關于水利工程軟土地基勘察及處理技術探討

陳安樂

(甘肅省張掖市甘蘭水利水電建筑設計院，甘肅 張掖 734000)

水利工程屬于基礎性工程，其施工涉及軟土地基的勘察工作，為保證工程施工質量，提升工程施工的穩定性以及安全性等，施工前期施工單位需要重視軟土地基勘察工作的開展。常規情況下，水利工程的施工規模較大，施工周圍環境較為復雜，為確保施工方案以及工程圖紙設計的科學性以及可行性等，設計團隊與施工人員需要做好地質勘察工作，詳細測量以及繪制地形圖紙，記錄勘察各類數據信息，以便于水利工程施工結構的科學設計，保證工程建設質量，延長工程使用壽命。

1 水利工程軟土地基勘察要點分析

1.1 地質測繪

在我國，不同于北方，南方某區域的平原以及近海地帶多淤泥質土軟土層，政府相關部門以及企業等若想在該區域建設水利工程，需要專業人士在施工前期對該區域的軟土地基情況進行勘察，優先確保該區域是否適合開展水利工程建設，隨后還需要依據相關勘察數據信息完成水利工程施工圖紙的設計。在軟土地基勘察階段，工作人員需要掌握地質測繪要點。因淤泥軟土層的厚度較大，所以會增加水利工程難度，且容易留下諸多施工管理問題，影響工程正常施工進度。為此，水利工程施工前期的地質測繪工作必不可少，工作人員需要認真對待。地質測繪主要包括地物測繪、植被土質測繪、地形測繪(見下圖1所示)、水下地形測量以及橫縱斷面測繪等，工作人員需要詳細記錄各種測繪數據，同時還需要精準繪制出相關圖紙，盡可能減少測繪誤差，提升地質測繪的精準度。

1.2 布設勘探點

軟土地基勘察工作開展之前，工作人員需要優先完成勘探點的布設工作，在實際的施工現場，各階段勘察內容及注意事項各不相同，工作人員需要分區域且有針對性的布設勘探點，同時還需要搜集相關工程施工地質勘察資料以供參考，最后綜合各類資料以及現場地質勘察結果確定勘探點布設位置。如果是在沿海區域，施工現場土質為特殊性巖土，例如淤泥軟土或填土等，在布設勘探點的工作中，軟土地基分布較為密集的區域需要額外增設多個勘探點，同時還需要適當增加勘探點孔洞深度，隨后依據相關操作要求開展土工實驗，進一步完成原位測試任務。常規情況下，勘探點的鉆孔深度宜在10m左右，如果是在平原區，鉆孔深度應大于10m；如果是剖面勘探點的布設，各勘探點的布設間距應大于100m，河床位置需要布設2個以上勘探點。

1.3 物理力學參數

水利工程施工中軟土地基的勘察工作屬于關鍵性流程，為保證勘探數據信息真實、準確，工作人員需要科學選擇各種勘探及檢測方式的同時，還可以考慮綜合使用多種方式進行檢測試驗，以便于能夠獲得綜合性參數值。在土樣的采集階段，取樣過程中工作人員需要盡量保證土層的穩定性以及完整性等，盡量減少對土層的擾動，待取樣結束之后，土樣需要立刻裝袋進行封存，避免在土樣檢測之前受環境因素干擾致使土樣性質發生改變[1]。通過對土樣的試驗檢測，工作人員可以獲得與軟土地基相關的各項物理力學參數，隨后依據水利工程實際施工要求、施工現場環境條件以及試驗環境等對施工方案進行適當調整與優化。與此同時，工作人員還需要通過對軟土層水平垂直方向參數變化的分析，合理劃分施工區域，依據土層自身重力科學控制土層含水量。

2 水利工程軟土地基處理技術介紹

2.1 旋噴法

旋噴法是水利工程軟土地基施工的常見技術，方法的實施需要使用旋噴設備。在實際的軟土地基處理過程中，該方法的使用可以提升軟土地基強度、承載力以及抗滲性等。施工中，工作人員利用旋噴設備完成旋噴樁的施工，而旋噴樁可以利用旋噴注漿管以及噴頭鉆等將混凝土灌注至軟土層當中，以此破壞土體，致使注入的混凝土漿液能夠與原土體進行有效融合，待混凝土漿液凝固之后，便會起到加固土體的作用。該施工過程中需要注意的是混凝土漿液灌注時需要較快速度，其是保證混凝土漿液灌注效果的關鍵。與此同時，旋噴法不適合應用于有機物含量較高的軟土土層。技術應用原理介紹如下：旋噴樁上安裝注漿管，當注漿管放置土層一定深度之后緩慢進行提升，此期間噴嘴應時刻保持轉動。

2.2 強夯法

軟土地基的處理較為專業，為保證處理質量，施工人員需要依照軟土土體結構及性質科學選擇處理方法。如果軟土地基的土質為沙土或黃土，施工人員可以選擇使用強夯法進行處理，該方法的夯實效果較為明顯。該方法實際應用過程中需要使用夯實錘，而夯實錘的使用具有一定標準，受夯實錘作用力的影響，軟土地基的處理會更加牢固。我國著名的南水北調工程施工過程中，某區域的施工涉及軟土地基的加固處理，該施工區域屬于粘砂多層構造，主要的施工方法是半填半挖法，具體挖方深度在8.5m左右，因該施工區域沙壤土較多，且土體屬于重砂壤，所以較為適合使用強夯法處理軟土地基。施工過程中，施工人員需要使用夯實錘錘擊至少4遍，每遍需錘擊3000kN·m左右，前三遍夯錘落距為15m，最后一遍夯錘落距為5m[2]。

2.3 樁基技術

水利工程施工中，針對于軟土地基的處理，常用的技術之一是樁基技術，該技術較為適合應用于淤泥較厚的軟土層區域。傳統的樁基技術應用主要使用的是木樁，隨著施工技術的不斷發展，現如今樁基技術的應用已經是混凝土樁代替木樁，技術應用效果明顯提升，常見的混凝土樁基施工技術為混凝土攪拌樁施工。該技術的應用操作介紹如下：首先，施工人員需要借助鉆孔設備在淤泥內打孔，隨后將管道插入孔內，通過管道將混凝土灌注至淤泥孔中，經過充分的攪拌之后混凝土會與土體融為一體，待混凝土凝固之后，軟土土體會隨之變硬，以此可以實現加固土體的效果，提升軟土地基的承載力以及穩固性等，其屬于是加固軟土地基的有效方式之一。除此之外，如果水利工程施工現場的軟土厚度較大、軟土含水量較高以及分布較廣等，施工人員應該優選樁基技術進行加固。

2.4 換填技術

水利工程施工現場軟土地基的存在較為常見，因軟土地基自身具有不穩固的特點，所以不利于水利工程施工安全性的提升，為此，部分施工單位會選擇使用換填技術將軟土層部分軟土進行替換，以此提升施工現場軟土地基的穩固性。在軟土地基施工過程中，施工人員需要先將原有的軟土層挖開，隨后使用部分透水性良好以及硬度較高材料將軟土進行替換，常用的換填材料有卵石以及砂石等，隨后施工人員需要借助大型碾壓設備對該區域進行反復碾壓，以此確保該區域土質被壓實，提升地基強度以及穩固性等[3]。通過換填技術的應用，軟土地基的承載力明顯提升，其有助于為后期水利工程的施工打下良好基礎，且可以有效防止后期施工出現地基沉降或膨脹等安全隱患。

2.5 化學固結技術

化學固結技術屬于一種加固方式，主要是利用化學制劑對軟土地基進行加固處理，具體的處理方式介紹如下：1)深層攪拌法。工作人員需要將化學固化劑倒入土層當中，隨后進行充分攪拌，致使土層與化學固化劑融為一體，以此實現加固軟土地基的目標；2)灌漿法。該方法的實踐應用了電化學原理，通過固結劑的添加可以對軟土地基結構進行改善，其有助于減少軟土地基間隙。如果加入固結劑之后軟土層還存在間隙，則工作人員需要加入適量固化漿液，以此消除軟土地基間隙；3)高壓噴射注漿。其是灌漿法的升級版，即在灌漿過程中需要使用高壓設備，該設備能夠將固化漿液噴射至軟土地基深層，有助于提升固化漿液與土體的融合性，增強固化效果。

3 水利工程軟土地基處理技術案例

3.1 工程概況

某省市工業園沿河山泵站屬于常規性的水利工程項目，山泵房原建筑寬度為8.5m，機段總長度為23.7m，此次工程施工屬于拓建項目，拓建排水量需要達到18.5m3/s，降水雨量需要統一排放至附近水閘，最后匯入至長江流域。該山泵站位于軟土地基之上，為保證項目拓建的安全性以及穩定性等，施工人員需要對該區域的軟土地基進行處理。工程項目拓建期間，河沿山泵站基地需要準備5臺軸流泵及相配套電機，各設備的裝機總容量需要達到5×330kW。此外，該項目的拓建內容包括變電站建設、引水渠修建以及河沿山泵站施工等，施工前施工人員需要對施工現場軟土地基進行勘察，合理選擇加固技術對軟土地基進行加固處理，以此提升軟土地基的穩固性，為山泵站的拓建打下堅實基礎[4]。

3.2 工程地質

該項目工程位于長江漫灘區域，軟土地基面積較大，需要施工單位重視地基勘察工作，同時還需要自上而下整理地層。第一層，人工填土層。厚度范圍是0.50～6.79m，層高范圍是5.19～6.80m，其主要是由重粉質壤土構成，內部含有少量碎石，灰黃色。第二層，淤泥重粉質壤土層。厚度范圍1.40～8.20m，層高范圍2.89～5.50m，該層土質為灰色，流塑狀，內部含有少量泥炭質土。第三層，重粉質與中粉質壤土混合層。厚度范圍1.39～8.09m，層高范圍2.90～5.49m，土層為灰黃色，內部含有少量輕粉質，土層的壓縮性較差，可塑性較強。第四層，粉質黏土層。厚度范圍6.00～7.89m，層高范圍3.96～5.51m，土層為灰白色及棕黃色相間，內部含有少量鐵錳質結核。第五層，灰巖層，該層厚度為6m左右。

3.3 處理技術

3.3.1 排水固結法

該工程項目的拓建存在一定難度，為保證施工現場軟土地基符合施工要求，施工人員可以使用排水固結發對軟土地基進行加固處理。該技術的應用需要使用排水系統與加壓系統，具體施工不僅可以強化軟土地基的穩固性，還可以改善軟土地基不良現狀，提升軟土地基的滲透性。如果是對軟土地基進行真空預壓操作，施工人員需要優先在地基表層鋪設砂石，同時還需要清理排水管道，隨后利用封閉技術將其與空氣相隔離，避免出現薄膜未完全沒入軟土層的問題。最后，施工人員需要進行抽氣處理，以此創造良好真空環境，便于提升軟土地基加固處理效果[5]。

3.3.2 換土墊層法

在水利工程施工中，如果軟土地基存在變形隱患或承重力不足的問題，為保證地基能夠支撐水利建筑體，施工人員需要對軟土地基進行處理，常用的處理技術為換土墊層法，該技術可以將軟土地基中的土料進行替換，不僅可以起到加固土體的作用，還具有操作較為便捷的優勢，具體操作面見下圖2所示。為保證該技術的應用價值獲得充分發揮，替換土料的選擇十分重要，施工人員應選擇有機質含量小于5%的土料，且土料顆粒直徑應小于15mm，科學控制土料的含水量以及壓實密度等，以此可以提升墊層質量。在實際的施工過程中，如果涉及地下水位基坑的施工，施工人員需要優先將基坑內部積水排除干凈，同時需要保證墊層及墊層縫隙間距為500mm，隨后需要對接縫處進行夯實，以此封堵對接縫，防止出現滲漏問題[6]。待換土墊層施工完成之后，施工人員可以使用環刀法采取土樣，每層土質都需要采取一定量土樣進行試驗檢測。

圖2換土墊層法平面

4 結語

軟土地基是水利工程施工的重要流程，為確保水利工程軟土地基施工的安全性以及穩定性，施工前期施工及設計人員需要開展地基勘察工作，即對施工現場的軟土地基進行全面勘測，具體勘測工作人員需要掌握地質測繪、布設勘探點以及物理力學參數等要點。與此同時，工作人員還需要掌握相關處理技術，例如旋噴法、強夯法、樁基技術、換填技術以及化學固結技術等，熟練掌握各技術要點，在實際的施工中合理選擇使用各種處理技術，重在提升軟土地基施工質量。