水利工程软土地基勘察及处理技术分析

杨柱源

（安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司，安徽合肥 230000）

水利工程的实施可以促进我国整体发展，与人们的生活存在紧密联系。为了确保水利工程的顺利实施，需要在工程建设前对周边地质环境进行全面勘探。地基勘察工作是水利工程建立的基础，也是其质量的保障，应科学使用科学技术及经验对地质进行勘测并配合。

1 软土地基勘察处理技术在水利工程中运用的意义

水利工程建设对我国稳定发展具有较大意义，利于各种工程项目有序开展，达到水力发电、防洪、航运的作用，为我国各农作物的种植提供有效灌溉，促进其生长。水利工程都是在稳定地基的基础上进行建设并运行，如果在没有确保其稳固的情况下就开展工程建设工作，不仅会在建设过程中由于地质问题阻碍其进行、耽误工程进度，还会在建设完成后的使用中无法保证其正常提供能源，达不到预期，失去工程修建的意义。因此良好的地基是修建工程的重要步骤，为了实现其地基稳定，需要在工程实施前对地基进行全面勘察，地质的复杂程度及变化都会对工程建设进度及质量造成影响。为了避免这些外在因素对工程建设作业造成阻碍，应做好软土地基的勘察工作，对所得到的数据进行整理分析，对可能造成影响的隐患进行技术处理。地质勘测工作是水利工程顺利建设的重要基础，也是保证质量的重要前提。对软土地基的有效勘察及数据分析并进行相应的技术处理是工程建设的依据，具有重要意义。

2 软土地基勘察要点

2.1 地质测绘

在软土地基的勘探中，应对收集的地质数据进行全面分析，不仅要对软土层的地质进行探讨，还要注意冲洪积及滨海沉积等情况。例如在沿海地区水利工程的实施中，应对其分布的冲洪积内的软土层淤泥进行考察，淤泥大多出现在河床附近且肉眼可见。如果软土层层基较厚，可以根据先前工程中对其进行钻孔处理，但钻孔深度应在地质测绘并得出其数据后再实施，以避免钻孔未穿透淤泥的情况发生，确保后续工程的顺利进行。

2.2 勘探点布置

在水利工程的实施过程中，应事先对当地的地质进行检测，并根据工程的实施阶段建立适合的勘探点，在沿海周边，其土质大多为淤泥软土，所以地基的勘测要点应以软土为主，根据该地区软土的分布情况及软土层的厚度，适当对勘探点进行加密放置，孔深也应严格按照规范要求并给出设计方案时再进行加深处理，之后再对其周边土质进行取样展开试验。

2.3 物理力学参数

在进行水利工程软土地基勘测的过程中，应对原位测试、土工试验并结合当地的工程实施案例，采取相符合的方式及技术进行数据的收集，并对其参数综合取值。在进行软土取样时，确保其周边软土不受破坏，并对所取样本进行原状蜡封处理，第一时间送往实验室，以保证所取样本与其土层的参数大体相同。

物理力学参数的获取以其试验结果为前提，根据实际的工作环境及试验条件进行适当调整，并提出软土地基地质的建议值，同时对软土层在垂直与水平的各个参数进行分段处理。根据以往对软土地基勘查中的数据可知，软土的水平方向和垂直方向的差别较大，这是由于土壤会在其自身重力下使土体具有固结性，下埋的程度越深，含水量就越少，稳定性越强，因此在物理力学方面较上层部分良好。

3 水利工程软土地基处理技术

3.1 工程概况

以某工业园沿河山泵站为研究对象，其拓建目标的排水流量为18.5 m3/s，要求其雨水排进附近水闸直至汇入长江。该山泵房原始厂房宽度为8.5 m，总机段长度为23.7 m，5台轴流泵呈一字形有序排列。

可以根据其结构条件对山泵站的软土地基进行技术处理实现山泵的拓建。拓建过程中在河沿山泵站放置5台轴流泵并配有合适的电机，其装机总容量为5×330 kW。该工程的拓建主要以引水渠、河沿山泵站、变电站等建筑构成。通过对其软土地基勘测的数据收集和全面分析，选择较为合适的处理技术，通过换土回填对旋喷柱进行施工、换土垫层法以及排水固结法的手段加固软土地基的稳定性，为山泵的拓建奠定基础，确保实施过程的顺利进行，提高安全保障。

3.2 工程地质

该山泵站在长江漫滩附近，对其软土地基的勘探数据进行分析，从上至下整理地层。

第一层为人工填土，主要由重粉质壤土构成，掺有少量碎石，颜色为灰黄，具有可塑性，厚度0.51～6.8 m，层高为5.21～6.74 m。

第二层的土质为淤泥重粉质壤土，颜色为灰，掺有少量泥炭质土，流塑状，局部区域可塑，厚度约在1.41～8.10 m之间，层高2.91～5.47 m之间。

第三层重粉质中掺杂中粉质壤土，局部为轻粉质，大体呈灰黄色，具有可塑性，压缩性略差，层厚1.41～8.11 m，层高2.91～5.47 m。

第四层为粉质黏土，在一些部分掺杂粉质壤土，棕黄色与灰白色相间，呈可塑状，在其土质中含有铁锰质结核，压缩性适中，该层厚度为6.00～7.95 m，层高3.93～5.43 m。

最后一层即为灰岩，最大可揭露厚度为6 m。

3.3 换土回填法

换土回填是水利工程建设时对土质技术处理的最常用方法之一，对原有土地的地质进行勘察并分析，通过改变其桩身承受能力和土地结构，提高软土地基的承重能力并加固其稳定性，使软体地基在工程建设时得以高效利用。

由于二层上方建有控制闸，该层土质为淤泥质重粉质土壤，含有少量的泥炭土质，稳定性较差，该层土质的承重能力低，无法满足其承载需求，需要对该层地基进行加固技术的处理。

根据试验，该层可以利用换土回填的处理方法进行粉喷桩的实施，并对地基承载能力进行计算：

式中：fspk——复合地基承载力特征值；Ra——单桩竖向承载力特征值（kPa）；m——面积置换率；β——承载力折减系数，取0.30；fsk——处理后桩间土承载力特征值，一般为自然地基承载特征力即60 kPa。

在建基面以上1 m左右的地方对基坑实行挖土处理，用大功率的推土机将表层压实，形成粉喷桩施工的平台，根据软土地质勘察数据放置粉喷桩。用石灰粉在每根桩的中心部位做好标记，粉喷桩要在地下水位稳定后进行，以免水的浸泡对成桩造成影响。在施工过程中，严格桩体的孔位及进灰量，对于已经完成施工的粉喷注随机抽查，对其承载能力进行测试，如果出现不合格桩柱应及时补桩。

3.4 换土垫层法

如果在软土地基产生变形或其承重能力不足以满足支撑建筑时，可以采用换土垫层的处理技术，在工程建设的过程中，可以使用其他土料等方式对土地的土质进行替换，操作方式简单且具有显著的加固稳定效果，如图1所示。

图1 换土垫层法平面

在土料的选择上要确保其有机质的含量低于5%，颗粒的大小控制在15 mm以内。通过对软土地基的勘察并实践确定其干密度及含水量，并以所得到的结果作为检测垫层质量的标准。在实施过程中应注意土料铺设前要对铺设槽进行检验，土料碾压前的含水量要接近标准含水率。对于垫土的厚度应根据实际需求进行。如果在地下水位的基坑进行作业时，应当及时排水，垫层与垫层缝隙间距控制在500 mm，并对接缝处进行夯压处理。完成施工后，利用环刀法在2/3的位置对每层土质进行取样，大约每3 处/100m2。

3.5 排水固结法

在山泵站的拓建实施中，如若软土地基出现不符合规定的沉淀或其稳固性减弱的情况时，可以采用排水固结的处理技术。实施时利用排水系统和加压系统，改善软土地基的下沉情况，增加其稳定性。排水固结法的实施可以改善软土地质的透水性，增加软土地基水分的渗出，利用加压的方法，通过降水力压的方式对地基进行增压处理。

对软土地基进行真空预压时，需要在地基表层进行砂垫层的铺设，对排水管道进行埋没处理，通过对其利用封闭膜的封闭技术，实现与空气隔绝的目的，确保薄膜完全没入软土中，再对其内空气进行抽气处理，实现良好的真空环境，加固地基的承重能力。

可以利用超载预压的方式对软土地基内的黏土进行处理，保证处理效果，但实施时应考虑超载的重量及时间，如果超载重量不足以达到软土地基的加压效果或超载时间过短，都会对地基预压造成影响。也可以利用化学固结法的处理技术利用化学药剂对软土地基进行加固，使其达到一定的稳定性，为山泵站的拓建奠定稳固的地基，推进实施过程的稳定进行。

4 结语

水利工程的建设是推动我国发展的重要工程，其质量不仅可以为国民的农业发展等提供基础，还可以为我国依靠水利工程进行发电等作业提供保障。因此在水利工程建设时，应对其周边地质进行严格勘测，确保其数据的可靠性，并根据所得数据对水利工程实施相应的技术处理，实现工程建设的顺利开展。