水利工程軟土地基勘察及處理技術探討

沈鑒冰

（河南省豫北水利勘測設計院有限公司汕頭分公司，廣東 汕頭 515000）

水利工程無疑是利國利民的工程，與我們的日常生活也息息相關。為了保證整個工程建設的順利實施，需要在項目前期對周圍的地質(zhì)環(huán)境做好全面、嚴格、仔細的勘察。這在一定程度上可以避免后期施工中地質(zhì)問題的頻發(fā)，有利于項目的開展。同時，地基勘察也是水利工程的關鍵基礎，是工程質(zhì)量的有效保證。在當前我國水利工程建設水平迅速發(fā)展的背景下，需要我們利用先進的技術、科學的方法和積累的經(jīng)驗做好軟土地基的勘察，為我國水利工程的建設保駕護航。

1 軟土地基勘察概述

1.1 軟土地基概念

顧名思義，軟土地基指的是以軟弱土層為主，強度低、土質(zhì)松軟、含水量高、孔隙比大，呈流塑狀態(tài)的地基土體，在工程中一般指有機質(zhì)含量高的淤泥、淤泥質(zhì)土。其特點主要有以下幾個方面：（1）透水性低。由于土體內(nèi)含部分天然水的緣故，通常其透水系數(shù)k＜1（mm/d），透水性相當?shù)?，一旦受到較大荷載的作用會使地基的固結(jié)受到不利影響。（2）壓縮性高。軟土土體的壓縮系數(shù)大于0.5MPa-1，這在工程建設中往往會有沉降速度快、較大沉降及不均勻沉降等工程問題。（3）抗剪強度低。通常情況下，由于軟土含水量高飽和剪切粘聚力一般在4～12kPa，內(nèi)摩擦角在2～6°，抗剪性差，在受到相應荷載時，會出現(xiàn)剪切破壞，導致基礎沿滑動面位移而造成破壞。在水利工程實際工程施工過程中，圍堰或其他臨時性工程部位由于為臨時性工程，對基礎的處理措施不夠，容易導致產(chǎn)生滑動破壞。

1.2 軟土地基勘察要點

對于水利工程軟土地基的勘察要點主要有以下方面：（1）地質(zhì)測繪。以廣東省東南部地區(qū)為例，在廣東省東南部沿海地區(qū)，平原、近海地區(qū)上部普遍分布有第四系陸相沖洪積、濱海相沉積及海陸交互相沉積的有機質(zhì)淤泥、淤泥質(zhì)土軟土層，其中沖洪積、濱海沉積的淤泥軟土層多可在河床、灘地等處肉眼可見，且根據(jù)地區(qū)工程經(jīng)驗，軟土層層厚多較大，以往工程經(jīng)驗里沿海一海堤工程中存在鉆孔有效控制深度45m未鉆穿淤泥、淤泥質(zhì)土軟土層。因此在前期勘察過程中，應進行充分的地質(zhì)測繪工作，將軟土分布或可能存在的區(qū)域調(diào)查清楚，為后續(xù)的地勘工作安排及報告編制收集現(xiàn)場地質(zhì)資料。（2）勘探點的布置。在水利工程的工程地質(zhì)勘察工作中，在不同設計階段有不同的勘察要求，前期工作收集地區(qū)、臨近工程及相關專業(yè)的地質(zhì)資料，根據(jù)相應階段工程勘察任務和規(guī)范要求，布置必要的勘探點。在廣東沿海地區(qū)，特殊性巖土主要為填土及淤泥軟土，地基勘察重點主要為軟土，因此，在地層變化較大、軟土分布較廣、軟土層厚較大的地區(qū)，如相變交界區(qū)域、河流彎道、灘地、海灘、支流匯入口等處，勘探點會相應地加密布置，孔深也應在規(guī)范要求和設計方案穩(wěn)定驗算需要的情況下相應地加深，并進行相應的原位測試及取樣進行土工試驗。（3）物理力學參數(shù)。在實際的水利工程軟土地基勘察過程中應當采用不同的方法和技術對參數(shù)進行綜合取值，包括原位測試、土工實驗及結(jié)合地區(qū)工程經(jīng)驗進行類比等。取土樣時應對土樣不產(chǎn)生擾動，取樣后對原狀樣進行蠟封，并及時送實驗室，以此來保證軟土試驗參數(shù)與土層實際情況不產(chǎn)生較大的誤差。軟土物理力學參數(shù)應以試驗成果為依據(jù)，根據(jù)試樣代表性、實際工作條件與試驗條件等進行調(diào)整，提出地質(zhì)建議值，并應注意軟土層各參數(shù)在水平、垂直方向上的變異性進行分區(qū)分段。根據(jù)工程經(jīng)驗，軟土在垂直方向上較水平方向上差異性較大些，這是因為土體在自重應力作用會產(chǎn)生一定的固結(jié)作用，一般情況下埋深越深，含水量越低，物理力學性質(zhì)較上部要好一些。

2 軟土地基勘察在水利工程建設中的意義

在我國的水利工程建設中各種建筑物、構(gòu)筑物、引調(diào)水線路等在解決民生問題、提供能源的同時，也對區(qū)域的防洪抗旱做出了巨大貢獻。然而這一切的貢獻和宏偉均是建立在固若金湯、堅如磐石、穩(wěn)如泰山的地基之上。沒有可靠的地基做基礎便無法保證整個水利工程實現(xiàn)其預期的功能和意義，在施工建設過程也會因為地基的地質(zhì)問題無法順利實施。因此在建設水利工程的第一步無疑是確保地基的穩(wěn)固可靠，這就要將立足點放到實際的水利工程地基勘察工作中，因為復雜的地質(zhì)條件及變化對于整個工程的實施和工程的質(zhì)量均會產(chǎn)生決定性的影響，如軟土地基的沉降尤其是不均勻沉降及抗滑穩(wěn)定等因素。想要解決和防治這些因素帶來的影響就必須做好軟土地基勘察工作，繼而根據(jù)詳細、嚴謹?shù)目辈旌头治?，對可能存在的隱患和地質(zhì)變化做出相應的解決措施。所以說軟土地基的勘察工作是整個水利工程順利實施的一項重要依據(jù)，是工程質(zhì)量得以保障的前提。軟土地質(zhì)勘察的技術科學，方法有效，覆蓋范圍全面，數(shù)據(jù)精確、分析到位，對相應的水利工程建設具有十分重要的參考依據(jù)和指導性意義。

3 軟土地基勘察技術在水利工程勘察中的實際運用

3.1 鉆探技術的運用

鉆探技術是在水利工程的地質(zhì)勘察中需要仰仗和使用的必要技術，也是長期以來地質(zhì)勘察工作一貫沿用的科學技術手段，尤其面對以軟土地基為主的水利工程地質(zhì)勘察，鉆探技術起到了至關重要的作用。鉆探技術對水利工程的意義主要體現(xiàn)在：鉆探可以在工程選址、線路比較、工程的設計、具體的施工建設過程中帶來方向性、可行性的指導意義，有效探明各項建筑物或線路地基是否存在軟土層、軟土層分布規(guī)律等。具體如地基所處的土體地質(zhì)數(shù)據(jù)、水文信息及土層結(jié)構(gòu)劃分等完善的信息數(shù)據(jù)可以為工程的建設提供設計依據(jù)，并有效制定科學可行的施工方案。在我國當前濱海城市如汕頭市等的水利工程地基勘察中，實際運用使用的鉆探技術有新型大口徑鉆探技術、倒垂孔鉆進技術、巖心定向技術和潛孔錘跟管鉆進技術等。

3.2 地質(zhì)技術的運用

所謂地質(zhì)技術，其所包含的內(nèi)容和涵蓋的技術較為豐富，有地質(zhì)地面的勘測技術和軟土地質(zhì)性能提升技術以及具體對取樣土體的試驗測試技術。根據(jù)工程實際對軟土地基進行上述三個層面的勘測和實驗，可以得到相應的科學數(shù)據(jù)，從而有效提高工程地基勘察的科學性，為水利工程的設計提供有力的數(shù)據(jù)支撐。地質(zhì)技術在運用和發(fā)展的過程中是循序漸進的，從另一個角度講是在運用和實踐中得到改進和發(fā)展。地質(zhì)技術在水利工程領域的運用和推廣促進了大家對水利工程地質(zhì)的評價，更加客觀、細致、科學、全面，已經(jīng)能從以往略顯粗糙的定性階段升級為現(xiàn)在細致的具體定量；從單調(diào)的數(shù)據(jù)分析研究進化為新時期的科學適時仿真；且不再局限于觀測的角度，而是提高到更精細的監(jiān)測和預報高度。自改革開放以來沿海城市得到大規(guī)模的發(fā)展，也帶動周圍大量水利工程的建設和發(fā)展，與之對應，用于分析和評價水利工程地質(zhì)問題的試驗、測試和地質(zhì)改造等技術迅速地發(fā)展和成熟起來。當下，同位素技術、地質(zhì)過程仿真技術、水力截獲技術、地質(zhì)力學的模型試驗技術、水環(huán)境監(jiān)測的新技術、水資源的勘察評價技術等逐漸得到純熟運用和優(yōu)化。我國水利工程地基勘察技術中的地質(zhì)技術正走在創(chuàng)新和進步的道路上，有效促進著我國軟土地質(zhì)勘察技術的發(fā)展，同時為我國水利工程的建設提供更加堅實的技術支持。

4 結(jié)束語

水利工程是造福群眾的民心工程，其建設質(zhì)量關系到人民的福祉，不容出現(xiàn)一點差錯。因此在水利工程建設前必須對環(huán)境地質(zhì)尤其是濱海城市的軟土地基實施嚴謹細致的勘察工作，并依照水利工程地址的地質(zhì)水文情況結(jié)合勘測數(shù)據(jù)進行分析研究，為水利工程的建設提供客觀、可靠的依據(jù)，保證地基勘察的預見性和實用性，確保水利工程的建設質(zhì)量。