水利工程软土地基勘察及处理技术

郭万鹏，冯祯辉，曹风旭，黎 昱

(江苏省工程勘测研究院有限责任公司，江苏 扬州 225000)

0 引 言

随着我国经济的发展，水利工程项目数量和规模不断增加，水利工程项目实施过程中通常会遇到软土地基问题，该问题的存在可能对水利工程造成极为严重的危害。加强软土地基勘察并进行相应的技术处理，对于提高水利工程的安全性、稳定性具有重要作用，是提升水利工程项目质量的重要途径。

1 软土地基特点分析

水利工程项目中存在的软土地基通常具有以下几方面特点：

(1)透水性不良。软土地基自身的透水性能极差，因此需要加强地基排水方面的工程质量管控，提升软土地基的承载能力以及稳固性。此项工作的开展需要耗费较大的人力、物力以及财力，并且施工周期较长，工程成本较高。

(2)压缩性较高。软土地基承受外界压力作用后，会造成自身结构变形，出现较强的压缩现象。在施工过程中，需要加强压缩性能方面的处理工作，以防工程使用过程中发生坍塌等严重事故。

(3)具有较快的沉降速度。软土地基强度差，土质密度低，随着承载力的不断增加会发生沉降现象，且会随承载力的加大而出现沉降速度的加快。

(4)结构不均匀。软土地基自身结构存在着明显的不均匀现象，主要受到结构强调差、土质密度低等方面的因素影响，在使用过程中承载力会破坏软土地基的结构，发生严重的坍塌或沉降等现象。

2 项目概况及施工流程分析

2.1 项目概况

本文以某市水产围场堤坝的加固工程项目为例。该项目软土地基厚度为1.0～6.4 m，形态是软流塑及饱和特点，分布于项目所有部位。顶板埋深为0～4.1 m。经勘察得知，软土地基中有机质含量为4.2%左右，属于软弱基础范畴。

2.2 项目施工流程图

项目施工的流程如图1所示。

图1 项目施工流程图

3 水利工程软土地基勘察要点探析

3.1地质测绘要点分析

在进行地质测绘要点分析过程中，需要加强对水利工程所在具体地理位置的地质特性方面的研究与考虑。比如平原和近海区域，第四系陆相冲洪积层、海陆交接区域、滨海相沉积区域地质土壤中所含的有机物质、淤泥等软土层的具体情况的差异较大；而河床、河滩等处存在厚度较大的淤泥软土层，会给水利工程施工带来较大的难度。因此，需要在施工前期开展地质测绘工作，对软土地基具体的分布区域、面积、土质情况等进行详细记录并形成地质勘探报告，用作确定施工方案的科学有效依据。

3.2 勘探点布置分析

水利工程施工过程中开展勘察工作，在不同的施工阶段所实施的勘察工作内容、关键点等均存在一定的差异性。首先，需要在施工前期做好水利工程涉及的相关区域以及类似工程等诸多方面的地质资料信息收集、梳理、分类和归纳。其次，结合具体的水利工程施工内容开展勘察工作任务的详细制定，确定具体的勘测点。最后，依据水利工程具体地理位置、特点等确定勘探点的设置深度、加深孔的具体深度数值等。

3.3 物理学相关参数计算

水利工程施工前期开展勘察工作得到的数据信息对于工程施工质量、技术应用具有重要的影响作用，因此需要加强勘察数据的精准性管理。需要通过开展多种勘察试验工作，对于从不同试验所获取的相关信息数据进行分析，明确施工区域软土地基的相关具体物理力学参数值，并在此基础之上结合实际工程环境、试验条件等进行进一步分析和总结。特别是对于软土地基的水平、垂直等方向参数的实际变化情况，需要加强分析并给出科学的分段结论。软土地基结构会受到自重、荷载重量等方面的影响发生沉降固结现象，通常情况下软土地基所处的深度越深，土层的稳定性会越好，并且土层中的含水量也越少。开展土样信息数据采集过程中，尽量不要扰动土层，完成取样工作之后需立即采取密封措施。

4 水利工程软土地基处理技术要点探析

4.1 换填技术要点

水利工程施工过程中，换填技术属于常用的技术类型。该技术是指使用抗剪力高、伸缩性差的原材料，对于原有的软土层进行替换，目的是提升工程地基的荷载承受力。该技术对于淤泥土质、暗沟、冻土层、古井等区域内的水利施工项目较为适用。换填技术应用过程中使用的原材料通常有砂石、垫层、碎石等，由于不同的材料所具有的特性以及用途不同，使用过程中需要依据具体工程土质特点进行合理选择。

4.2 垫层技术要点

软土地基处理技术除了换填技术外，还有垫层技术。该技术对于土层较薄的施工项目较为适用。垫层技术应用过程中使用的原材料包括水泥土、砂石、沙壤土等，在应用之前，需要对土层进行压实作业，以改变原有地基形状为目标，增强地基承载能力和强度，提升软土地基的抗压缩性能。应用垫层技术过程中，首先需要挖掉地基底部较软土层，选择具有更高强度且质地优良的材料进行填充，如图2所示。通常选用抗腐蚀性较强的填充材料，如煤矸石、砂石、碎石等。在填充过程中，需要平均分布填充材料并不断压实，增加土层密度，使其形成性能更加优良的地基结构。该技术的应用具有分解原有软土地基压力的效果，可以有效降低土层沉降现象的发生，提高了地基的承载能力，并且还具有防渗透效果。垫层技术通常应用在土层较薄的软土地基工程项目之中。

图2 垫层施工图

4.3 加筋技术要点

水利工程施工项目中存在的软土地基通常具有的共性特点就是含砂砾材料的土层较多，使得砂砾不断随地基土质的变形而变化，随着时间的推移造成工程变形。鉴于上述原因，需要在水利工程软土地基中添加具有更高强度的材料，来提升地基强度。当更高强度的材料被填充到地基土层之后，填充材料和原有的砂砾两者间会产生摩擦力，最终是两种材料进行融合，形成新的土层物质。该新土层物质具有更强的稳定性和更高的强度，不容易发生变形，进而可以达到国家相关技术标准的要求。除此之外，还可以在软土地的上层表面铺填一层新的砂石，然后再将其他原材料铺设在砂石层上面，这样当水利工程遭受到更大的外力作用后，其作用力主要改变的是砂石层的形状，从而对下方的地基起到保护作用。

4.4 加载预压技术要点

水利工程项目中常用的软土地基处理技术还有加载预压技术，该技术的应用需要在施工前期实施，可使软土地基在预压力的作用下变得更加紧密，从而提高土层强度。使用该技术之后，软土地基的土层变形承受力变强，强度更高。该技术通常应用于建筑设施的施工方面，利用建筑物自身重量实施加压。同时，需要要采取对土层加固的方法，来减少土体排水位置，具体实施操作是在土层部位架设排水管道，利用排水板或者普通的砂井来实施排水，如图3所示。

图3 加载预压技术图

5 结束语

水利工程施工具有一定的复杂性，软土地基是常见情况之一。将软土地基勘察以及处理技术应用在水利工程施工中，对于降低水利工程安全隐患、提升工程质量起到了重要的作用。通过本文分析可以得知，开展软土地基勘察作业需要加强地质测绘、勘探点布置、物理学相关参数计算等方面的工作。另外，本文通过对换填技术、垫层技术、加筋技术、加载预压技术四种技术的分析，进行了水利工程软土地基处理技术的应用探析。加强对水利工程软土地基处理环节的技术管理与质量控制，可以有效提升水利工程后期使用效果，保障水利工程质量。