水利工程軟土地基勘察及處理技術

郭萬鵬，馮禎輝，曹風旭，黎 昱

(江蘇省工程勘測研究院有限責任公司，江蘇 揚州 225000)

0 引 言

隨著我國經濟的發展，水利工程項目數量和規模不斷增加，水利工程項目實施過程中通常會遇到軟土地基問題，該問題的存在可能對水利工程造成極為嚴重的危害。加強軟土地基勘察并進行相應的技術處理，對于提高水利工程的安全性、穩定性具有重要作用，是提升水利工程項目質量的重要途徑。

1 軟土地基特點分析

水利工程項目中存在的軟土地基通常具有以下幾方面特點：

(1)透水性不良。軟土地基自身的透水性能極差，因此需要加強地基排水方面的工程質量管控，提升軟土地基的承載能力以及穩固性。此項工作的開展需要耗費較大的人力、物力以及財力，并且施工周期較長，工程成本較高。

(2)壓縮性較高。軟土地基承受外界壓力作用后，會造成自身結構變形，出現較強的壓縮現象。在施工過程中，需要加強壓縮性能方面的處理工作，以防工程使用過程中發生坍塌等嚴重事故。

(3)具有較快的沉降速度。軟土地基強度差，土質密度低，隨著承載力的不斷增加會發生沉降現象，且會隨承載力的加大而出現沉降速度的加快。

(4)結構不均勻。軟土地基自身結構存在著明顯的不均勻現象，主要受到結構強調差、土質密度低等方面的因素影響，在使用過程中承載力會破壞軟土地基的結構，發生嚴重的坍塌或沉降等現象。

2 項目概況及施工流程分析

2.1 項目概況

本文以某市水產圍場堤壩的加固工程項目為例。該項目軟土地基厚度為1.0～6.4 m，形態是軟流塑及飽和特點，分布于項目所有部位。頂板埋深為0～4.1 m。經勘察得知，軟土地基中有機質含量為4.2%左右，屬于軟弱基礎范疇。

2.2 項目施工流程圖

項目施工的流程如圖1所示。

圖1 項目施工流程圖

3 水利工程軟土地基勘察要點探析

3.1地質測繪要點分析

在進行地質測繪要點分析過程中，需要加強對水利工程所在具體地理位置的地質特性方面的研究與考慮。比如平原和近海區域，第四系陸相沖洪積層、海陸交接區域、濱海相沉積區域地質土壤中所含的有機物質、淤泥等軟土層的具體情況的差異較大；而河床、河灘等處存在厚度較大的淤泥軟土層，會給水利工程施工帶來較大的難度。因此，需要在施工前期開展地質測繪工作，對軟土地基具體的分布區域、面積、土質情況等進行詳細記錄并形成地質勘探報告，用作確定施工方案的科學有效依據。

3.2 勘探點布置分析

水利工程施工過程中開展勘察工作，在不同的施工階段所實施的勘察工作內容、關鍵點等均存在一定的差異性。首先，需要在施工前期做好水利工程涉及的相關區域以及類似工程等諸多方面的地質資料信息收集、梳理、分類和歸納。其次，結合具體的水利工程施工內容開展勘察工作任務的詳細制定，確定具體的勘測點。最后，依據水利工程具體地理位置、特點等確定勘探點的設置深度、加深孔的具體深度數值等。

3.3 物理學相關參數計算

水利工程施工前期開展勘察工作得到的數據信息對于工程施工質量、技術應用具有重要的影響作用，因此需要加強勘察數據的精準性管理。需要通過開展多種勘察試驗工作，對于從不同試驗所獲取的相關信息數據進行分析，明確施工區域軟土地基的相關具體物理力學參數值，并在此基礎之上結合實際工程環境、試驗條件等進行進一步分析和總結。特別是對于軟土地基的水平、垂直等方向參數的實際變化情況，需要加強分析并給出科學的分段結論。軟土地基結構會受到自重、荷載重量等方面的影響發生沉降固結現象，通常情況下軟土地基所處的深度越深，土層的穩定性會越好，并且土層中的含水量也越少。開展土樣信息數據采集過程中，盡量不要擾動土層，完成取樣工作之后需立即采取密封措施。

4 水利工程軟土地基處理技術要點探析

4.1 換填技術要點

水利工程施工過程中，換填技術屬于常用的技術類型。該技術是指使用抗剪力高、伸縮性差的原材料，對于原有的軟土層進行替換，目的是提升工程地基的荷載承受力。該技術對于淤泥土質、暗溝、凍土層、古井等區域內的水利施工項目較為適用。換填技術應用過程中使用的原材料通常有砂石、墊層、碎石等，由于不同的材料所具有的特性以及用途不同，使用過程中需要依據具體工程土質特點進行合理選擇。

4.2 墊層技術要點

軟土地基處理技術除了換填技術外，還有墊層技術。該技術對于土層較薄的施工項目較為適用。墊層技術應用過程中使用的原材料包括水泥土、砂石、沙壤土等，在應用之前，需要對土層進行壓實作業，以改變原有地基形狀為目標，增強地基承載能力和強度，提升軟土地基的抗壓縮性能。應用墊層技術過程中，首先需要挖掉地基底部較軟土層，選擇具有更高強度且質地優良的材料進行填充，如圖2所示。通常選用抗腐蝕性較強的填充材料，如煤矸石、砂石、碎石等。在填充過程中，需要平均分布填充材料并不斷壓實，增加土層密度，使其形成性能更加優良的地基結構。該技術的應用具有分解原有軟土地基壓力的效果，可以有效降低土層沉降現象的發生，提高了地基的承載能力，并且還具有防滲透效果。墊層技術通常應用在土層較薄的軟土地基工程項目之中。

圖2 墊層施工圖

4.3 加筋技術要點

水利工程施工項目中存在的軟土地基通常具有的共性特點就是含砂礫材料的土層較多，使得砂礫不斷隨地基土質的變形而變化，隨著時間的推移造成工程變形。鑒于上述原因，需要在水利工程軟土地基中添加具有更高強度的材料，來提升地基強度。當更高強度的材料被填充到地基土層之后，填充材料和原有的砂礫兩者間會產生摩擦力，最終是兩種材料進行融合，形成新的土層物質。該新土層物質具有更強的穩定性和更高的強度，不容易發生變形，進而可以達到國家相關技術標準的要求。除此之外，還可以在軟土地的上層表面鋪填一層新的砂石，然后再將其他原材料鋪設在砂石層上面，這樣當水利工程遭受到更大的外力作用后，其作用力主要改變的是砂石層的形狀，從而對下方的地基起到保護作用。

4.4 加載預壓技術要點

水利工程項目中常用的軟土地基處理技術還有加載預壓技術，該技術的應用需要在施工前期實施，可使軟土地基在預壓力的作用下變得更加緊密，從而提高土層強度。使用該技術之后，軟土地基的土層變形承受力變強，強度更高。該技術通常應用于建筑設施的施工方面，利用建筑物自身重量實施加壓。同時，需要要采取對土層加固的方法，來減少土體排水位置，具體實施操作是在土層部位架設排水管道，利用排水板或者普通的砂井來實施排水，如圖3所示。

圖3 加載預壓技術圖

5 結束語

水利工程施工具有一定的復雜性，軟土地基是常見情況之一。將軟土地基勘察以及處理技術應用在水利工程施工中，對于降低水利工程安全隱患、提升工程質量起到了重要的作用。通過本文分析可以得知，開展軟土地基勘察作業需要加強地質測繪、勘探點布置、物理學相關參數計算等方面的工作。另外，本文通過對換填技術、墊層技術、加筋技術、加載預壓技術四種技術的分析，進行了水利工程軟土地基處理技術的應用探析。加強對水利工程軟土地基處理環節的技術管理與質量控制，可以有效提升水利工程后期使用效果，保障水利工程質量。