水利工程施工中软土地基处理新技术与效果评价

一、引言

软土地基广泛分布于我国沿海地区和河流冲积平原，其高含水量、高压缩性、低承载力和低渗透性等特点，给水利工程施工带来严峻挑战。传统的排水固结、换填等处理方法虽然技术相对成熟，但在处理效率、工程造价和环境影响等方面存在明显局限性，难以满足现代水利工程对施工周期、质量标准和环保要求日益提高的需求[1]。近年来，随着材料科学、施工工艺和监测技术的快速发展，涌现出一系列软土地基处理新技术，这些技术在提高处理效果、缩短工期、降低成本等方面表现出显著优势。本文系统分析当前主要的软土地基处理新技术，建立科学的效果评价体系，为水利工程中软土地基处理技术选择和优化提供理论依据和实践指导。

二、软土地基处理新技术

（一）真空预压联合堆载预压技

真空预压联合堆载预压技术通过在软土表面铺设密封膜系统，利用真空泵抽气在膜下形成负压，同时配合适量堆载，实现对软土的有效加固。该技术的核心在于真空度与堆载荷载的合理组合，真空压力一般控制在80-90kPa，堆载压力根据地基承载力确定，两者叠加作用下可显著提高固结压力[1]。密封膜系统的完整性是关键因素，需采用高质量的复合土工膜，并确保膜间搭接和周边锚固的密封性。排水系统设计应优化竖向排水板间距和砂垫层厚度，一般竖向排水板间距为1.0-1.5m，砂垫层厚度不小于 0.5m。与传统堆载预压相比，该技术具有加载均匀、预压效果好、施工安全性高等优点，特别适用于承载力极低的超软土地基处理，能够在较短时间内实现地基承载力的大幅提升。

（二）深层水泥搅拌法技术革新

深层水泥搅拌法在固化剂配方、施工工艺和质量控制等方面取得重要突破。新型复合固化剂通过在普通硅酸盐水泥中添加粉煤灰、矿渣粉、石灰等辅助胶凝材料，以及早强剂、减水剂等外加剂，形成的复合固化剂在提高土体强度的同时，还能改善水化反应过程，减少干缩裂缝，提高固化土体的耐久性。双轴多向搅拌技术的应用有效解决了传统单轴搅拌存在的搅拌不均匀问题，搅拌头的优化设计使固化剂与土体的混合更加充分。搅拌深度应根据软土层厚度确定，一般穿透软土层进入下卧层不少于 0.5m ；提升速度控制在 0.5-1.0m/min；水灰比根据软土含水量调整，一般控制在0.45-0.65 之间[2]。实时监控系统的应用能够对搅拌深度、提升速度、注浆量等关键参数进行实时记录和控制，确保施工质量的稳定性。

（三）高压旋喷桩复合地基技术

高压旋喷桩技术通过高压射流切割和搅拌软土，同时注入水泥浆液形成水泥土桩。射流压力一般控制在20-40MPa，旋转速度为 10-25r/min ，提升速度为15-25cm/min，这些参数需根据软土特性进行调整优化[3]。浆液配比设计应考虑软土的含水量、有机质含量等因素，水灰比一般控制在0.8-1.2 之间，对于有机质含量较高的软土，需要添加适量的早强剂或减水剂来改善浆液性能。单桩直径一般为0.5-0.8m，桩间距根据置换率要求确定，通常为2.0-3.0 倍桩径。该技术与其他加固方法的组合应用效果更佳，如与预应力管桩组合形成刚柔结合的复合地基系统，或与深层搅拌桩组合形成不同强度梯度的加固区域。施工过程中需严格控制冒浆量，冒浆量过大表明射流压力偏高或提升速度过快，需及时调整参数。近年来新型环保浆液的应用减少了对周边环境的影响。

三、效果评价方法与指标体系（一）评价指标体系

软土地基处理效果评价需构建科学且全面的指标体系，以综合反映处理后地基的工程性能。承载力指标涵盖地基承载力特征值、复合地基承载力及桩土应力比等参数。地基承载力特征值应通过载荷试验确定，试验荷载须达到预估极限荷载的1.5 倍以上，承载力提升倍数一般要求在2-5 倍之间。变形控制指标主要包括沉降量、沉降速率及差异沉降等，总沉降量应符合规范要求，对一般水利建筑物不应超过200mm，重要建筑物则不应超过100mm；沉降速率在荷载稳定后应低于0.01mm/d；相邻基础差异沉降通常不应超过沉降限值的50%[4]。稳定性评价指标涉及抗剪强度参数、安全系数及液化判别等，处理后软土的内摩擦角应提升 10^∘ 以上，粘聚力增长幅度不低于20kPa；边坡稳定安全系数在正常工况下不应小于1.30，非常工况下不应小于1.15。经济性指标包括工程造价、施工周期及维护成本等方面，需进行全生命周期成本分析。环保性指标则涵盖噪音、振动、废料排放及土地占用等环境影响因素。

（二）现场监测与检测技术

沉降观测是最基本的监测内容，应在加固区域内布设足够数量的观测点，确保观测精度达到±1mm。在加固初期，观测频率应保持每天1-2 次，后期可根据情况适当减少。分层沉降监测能够有效反映不同深度土层的变形状况，为分析变形机理提供重要依据。孔隙水压力监测通过埋设孔压计，监测不同深度的超静孔隙水压力消散过程，以评价固结进展情况。当孔压消散度达到85%以上时，可认为固结基本完成。水平位移监测用于评估加固过程中的侧向变形情况，防止出现侧向挤出破坏，监测点应布设在加固区域边界及重要保护对象附近。土体强度原位检测技术包括标准贯入试验、动力触探试验和十字板剪切试验等，其中标准贯入试验击数 N63.5 应较处理前有显著提高，一般要求提高幅度不小于 50% 。现代化监测技术如GPS 监测系统能够实现高精度的三维变形监测，光纤传感技术则能实现分布式应变和温度监测，为处理效果评价提供了更加丰富和准确的数据支持。

（三）室内试验与数值分析

无侧限抗压强度试验是评估固化类处理方法效果的关键指标。试验应在7 天、28 天和90 天等不同龄期进行，以准确反映强度的发展规律，处理后土体的无侧限抗压强度通常需达到 0.5-2.0MPa^[5] 。固结试验用于评估土体的固结特性，涉及压缩系数、固结系数和先期固结压力等参数。处理后土体的压缩系数应显著降低，一般减少幅度应超过 50% 。三轴试验可获取土体的抗剪强度参数，包括内摩擦角和粘聚力，这些参数是进行稳定性分析的重要依据。微观结构分析技术，如扫描电镜观察和X 射线衍射分析，能够揭示处理机理，为技术改进提供坚实的理论基础。数值模拟分析通过构建有限元模型，能够预测处理效果、优化设计参数并分析施工过程。模拟分析需考虑土体非线性、流固耦合和施工过程等因素，模型参数应基于试验数据进行校正，以确保计算结果的可靠性。参数敏感性分析有助于识别影响处理效果的关键因素，从而指导施工参数的优化调整。

参考文献：

[1]李雨才. 水利工程施工中软土地基处理技术的研究与应用[J]. 中国设备工程, 2025, (S2): 266-269.

[2]王浩, 耿玉芝, 李福. 水利工程施工中软土地基处理技术研究[J]. 水上安全, 2025, (09): 185-187.

[3]张旭林. 水利水电工程施工中软土地基处理技术分析[J]. 科技资讯, 2025, 23 (08): 163-165.

[4]徐美飞. 水利施工中软土地基施工技术探讨[A] 2025 年第三届工程领域数字化转型与新质生产力发展研究学术交流会论文集[C]. 广西网络安全和信息化联合会, 广西信息化发展组织联合会, 2025: 2.

[5]刘敬美. 水利工程施工中软土地基处理关键技术研究[J]. 水上安全, 2025, (02): 121-123.