水利工程軟土地基勘察及處理技術分析

楊柱源

（安徽省水利水電勘測設計研究總院有限公司，安徽合肥 230000）

水利工程的實施可以促進我國整體發展，與人們的生活存在緊密聯系。為了確保水利工程的順利實施，需要在工程建設前對周邊地質環境進行全面勘探。地基勘察工作是水利工程建立的基礎，也是其質量的保障，應科學使用科學技術及經驗對地質進行勘測并配合。

1 軟土地基勘察處理技術在水利工程中運用的意義

水利工程建設對我國穩定發展具有較大意義，利于各種工程項目有序開展，達到水力發電、防洪、航運的作用，為我國各農作物的種植提供有效灌溉，促進其生長。水利工程都是在穩定地基的基礎上進行建設并運行，如果在沒有確保其穩固的情況下就開展工程建設工作，不僅會在建設過程中由于地質問題阻礙其進行、耽誤工程進度，還會在建設完成后的使用中無法保證其正常提供能源，達不到預期，失去工程修建的意義。因此良好的地基是修建工程的重要步驟，為了實現其地基穩定，需要在工程實施前對地基進行全面勘察，地質的復雜程度及變化都會對工程建設進度及質量造成影響。為了避免這些外在因素對工程建設作業造成阻礙，應做好軟土地基的勘察工作，對所得到的數據進行整理分析，對可能造成影響的隱患進行技術處理。地質勘測工作是水利工程順利建設的重要基礎，也是保證質量的重要前提。對軟土地基的有效勘察及數據分析并進行相應的技術處理是工程建設的依據，具有重要意義。

2 軟土地基勘察要點

2.1 地質測繪

在軟土地基的勘探中，應對收集的地質數據進行全面分析，不僅要對軟土層的地質進行探討，還要注意沖洪積及濱海沉積等情況。例如在沿海地區水利工程的實施中，應對其分布的沖洪積內的軟土層淤泥進行考察，淤泥大多出現在河床附近且肉眼可見。如果軟土層層基較厚，可以根據先前工程中對其進行鉆孔處理，但鉆孔深度應在地質測繪并得出其數據后再實施，以避免鉆孔未穿透淤泥的情況發生，確保后續工程的順利進行。

2.2 勘探點布置

在水利工程的實施過程中，應事先對當地的地質進行檢測，并根據工程的實施階段建立適合的勘探點，在沿海周邊，其土質大多為淤泥軟土，所以地基的勘測要點應以軟土為主，根據該地區軟土的分布情況及軟土層的厚度，適當對勘探點進行加密放置，孔深也應嚴格按照規范要求并給出設計方案時再進行加深處理，之后再對其周邊土質進行取樣展開試驗。

2.3 物理力學參數

在進行水利工程軟土地基勘測的過程中，應對原位測試、土工試驗并結合當地的工程實施案例，采取相符合的方式及技術進行數據的收集，并對其參數綜合取值。在進行軟土取樣時，確保其周邊軟土不受破壞，并對所取樣本進行原狀蠟封處理，第一時間送往實驗室，以保證所取樣本與其土層的參數大體相同。

物理力學參數的獲取以其試驗結果為前提，根據實際的工作環境及試驗條件進行適當調整，并提出軟土地基地質的建議值，同時對軟土層在垂直與水平的各個參數進行分段處理。根據以往對軟土地基勘查中的數據可知，軟土的水平方向和垂直方向的差別較大，這是由于土壤會在其自身重力下使土體具有固結性，下埋的程度越深，含水量就越少，穩定性越強，因此在物理力學方面較上層部分良好。

3 水利工程軟土地基處理技術

3.1 工程概況

以某工業園沿河山泵站為研究對象，其拓建目標的排水流量為18.5 m3/s，要求其雨水排進附近水閘直至匯入長江。該山泵房原始廠房寬度為8.5 m，總機段長度為23.7 m，5臺軸流泵呈一字形有序排列。

可以根據其結構條件對山泵站的軟土地基進行技術處理實現山泵的拓建。拓建過程中在河沿山泵站放置5臺軸流泵并配有合適的電機，其裝機總容量為5×330 kW。該工程的拓建主要以引水渠、河沿山泵站、變電站等建筑構成。通過對其軟土地基勘測的數據收集和全面分析，選擇較為合適的處理技術，通過換土回填對旋噴柱進行施工、換土墊層法以及排水固結法的手段加固軟土地基的穩定性，為山泵的拓建奠定基礎，確保實施過程的順利進行，提高安全保障。

3.2 工程地質

該山泵站在長江漫灘附近，對其軟土地基的勘探數據進行分析，從上至下整理地層。

第一層為人工填土，主要由重粉質壤土構成，摻有少量碎石，顏色為灰黃，具有可塑性，厚度0.51～6.8 m，層高為5.21～6.74 m。

第二層的土質為淤泥重粉質壤土，顏色為灰，摻有少量泥炭質土，流塑狀，局部區域可塑，厚度約在1.41～8.10 m之間，層高2.91～5.47 m之間。

第三層重粉質中摻雜中粉質壤土，局部為輕粉質，大體呈灰黃色，具有可塑性，壓縮性略差，層厚1.41～8.11 m，層高2.91～5.47 m。

第四層為粉質黏土，在一些部分摻雜粉質壤土，棕黃色與灰白色相間，呈可塑狀，在其土質中含有鐵錳質結核，壓縮性適中，該層厚度為6.00～7.95 m，層高3.93～5.43 m。

最后一層即為灰巖，最大可揭露厚度為6 m。

3.3 換土回填法

換土回填是水利工程建設時對土質技術處理的最常用方法之一，對原有土地的地質進行勘察并分析，通過改變其樁身承受能力和土地結構，提高軟土地基的承重能力并加固其穩定性，使軟體地基在工程建設時得以高效利用。

由于二層上方建有控制閘，該層土質為淤泥質重粉質土壤，含有少量的泥炭土質，穩定性較差，該層土質的承重能力低，無法滿足其承載需求，需要對該層地基進行加固技術的處理。

根據試驗，該層可以利用換土回填的處理方法進行粉噴樁的實施，并對地基承載能力進行計算：

式中：fspk——復合地基承載力特征值；Ra——單樁豎向承載力特征值（kPa）；m——面積置換率；β——承載力折減系數，取0.30；fsk——處理后樁間土承載力特征值，一般為自然地基承載特征力即60 kPa。

在建基面以上1 m左右的地方對基坑實行挖土處理，用大功率的推土機將表層壓實，形成粉噴樁施工的平臺，根據軟土地質勘察數據放置粉噴樁。用石灰粉在每根樁的中心部位做好標記，粉噴樁要在地下水位穩定后進行，以免水的浸泡對成樁造成影響。在施工過程中，嚴格樁體的孔位及進灰量，對于已經完成施工的粉噴注隨機抽查，對其承載能力進行測試，如果出現不合格樁柱應及時補樁。

3.4 換土墊層法

如果在軟土地基產生變形或其承重能力不足以滿足支撐建筑時，可以采用換土墊層的處理技術，在工程建設的過程中，可以使用其他土料等方式對土地的土質進行替換，操作方式簡單且具有顯著的加固穩定效果，如圖1所示。

圖1 換土墊層法平面

在土料的選擇上要確保其有機質的含量低于5%，顆粒的大小控制在15 mm以內。通過對軟土地基的勘察并實踐確定其干密度及含水量，并以所得到的結果作為檢測墊層質量的標準。在實施過程中應注意土料鋪設前要對鋪設槽進行檢驗，土料碾壓前的含水量要接近標準含水率。對于墊土的厚度應根據實際需求進行。如果在地下水位的基坑進行作業時，應當及時排水，墊層與墊層縫隙間距控制在500 mm，并對接縫處進行夯壓處理。完成施工后，利用環刀法在2/3的位置對每層土質進行取樣，大約每3 處/100m2。

3.5 排水固結法

在山泵站的拓建實施中，如若軟土地基出現不符合規定的沉淀或其穩固性減弱的情況時，可以采用排水固結的處理技術。實施時利用排水系統和加壓系統，改善軟土地基的下沉情況，增加其穩定性。排水固結法的實施可以改善軟土地質的透水性，增加軟土地基水分的滲出，利用加壓的方法，通過降水力壓的方式對地基進行增壓處理。

對軟土地基進行真空預壓時，需要在地基表層進行砂墊層的鋪設，對排水管道進行埋沒處理，通過對其利用封閉膜的封閉技術，實現與空氣隔絕的目的，確保薄膜完全沒入軟土中，再對其內空氣進行抽氣處理，實現良好的真空環境，加固地基的承重能力。

可以利用超載預壓的方式對軟土地基內的黏土進行處理，保證處理效果，但實施時應考慮超載的重量及時間，如果超載重量不足以達到軟土地基的加壓效果或超載時間過短，都會對地基預壓造成影響。也可以利用化學固結法的處理技術利用化學藥劑對軟土地基進行加固，使其達到一定的穩定性，為山泵站的拓建奠定穩固的地基，推進實施過程的穩定進行。

4 結語

水利工程的建設是推動我國發展的重要工程，其質量不僅可以為國民的農業發展等提供基礎，還可以為我國依靠水利工程進行發電等作業提供保障。因此在水利工程建設時，應對其周邊地質進行嚴格勘測，確保其數據的可靠性，并根據所得數據對水利工程實施相應的技術處理，實現工程建設的順利開展。