水利工程軟土地基勘察及處理技術(shù)

張舶航 朱穎 張玉婷 武磊

摘?要：水利工程建設是關(guān)系國計民生的重要工程項目，與社會大眾日常生活息息相關(guān)。為確保水利工程建設項目順利開展，就需要在施工前期做好對水利工程所處建設場地地質(zhì)環(huán)境的全面勘察與處理工作，以免水利工程后期使用運行環(huán)節(jié)中出現(xiàn)地質(zhì)問題，影響使用效果。從這一角度上來說，做好水利工程軟土地基勘察與處理技術(shù)，對水利工程建設質(zhì)量的提升有積極意義與價值。文章即嘗試對軟土地基基礎特點進行分析，然后指出在水利工程軟土地基勘察處理方面的關(guān)鍵要點，指出需要通過地質(zhì)測繪、勘探點布置以及參數(shù)計算的方式，確保水利工程軟土地基基礎勘察工作的有效開展。同時配合勘察結(jié)果采取針對性的技術(shù)措施對軟土地基基礎進行針對性處理，對換填技術(shù)、墊層技術(shù)、加筋技術(shù)以及加載預壓技術(shù)在軟土地基處理中的應用內(nèi)容進行分析，旨在進一步優(yōu)化軟土地基處理質(zhì)量，為水利工程項目建設質(zhì)量的提升奠定基礎，值得引起業(yè)內(nèi)關(guān)注。

關(guān)鍵詞：水利工程；軟土地基；勘察；處理

Investigation?and?Treatment?Technology

of?Soft?Soil?Foundation?in?Water?Conservancy?Engineering

Zhang?Bohang?Zhu?Ying?Zhang?Yuting?Wu?Lei

Jiangsu?Engineering?Survey?and?Research?Institute?Co.，Ltd.?JiangsuYangzhou?225007

Abstract：Water?conservancy?engineering?construction?is?an?important?engineering?project?related?to?the?national?economy?and?people's?livelihood，and?is?closely?related?to?the?daily?life?of?the?general?public.To?ensure?the?smooth?implementation?of?water?conservancy?engineering?construction?projects，it?is?necessary?to?conduct?a?comprehensive?survey?and?treatment?of?the?geological?environment?of?the?construction?site?where?the?water?conservancy?engineering?is?located?in?the?early?stages?of?construction，in?order?to?avoid?geological?problems?that?may?affect?the?effectiveness?of?the?later?use?and?operation?of?the?water?conservancy?engineering.From?this?perspective，doing?a?good?job?in the?investigation?and?treatment?technology?of?soft?soil?foundation?in?hydraulic?engineering?has?positive?significance?and?value?for?improving?the?quality?of?hydraulic?engineering?construction.The?article?attempts?to?analyze?the?characteristics?of?soft?soil?foundation，and?then?points?out?the?key?points?in?the?investigation?and?treatment?of?soft?soil?foundation?in?hydraulic?engineering.It?points?out?that?geological?surveying，exploration?point?layout，and?parameter?calculation?are?necessary?to?ensure?the?effective?implementation?of?soft?soil?foundation?investigation?work?in?hydraulic?engineering.At?the?same?time，in?conjunction?with?the?survey?results，targeted?technical?measures?are?taken?to?treat?the?soft?soil?foundation.The?application?content?of?replacement?and?filling?technology，cushion?technology，reinforcement?technology，and?loading?preloading?technology?in?soft?soil?foundation?treatment?is?analyzed，with?the?aim?of?further?optimizing?the?quality?of?soft?soil?foundation?treatment?and?laying?the?foundation?for?improving?the?construction?quality?of?water?conservancy?projects，which?is?worthy?of?industry?attention.

Keywords：water?conservancy?engineering；Soft?soil?foundation；Survey；handle

既往大量工程實踐經(jīng)驗表明，為確保水利工程建設質(zhì)量以及施工技術(shù)要求達到滿意狀態(tài)，就必須在施工前期做好對水利工程建設現(xiàn)場的地質(zhì)勘察工作，幫助施工人員全面了解工程建設所處場地的地質(zhì)地貌特點，基于此對水利工程施工方案進行合理制定與優(yōu)化，以確保設計方案科學性水平，同時積極應對水利工程建設中所可能出現(xiàn)的一系列問題。軟土地基基礎作為一種獨特地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，具有透水性差、壓縮性高、沉降速度快以及結(jié)構(gòu)不均勻性等特點，若不及時予以處理可能導致水利工程建設質(zhì)量大打折扣。考慮到軟土地基基礎對水利工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及安全性的重要影響，相關(guān)人員必須高度重視軟土地基勘察工作的開展，并配合勘察結(jié)果采取針對性的技術(shù)措施對軟土地基基礎進行針對性處理，以確保水利工程施工質(zhì)量達到理想狀態(tài)。以下即嘗試就水利工程軟土地基勘察以及處理的關(guān)鍵問題進行分析與探討。

1?軟土地基特點

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，水利工程建設數(shù)量持續(xù)增多，建設規(guī)模進行性擴大，部分水利工程項目施工期間會遭遇軟土地基問題，若不及時進行勘察與處理，可能導致水利工程施工效果大打折扣，加強對水利工程軟土地基的勘察質(zhì)量以及技術(shù)處理措施，對進一步提高水利工程施工質(zhì)量，提高其穩(wěn)固性水平有重要意義。具體而言，在水利工程施工期間遭遇軟土地基具有以下幾個方面的特點：

1.1?透水性差

軟土地基基礎自身缺乏良好的透水性能，尤其對水利工程施工中地基基礎排水工程管控有嚴格要求，以提高透水性改善軟土地基基礎的承載能力以及穩(wěn)固性。此項處理措施需要投入大量人力物力參與其中，且存在施工周期長的特點，工程成本高。

1.2?壓縮性高

受外部壓力性因素影響，導致軟土地基呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)變形問題，壓縮性明顯。水利工程在遭遇軟土地基后需要加強壓縮性能方面的處理工作，避免在水利工程施工以及后期使用中出現(xiàn)坍塌或其他質(zhì)量問題。

1.3?沉降速度快

水利工程軟土地基基礎強度水平不足，加上土質(zhì)密度偏低，伴隨承載力的增加導致不均勻沉降問題的產(chǎn)生，且既往工程經(jīng)驗表明，隨著承載力的持續(xù)上升，沉降速度有加快趨勢，會對軟土地基基礎處理質(zhì)量產(chǎn)生重要不良影響。

1.4?結(jié)構(gòu)不均勻

軟土地基基礎自身存在結(jié)構(gòu)不均勻性的特點與問題，受軟土地基基礎土質(zhì)密度低以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差等因素影響，導致軟土地基在正常使用與處理過程中承載力對軟土地基結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重要影響，導致沉降或坍塌問題的發(fā)生。

2?水利工程軟土地基勘察要點

2.1?地質(zhì)測繪要點

在對地質(zhì)測繪問題進行分析的過程中，需要加強對水利工程所處地理位置地質(zhì)特征的深入分析。如平原、近海區(qū)域、海陸交接區(qū)域等不同地質(zhì)條件下土壤中所含的有機物質(zhì)、淤泥等軟土層的具體情況存在較大差異，河灘、河床處于較大厚度的軟土地基層中，給水利工程施工作業(yè)開展帶來一定問題與難度。因此，施工前期必須積極開展面向水利工程建設施工現(xiàn)場的地質(zhì)測繪工作，及時了解水利工程施工區(qū)域內(nèi)的軟土地基分布情況、土質(zhì)特征以及分布面積等內(nèi)容，形成專業(yè)的地質(zhì)勘察報告，為施工方案的合理優(yōu)化奠定基礎。

2.2?勘探點布置

在勘察工作實施期間，不同階段所展開勘探工作以及關(guān)鍵要點存在一定的差異性。工作人員需要在水利工程施工前對軟土地基相關(guān)區(qū)域以及類似工程地質(zhì)資料信息進行全面收集與歸納，結(jié)合水利工程建設特點制定針對性的勘察任務，對勘察點進行合理布置，并考慮水利工程所處地理位置以及特殊性，確定勘察點的設置深度，以確保勘察點勘察工作順利開展，并真實反映軟土地基現(xiàn)場實際情況。

2.3?參數(shù)計算

在水利工程勘察工作開展期間會得到一系列參數(shù)信息，這部分信息的應用會直接對水利工程施工質(zhì)量以及軟土地基處理技術(shù)應用情況產(chǎn)生直接影響，因此必須加強對勘察數(shù)據(jù)的精準性管理。在一系列勘察實驗工作開展期間，工作人員需要充分明確水利工程施工區(qū)域軟土地基的物理力學參數(shù)特征，與實際工程環(huán)境以及勘察實驗條件相結(jié)合，對軟土地基基礎特征進行全面總結(jié)，得到科學有效的結(jié)論。同時，考慮到軟土地基結(jié)構(gòu)會受上部荷載重量以及自重因素的影響，而導致沉降固結(jié)問題的產(chǎn)生。一般情況下軟土地基基礎所處的深度越深，意味著土層穩(wěn)定性越好，且土層內(nèi)含水量會呈現(xiàn)出一定的下降趨勢。在勘察作業(yè)人員對軟土地基基礎土層信息數(shù)據(jù)進行采集期間，需要盡可能減少對土層的擾動，采樣作業(yè)結(jié)束后需要立即進行密封處理，以免對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

3?水利工程軟土地基處理技術(shù)

3.1?換填技術(shù)

換填技術(shù)是水利工程軟土地基基礎處理中最常見的技術(shù)類型之一，換填技術(shù)的核心工作原理是借助于對伸縮性差且抗剪力較高原材料的合理應用，對原有軟土層激進型替換，以此種方式達到提高軟土地基基礎荷載承載力的目的。結(jié)合既往工程經(jīng)驗來看，換填技術(shù)對凍土層、暗溝、淤泥質(zhì)土等區(qū)域內(nèi)的水利工程施工項目有良好適用性。并且，受不同材料類型以及用途差異性因素的影響，導致水利工程軟土地基基礎處理施工中需要充分結(jié)合工程土質(zhì)特點，對處理技術(shù)進行合理選擇。

3.2?墊層技術(shù)

在對水利工程軟土地基基礎進行處理期間，除對換填技術(shù)的應用以外，還涉及應用墊層技術(shù)以鞏固水利工程軟土地基建設質(zhì)量的目的。在墊層技術(shù)應用期間，所涉及的處理原材料包括沙壤土、砂石以及水泥土等，在應用前需要對軟土地基基礎進行壓實處理，以改變原有地基基礎形狀為目標，促進地基基礎強度以及承載力水平的提升，通過此種方式優(yōu)化水利工程軟土地基基礎的抗壓縮性能。在對墊層技術(shù)進行應用期間，首先需要對軟土地基基礎底部較軟土層進行挖除，選擇強度更高且質(zhì)地優(yōu)良的材料進行填充，其間所選擇材料包括碎石、煤矸石以及砂石等。填充期間需要對填充材料進行平均分配，持續(xù)對軟土地基基礎進行壓實處理，以增加土層密實度，確保地基結(jié)構(gòu)形成質(zhì)量更為理想。該技術(shù)應用過程中具有分解原有軟土地基基礎壓力的效果，可以避免土層沉降問題的產(chǎn)生，促進軟土地基基礎承載能力的提升，兼具良好的防滲透效果。目前技術(shù)條件支持下，多針對土層較薄軟土地基基礎工程項目應用此項技術(shù)處理，以達到滿意的處理效果。

3.3?加筋處理技術(shù)

水利工程施工項目所遭遇軟土地基的情況下存在一定共性，以含砂礫材料土層分布廣泛為主要特征，在地基土質(zhì)持續(xù)變化背景下導致砂礫質(zhì)量也呈現(xiàn)出相應的變化趨勢，隨著時間延長導致工程變形問題的產(chǎn)生。因此，為解決該問題對軟土地基基礎所產(chǎn)生影響，就需要選擇更高強度的材料添加到軟土地基基礎中，以達到提高地基強度水平的目的。在高強度材料填充至地基土層后，會導致軟土地基基礎中原有砂礫與對所填充材料產(chǎn)生摩擦力，最終通過交互式融合的方式導致全新土層物質(zhì)的產(chǎn)生。這種土層物質(zhì)具有良好的穩(wěn)定性與強度水平，變形風險低，可符合現(xiàn)行技術(shù)標準要求。另外，在加筋技術(shù)處理期間，可以嘗試在軟土地基基礎上表面鋪設一層新的砂石，然后將其他原材料鋪設在砂石層表面上。通過此種方式，在水利工程承受較大外力作用影響的情況下，對砂石層形狀進行合理調(diào)節(jié)與修改，以達到保護下方地基基礎的目的。

3.4?加載預壓技術(shù)

水利工程項目建設期間所采取的軟土地基基礎處理技術(shù)豐富多樣，包括對加載預壓技術(shù)的合理應用。此項技術(shù)措施需要在水利工程項目建設施工作業(yè)正式開展前進行，受預壓作用力因素影響，使軟土地基基礎形成結(jié)構(gòu)更為緊密的關(guān)系，以促進強度水提升。既往經(jīng)驗中通常將軟土地基基礎加載預壓技術(shù)應用于建筑設施施工過程中，利用建筑物自身重量進行減壓處理。同時，可通過土層加固處理的方式對土體排水位置進行有效控制，將排水管道架設于土層部位，借助于排水板或普通沙井的方式支持排水功能的實現(xiàn)。其具體工作原理如下圖所示。

結(jié)語

眾所周知，水利工程施工呈現(xiàn)出一定的復雜性特征，且受地質(zhì)地貌因素影響，水利工程施工期間可能遭遇軟土地基問題，若不及時予以勘察處理，可能導致水利工程施工質(zhì)量受到影響。只有做好軟土地基基礎勘察工作，并對此類不良地質(zhì)條件進行針對性處理，才能夠有效降低水利工程建設安全隱患，對工程質(zhì)量的提升產(chǎn)生積極促進作用。在水利工程軟土地基基礎處理中，需要通過地質(zhì)測繪、勘探點布置以及參數(shù)計算的方式，確保水利工程軟土地基基礎勘察工作的有效開展。同時配合勘察結(jié)果采取針對性的技術(shù)措施對軟土地基基礎進行針對性處理，以確保水利工程施工質(zhì)量達到理想狀態(tài)。在此期間，工作人員需要掌握軟土地基基礎處理的關(guān)鍵要點，通過對換填技術(shù)、墊層技術(shù)、加筋技術(shù)以及加載預壓技術(shù)在軟土地基處理中的應用內(nèi)容進行分析，旨在進一步優(yōu)化軟土地基處理質(zhì)量，為水利工程項目建設質(zhì)量的提升奠定基礎，值得引起業(yè)內(nèi)關(guān)注。

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作者簡介：張舶航（1991—?），男，漢族，江蘇南京人，碩士，中級職稱（工程師），研究方向：勘察、巖土、檢測。