关于水利工程软土地基勘察及处理技术探讨

陈安乐

(甘肃省张掖市甘兰水利水电建筑设计院，甘肃 张掖 734000)

水利工程属于基础性工程，其施工涉及软土地基的勘察工作，为保证工程施工质量，提升工程施工的稳定性以及安全性等，施工前期施工单位需要重视软土地基勘察工作的开展。常规情况下，水利工程的施工规模较大，施工周围环境较为复杂，为确保施工方案以及工程图纸设计的科学性以及可行性等，设计团队与施工人员需要做好地质勘察工作，详细测量以及绘制地形图纸，记录勘察各类数据信息，以便于水利工程施工结构的科学设计，保证工程建设质量，延长工程使用寿命。

1 水利工程软土地基勘察要点分析

1.1 地质测绘

在我国，不同于北方，南方某区域的平原以及近海地带多淤泥质土软土层，政府相关部门以及企业等若想在该区域建设水利工程，需要专业人士在施工前期对该区域的软土地基情况进行勘察，优先确保该区域是否适合开展水利工程建设，随后还需要依据相关勘察数据信息完成水利工程施工图纸的设计。在软土地基勘察阶段，工作人员需要掌握地质测绘要点。因淤泥软土层的厚度较大，所以会增加水利工程难度，且容易留下诸多施工管理问题，影响工程正常施工进度。为此，水利工程施工前期的地质测绘工作必不可少，工作人员需要认真对待。地质测绘主要包括地物测绘、植被土质测绘、地形测绘(见下图1所示)、水下地形测量以及横纵断面测绘等，工作人员需要详细记录各种测绘数据，同时还需要精准绘制出相关图纸，尽可能减少测绘误差，提升地质测绘的精准度。

1.2 布设勘探点

软土地基勘察工作开展之前，工作人员需要优先完成勘探点的布设工作，在实际的施工现场，各阶段勘察内容及注意事项各不相同，工作人员需要分区域且有针对性的布设勘探点，同时还需要搜集相关工程施工地质勘察资料以供参考，最后综合各类资料以及现场地质勘察结果确定勘探点布设位置。如果是在沿海区域，施工现场土质为特殊性岩土，例如淤泥软土或填土等，在布设勘探点的工作中，软土地基分布较为密集的区域需要额外增设多个勘探点，同时还需要适当增加勘探点孔洞深度，随后依据相关操作要求开展土工实验，进一步完成原位测试任务。常规情况下，勘探点的钻孔深度宜在10m左右，如果是在平原区，钻孔深度应大于10m；如果是剖面勘探点的布设，各勘探点的布设间距应大于100m，河床位置需要布设2个以上勘探点。

1.3 物理力学参数

水利工程施工中软土地基的勘察工作属于关键性流程，为保证勘探数据信息真实、准确，工作人员需要科学选择各种勘探及检测方式的同时，还可以考虑综合使用多种方式进行检测试验，以便于能够获得综合性参数值。在土样的采集阶段，取样过程中工作人员需要尽量保证土层的稳定性以及完整性等，尽量减少对土层的扰动，待取样结束之后，土样需要立刻装袋进行封存，避免在土样检测之前受环境因素干扰致使土样性质发生改变[1]。通过对土样的试验检测，工作人员可以获得与软土地基相关的各项物理力学参数，随后依据水利工程实际施工要求、施工现场环境条件以及试验环境等对施工方案进行适当调整与优化。与此同时，工作人员还需要通过对软土层水平垂直方向参数变化的分析，合理划分施工区域，依据土层自身重力科学控制土层含水量。

2 水利工程软土地基处理技术介绍

2.1 旋喷法

旋喷法是水利工程软土地基施工的常见技术，方法的实施需要使用旋喷设备。在实际的软土地基处理过程中，该方法的使用可以提升软土地基强度、承载力以及抗渗性等。施工中，工作人员利用旋喷设备完成旋喷桩的施工，而旋喷桩可以利用旋喷注浆管以及喷头钻等将混凝土灌注至软土层当中，以此破坏土体，致使注入的混凝土浆液能够与原土体进行有效融合，待混凝土浆液凝固之后，便会起到加固土体的作用。该施工过程中需要注意的是混凝土浆液灌注时需要较快速度，其是保证混凝土浆液灌注效果的关键。与此同时，旋喷法不适合应用于有机物含量较高的软土土层。技术应用原理介绍如下：旋喷桩上安装注浆管，当注浆管放置土层一定深度之后缓慢进行提升，此期间喷嘴应时刻保持转动。

2.2 强夯法

软土地基的处理较为专业，为保证处理质量，施工人员需要依照软土土体结构及性质科学选择处理方法。如果软土地基的土质为沙土或黄土，施工人员可以选择使用强夯法进行处理，该方法的夯实效果较为明显。该方法实际应用过程中需要使用夯实锤，而夯实锤的使用具有一定标准，受夯实锤作用力的影响，软土地基的处理会更加牢固。我国著名的南水北调工程施工过程中，某区域的施工涉及软土地基的加固处理，该施工区域属于粘砂多层构造，主要的施工方法是半填半挖法，具体挖方深度在8.5m左右，因该施工区域沙壤土较多，且土体属于重砂壤，所以较为适合使用强夯法处理软土地基。施工过程中，施工人员需要使用夯实锤锤击至少4遍，每遍需锤击3000kN·m左右，前三遍夯锤落距为15m，最后一遍夯锤落距为5m[2]。

2.3 桩基技术

水利工程施工中，针对于软土地基的处理，常用的技术之一是桩基技术，该技术较为适合应用于淤泥较厚的软土层区域。传统的桩基技术应用主要使用的是木桩，随着施工技术的不断发展，现如今桩基技术的应用已经是混凝土桩代替木桩，技术应用效果明显提升，常见的混凝土桩基施工技术为混凝土搅拌桩施工。该技术的应用操作介绍如下：首先，施工人员需要借助钻孔设备在淤泥内打孔，随后将管道插入孔内，通过管道将混凝土灌注至淤泥孔中，经过充分的搅拌之后混凝土会与土体融为一体，待混凝土凝固之后，软土土体会随之变硬，以此可以实现加固土体的效果，提升软土地基的承载力以及稳固性等，其属于是加固软土地基的有效方式之一。除此之外，如果水利工程施工现场的软土厚度较大、软土含水量较高以及分布较广等，施工人员应该优选桩基技术进行加固。

2.4 换填技术

水利工程施工现场软土地基的存在较为常见，因软土地基自身具有不稳固的特点，所以不利于水利工程施工安全性的提升，为此，部分施工单位会选择使用换填技术将软土层部分软土进行替换，以此提升施工现场软土地基的稳固性。在软土地基施工过程中，施工人员需要先将原有的软土层挖开，随后使用部分透水性良好以及硬度较高材料将软土进行替换，常用的换填材料有卵石以及砂石等，随后施工人员需要借助大型碾压设备对该区域进行反复碾压，以此确保该区域土质被压实，提升地基强度以及稳固性等[3]。通过换填技术的应用，软土地基的承载力明显提升，其有助于为后期水利工程的施工打下良好基础，且可以有效防止后期施工出现地基沉降或膨胀等安全隐患。

2.5 化学固结技术

化学固结技术属于一种加固方式，主要是利用化学制剂对软土地基进行加固处理，具体的处理方式介绍如下：1)深层搅拌法。工作人员需要将化学固化剂倒入土层当中，随后进行充分搅拌，致使土层与化学固化剂融为一体，以此实现加固软土地基的目标；2)灌浆法。该方法的实践应用了电化学原理，通过固结剂的添加可以对软土地基结构进行改善，其有助于减少软土地基间隙。如果加入固结剂之后软土层还存在间隙，则工作人员需要加入适量固化浆液，以此消除软土地基间隙；3)高压喷射注浆。其是灌浆法的升级版，即在灌浆过程中需要使用高压设备，该设备能够将固化浆液喷射至软土地基深层，有助于提升固化浆液与土体的融合性，增强固化效果。

3 水利工程软土地基处理技术案例

3.1 工程概况

某省市工业园沿河山泵站属于常规性的水利工程项目，山泵房原建筑宽度为8.5m，机段总长度为23.7m，此次工程施工属于拓建项目，拓建排水量需要达到18.5m3/s，降水雨量需要统一排放至附近水闸，最后汇入至长江流域。该山泵站位于软土地基之上，为保证项目拓建的安全性以及稳定性等，施工人员需要对该区域的软土地基进行处理。工程项目拓建期间，河沿山泵站基地需要准备5台轴流泵及相配套电机，各设备的装机总容量需要达到5×330kW。此外，该项目的拓建内容包括变电站建设、引水渠修建以及河沿山泵站施工等，施工前施工人员需要对施工现场软土地基进行勘察，合理选择加固技术对软土地基进行加固处理，以此提升软土地基的稳固性，为山泵站的拓建打下坚实基础[4]。

3.2 工程地质

该项目工程位于长江漫滩区域，软土地基面积较大，需要施工单位重视地基勘察工作，同时还需要自上而下整理地层。第一层，人工填土层。厚度范围是0.50～6.79m，层高范围是5.19～6.80m，其主要是由重粉质壤土构成，内部含有少量碎石，灰黄色。第二层，淤泥重粉质壤土层。厚度范围1.40～8.20m，层高范围2.89～5.50m，该层土质为灰色，流塑状，内部含有少量泥炭质土。第三层，重粉质与中粉质壤土混合层。厚度范围1.39～8.09m，层高范围2.90～5.49m，土层为灰黄色，内部含有少量轻粉质，土层的压缩性较差，可塑性较强。第四层，粉质黏土层。厚度范围6.00～7.89m，层高范围3.96～5.51m，土层为灰白色及棕黄色相间，内部含有少量铁锰质结核。第五层，灰岩层，该层厚度为6m左右。

3.3 处理技术

3.3.1 排水固结法

该工程项目的拓建存在一定难度，为保证施工现场软土地基符合施工要求，施工人员可以使用排水固结发对软土地基进行加固处理。该技术的应用需要使用排水系统与加压系统，具体施工不仅可以强化软土地基的稳固性，还可以改善软土地基不良现状，提升软土地基的渗透性。如果是对软土地基进行真空预压操作，施工人员需要优先在地基表层铺设砂石，同时还需要清理排水管道，随后利用封闭技术将其与空气相隔离，避免出现薄膜未完全没入软土层的问题。最后，施工人员需要进行抽气处理，以此创造良好真空环境，便于提升软土地基加固处理效果[5]。

3.3.2 换土垫层法

在水利工程施工中，如果软土地基存在变形隐患或承重力不足的问题，为保证地基能够支撑水利建筑体，施工人员需要对软土地基进行处理，常用的处理技术为换土垫层法，该技术可以将软土地基中的土料进行替换，不仅可以起到加固土体的作用，还具有操作较为便捷的优势，具体操作面见下图2所示。为保证该技术的应用价值获得充分发挥，替换土料的选择十分重要，施工人员应选择有机质含量小于5%的土料，且土料颗粒直径应小于15mm，科学控制土料的含水量以及压实密度等，以此可以提升垫层质量。在实际的施工过程中，如果涉及地下水位基坑的施工，施工人员需要优先将基坑内部积水排除干净，同时需要保证垫层及垫层缝隙间距为500mm，随后需要对接缝处进行夯实，以此封堵对接缝，防止出现渗漏问题[6]。待换土垫层施工完成之后，施工人员可以使用环刀法采取土样，每层土质都需要采取一定量土样进行试验检测。

图2换土垫层法平面

4 结语

软土地基是水利工程施工的重要流程，为确保水利工程软土地基施工的安全性以及稳定性，施工前期施工及设计人员需要开展地基勘察工作，即对施工现场的软土地基进行全面勘测，具体勘测工作人员需要掌握地质测绘、布设勘探点以及物理力学参数等要点。与此同时，工作人员还需要掌握相关处理技术，例如旋喷法、强夯法、桩基技术、换填技术以及化学固结技术等，熟练掌握各技术要点，在实际的施工中合理选择使用各种处理技术，重在提升软土地基施工质量。