左岸修坡，右岸堆载预压（塑料排水板固结）。

三、水利工程中堤防软基堆载预压（塑料排水板固结）处理技术

（1）施工流程

塑料排水板堆载预压施工流程如图1所示。

图1、塑料排水板施工工艺流程图

（2）场地清表平整。清表后需进行四方联合验收，验收合格后进行场地回填，回填土方上报监理工程师复核以及业主认可后填至设计要求标高，采用挖掘机与推土机配合整平，并做散水坡度防止地面积水，每个处理分区中间略高，四周稍低。

（3）摊铺砂垫层。砂垫层宽出两侧坡脚各1m，施工时将砂用自卸汽车运至现场临时堆放，再用推土机分层摊铺到堤基范围内，砂垫层分两次施工，先铺30cm 厚度的砂垫层，塑料排水板施工完成后，再铺设剩余厚度的砂垫层。已完成的砂垫层要用水准仪对砂面按100m²每处测出砂面高程，要求其顶面标高误差+50mm。

（4）打设塑料排水板

1）工艺流程

测量放线→机组组装→插板定位→安装排水板→沉管插板→提升套管及回

带量测量→剪断塑料排水板→移动插板机至下一板位。

①测量放线。插板施工采用单元块法施工，按施工区域划分进行施工，按区域施工便于点位的布置和机械作业，且应避免相互影响。采用全站仪测量仪器对各单元的控制边线进行精准放线。根据图纸计算出插板区域外边线坐标，用RTK 施放，打入木桩/钢筋桩，并用红油漆标志点位并编号。单元内各插板点位则利用钢尺量距通过内外边线施放，用白石灰粉，细条塑料板芯等作醒目标志，并编制打设板位编号和板位顺序。

②机组组装及验收。机械设备运至施工地段，进行组装，组装完成后设备部报监理进行验收。合格后方可投入使用，插板机沿门架在设计插板断面上移动，定位于插板位置，准备实施插板作业。

③安装排水板。塑料排水板按正三角形布置，排水板间距1.0m×1.0m，其行数和列数由设计长度、宽度及板距按下式计算：行数=处理长度/设计板距+1

列数=处理宽度/设计板距+1

图2、排水板布置示意图

根据计算结果绘制布桩图在地面上放出具体的桩位，作出明显的标志，一般

可用15 cm 长的塑料签插在桩位上。

④沉管插板。将排水板装入卷筒，并通过门架上的滑轮将排水板引入插杆中。

插板前检查套管垂直度，若不符合要求，前后可调节门架位置，左右可调节套管位置，保证插板垂直度在1.5%以内。将排水板从插入杆端头引出、折回，夹上短钢筋(桩位放样时插在桩位上)，用订板机订好。拉紧，将插入杆对准桩位。开启振动将插入杆压入地基。在套管上按照设计深度用红漆作上明显标识，到达设计深度(预先在插入杆用红漆划上标志)后将插入杆拔出。

⑤提升套管及回带量测量。确定排水板已达到设计深度后，可提起套管，此时应观察套管插入孔，如排水板相对套管不动，则说明排水板回带，继续上提套管，直到排水板移动抽入套管，量取此时套管的提升高度，即为排水板回带量。若大面积回带，可考虑改变插销形式，减小提升套管时插销与排水板摩擦力，并增大排水板底端与泥土间接触面积，以减少回带现象的发生。

⑥剪断塑料排水板。当提升套管，套管底部离开砂面50cm 时，人工从套管底部切断排水板，使排水板外露长度控制在20cm 以上。然后将留下排水板头弯曲埋入砂垫层内。人工清除机械作业时带出的泥土，并将塑料排水板弯折埋入砂垫层中，保证整个砂垫层形成流通的排水系统。

⑦机具移位。排水结束后移出插板机进行下个排水桩位。

（5）排水板施工注意事项

1)必须按照《建筑地基检测技术规范》（JGJ 340-2015）进行施工；2)每批排水板到场后，生产厂家必须提供出厂质量检验合格单，其技术指标严格执行国家标准。3)把拼装好的插板机移动在选定桩位上就位，将排水板装入卷筒，从上至

下将排水板穿进导管内，由下端引出，插上桩靴，再从上面收紧排水板，使桩靴

安全密封贴紧导管插口，使管尖直对准孔位，插口落点准确，将插管压入规定深

度。然后提升插管使桩靴从插口处松开，将排水板留入软基中。提升插管至离开

地面50cm 左右，在离砂垫层表面以上最少200mm 处用刀将排水板割断，排水板

向下弯折90 度平；4)插板机上设有明显的进尺标志，以控制排水板的打设深度；5)塑料排水板需要接长时，先剥开滤膜，使芯板顺槽接好，选择合适的搭接长度，然后包好滤膜，用钉板机钉牢；6)塑料排水板与桩靴的连接要牢靠，桩靴对导管下端口密封严密，以免进泥或拔导管时把排水板带出；7)上拔导管时带出的泥土，不得置于砂垫层上，以免堵塞排水通道；8)塑料排水板堆放时，注意覆盖，以免暴漏在空气中老化。9)在施工中注意插板机的定位及机架调平，塑料排水板应垂直安装在从工作面到要求的高度，设备的垂直偏离率不应超过1.5%。10)在进行插排水板施工时，未插到规定深度而遇到阻碍无法继续下插，则应及时询问监理工程师的意见，允许中止于此位置并将插排水板的位置转移到临近合适范围内的指定位置。11)打设塑料排水板时，严禁出现扭结、断裂和撕破滤膜等现象。12)施工过程中，随时检查插板机的打设深度，如发现地层发生变化时，应及时与监理工程师取得联系，待相应的修改或认可后再进行施工。13)当一个施工段落施工完后，应及时将打设塑料排水板后形成的孔洞用砂填好。

（6）铺设土工布

1）施工放样。使用仪器精确放样，并使用白灰伙撒出参考线。

2）土工布铺设。①排水板施工完成后，砂垫层上面铺设土工布，土工布选用涤纶短纤针刺无纺布土工布，土工布铺设前应再次检查场地是否存有浮土、杂物、突出的硬物未清理干净，确保下承面的平整无杂物。②土工布铺设采用人工铺设，铺设过程紧贴砂垫层及侧壁。土工布之间留30cm 搭接长度，并预留上裹宽度。杜绝一切重型施工车辆和施工机械在铺好的土工布上行驶，造成土工布移动。土工布施工完毕，要加强成品保护。

（7）铺设土工格栅

施工流程：施工准备→施工放样→铺设土工格栅→搭接、绑扎、固定→摊铺

上层路基土→碾压→检测。

1）施工准备。①土工格栅应提前进场，经过试验检验合格后方可用于现场施工。尽量选用幅宽较宽的产品，减少搭接、方便施工。②铺设前应检查下层土工布铺设质量，土工布布设满足质量要求并报请监理检验合格后，方可进行土工格栅施工。③铺设环境：室外气温5℃以上，风力4 级以下，无雨、雪。(环境或特殊要求除外)

2）铺设土工格栅。将土工格栅运至铺设起始位置，参照参考线进行铺设，其实位置用插钉及土石压重固定，然后用人工方法将格栅缓缓向前拉铺，每铺10 米长进行人工调直一次，直至一卷格栅铺完，再铺下一卷。铺设时应拉直、平顺，紧贴下承层，不得出现扭曲、褶皱，并要注意避免过量拉伸从而避免超过其强度和变形的极限而产生破坏或撕裂、局部顶破等操作同前。大面积铺设后，要整体调整其平直度。铺设应平铺，拉直，不得卷曲、扭结。格栅与格栅应按照规范设计要求进行搭接。

3）搭接、绑扎、固定。①土工格栅铺设时，将筋材主强度高的方向垂直路堤轴线方向，每幅叠合长度（纵向）不小于15cm，并用U 形钉或联接件固定，间距1.0m，横向搭接长度30cm～90cm，搭接位置用U 形钉或尼龙绳固定。②土工格栅铺设到位并报检合格后应及时进行下一层填料的施工，以免其受到阳光过长时间的直接曝晒，一般情况下，间隔时间不超过48h。杜绝一切施工车辆和施工机械行驶或停放在已铺好的土工格栅上，施工中随时检查土工格栅的质量，发现有折损、刺破、撕裂等损坏时，视程度修补或更换。

（8）土方填筑与碾压及堆载预压

1）土方填筑与碾压。①土方回填采用粘性土回填，粘性土选用粘粒量为10%～35%，塑性指数为7～20。回填粘性土优先采用土质指标满足上述要求的开挖素填土。②粘性土不得含植物根茎、砖瓦垃圾等杂质；填筑土料含水率与最优含水率的允许偏差为±3%。③土工格栅第一层填土摊铺应采用轻型推土机或前置式装载机，沿路堤的轴线方向行驶进行压实填筑压实厚度大于60cm，第一层填筑完成压实后，再进行下层填筑。④采用18-25T 重型振动压路机进行分段碾压，行车速度为2km/h，一般须碾压6~8 遍。首先使用振动压路机静压两遍，再使用振动压路机振动压实，碾压时，后轮应重叠1/2 的轮宽，直至压实度合格为止。碾压顺序按照先外侧后中间，纵向进退进行，同时压路机主轮在前，错轮位置选在碾压段外碾压原则是先静压后振动，先弱振后强振，最后三轮静压。碾压过程中，如有弹簧、松散、起皮等现象，应及时翻开重新拌和，或用其它方法处理。土料碾压完成后应立即取样试验，试验合格后方可铺填新料。

2）堆载预压。场地内土方填筑至设计高程后继续堆填土方以形成超载。堆载预压计算工期为6-8 个月，设计范围内地基土方填筑及超载预压堆载按每4 天一个周期进行，每周期堆载厚度为30cm，每周期首天完成堆载填筑，堆载固结3 天且满足最大竖向变形量不超过15mm/d、堆载预压边缘处水平位移不超过5mm/d，方可进入下一周期堆载直至堆载设计顶高程。堆载区域土方压实度参照土方填筑压实度进行。

（9）地面沉降监测

沉降观测桩随填土而增高，测杆和套管亦相应接高，每节长度不宜超过50cm，接高后的测杆顶面应略高于套管上□，套管上口应加盖封住管□，避免填料落入管内，盖顶高日辗压面高度不宜大于50cm。沉降位移观测桩，测斜管、沉降管均应在排水板埋设前埋设，具体埋设位置参照水利景观工程施工图。根据设计要求在软土处理地段埋设沉降观测桩，沉降板每42m 布置一块，沉降板钢板采用500mm×500 mm×10mm 的钢板，直杆(沉降杆)为一根φ32mm 的钢筋，并由一根φ50mm 套管及四块钢肋板将其焊接在沉降板上。沉降杆应随填土升高而逐渐接高，第一节长度0.5m，两端由螺纹接头与空心管紧咬连接，随着填土高度的增加接长观测杆及套管至高出堆载预压顶面0.3m为止。沉降观测应有明显的标志，防止施工碰撞；根据设计要求做好沉降观测，从埋设之日起，堆载过程中每天观测一次，堆载结束后每三日观测一次，直至卸载完毕后一星期结束观测。观测数据为二等水准观测精度。并将每次观测成果于次日向工地指挥部提交。

（10）水平位移监测

一般每隔40～50m 设置一个观测断面；两种软土地基处治方法的交界处两

侧应设置观测断面。位移观测边桩埋设在边坡两侧趾部，以及外缘以外10m，一

般在趾部以外设置3 个位移边桩。同一观测断面的边桩应埋在同一横轴线上。

边桩除观测位移外，还兼测沉降（或隆起）。

位移观测边桩的埋设与观测。位移观测边桩采用10cm×10cm×200cm 的水泥桩，通过人工或机械压入，要求桩周围回填密实，确保边桩埋置稳固。在地势平坦、通视条件好的场地，水平位移观测可采用视准线法；地形起伏较大或水网场地以采用单三角前方交会法观测为宜；地表隆起采用高程观测法。

（11) 测斜管及沉降管监测

测斜管待主体施工完成后施工管口装置，施工期间根据堆载情况接高套管

测斜管安装埋设完成后，测斜管周围填充的浆液硬化、测斜管埋置施工时扰

动的土体趋于稳定，按时测读测量数据并计算各监测点的高程，比较本次与上次

数据的高差，当所述高差保持在规定的数值范围内时，即认为测斜管周围介质系

统达到了稳定状态。在测斜管达到稳定后，开始动态观测之前，在监测点上多次测量并读取数据，取其数据平均值作为监测点动态观测的初始值；取得初始值后，按照监测规范，以一定监测频率进行量测，获得各监测点的高程数据，进行数据处理，获得沉降信息。

（12）集水井抽排水

根据设计要求，本项目共48 座集水井，其中外江生态堤24 座，连接涌6 座，

万三涌18 座，通过土方堆载排水板进行预压，使软土层中的孔隙水通过排水板

网格排至砂垫层，再从砂垫层汇集到纵横布设好的碎石盲沟，最终汇集在集水井

内，各施工区域在土方堆载施工和堆载预压期间（6-8 个月），应及时对井内的

积水进行抽排，按每个集水井内布置一台15kw 自动离水泵，每个集水井每天24

小时（3 个台班）进行抽水，保证整个施工期（1 个月）和堆载期间（6 个月）

集水井的水深低于50cm，并记录抽水时间、抽水量和井中水位变化情况，通过

降低地下水位从而达到软土固结及加固，提供软基的承载能力。

四、结语

综上所述，软土地基施工中存在着较大的难度，在开展水利工程建设工作时，缺乏对水利工程中软土地基施工的重视，导致软土地基质量达不到建设标准，这就会对水利堤防工程的整体质量产生影响。因此，需要施工单位加强对基地处理技术的应用，并与实际土质条件充分结合起来，选择合适的处理方式，尽可能增强地基的承载能力，让水利工程能够发挥出其自身的作用与性能。

参考文献

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[2]潘敏.浅谈水利工程施工中的软土地基处理技术[J].砖瓦世界,2020,(22):251.

[3]周海明.水利工程中软土地基处理的施工技术探讨[J].建筑工程技术与设计,2020,(26):319.