楊柱源

（安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院有限公司，安徽合肥 230000）

水利工程的實(shí)施可以促進(jìn)我國整體發(fā)展，與人們的生活存在緊密聯(lián)系。為了確保水利工程的順利實(shí)施，需要在工程建設(shè)前對(duì)周邊地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行全面勘探。地基勘察工作是水利工程建立的基礎(chǔ)，也是其質(zhì)量的保障，應(yīng)科學(xué)使用科學(xué)技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)對(duì)地質(zhì)進(jìn)行勘測(cè)并配合。

1 軟土地基勘察處理技術(shù)在水利工程中運(yùn)用的意義

水利工程建設(shè)對(duì)我國穩(wěn)定發(fā)展具有較大意義，利于各種工程項(xiàng)目有序開展，達(dá)到水力發(fā)電、防洪、航運(yùn)的作用，為我國各農(nóng)作物的種植提供有效灌溉，促進(jìn)其生長。水利工程都是在穩(wěn)定地基的基礎(chǔ)上進(jìn)行建設(shè)并運(yùn)行，如果在沒有確保其穩(wěn)固的情況下就開展工程建設(shè)工作，不僅會(huì)在建設(shè)過程中由于地質(zhì)問題阻礙其進(jìn)行、耽誤工程進(jìn)度，還會(huì)在建設(shè)完成后的使用中無法保證其正常提供能源，達(dá)不到預(yù)期，失去工程修建的意義。因此良好的地基是修建工程的重要步驟，為了實(shí)現(xiàn)其地基穩(wěn)定，需要在工程實(shí)施前對(duì)地基進(jìn)行全面勘察，地質(zhì)的復(fù)雜程度及變化都會(huì)對(duì)工程建設(shè)進(jìn)度及質(zhì)量造成影響。為了避免這些外在因素對(duì)工程建設(shè)作業(yè)造成阻礙，應(yīng)做好軟土地基的勘察工作，對(duì)所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，對(duì)可能造成影響的隱患進(jìn)行技術(shù)處理。地質(zhì)勘測(cè)工作是水利工程順利建設(shè)的重要基礎(chǔ)，也是保證質(zhì)量的重要前提。對(duì)軟土地基的有效勘察及數(shù)據(jù)分析并進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)處理是工程建設(shè)的依據(jù)，具有重要意義。

2 軟土地基勘察要點(diǎn)

2.1 地質(zhì)測(cè)繪

在軟土地基的勘探中，應(yīng)對(duì)收集的地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，不僅要對(duì)軟土層的地質(zhì)進(jìn)行探討，還要注意沖洪積及濱海沉積等情況。例如在沿海地區(qū)水利工程的實(shí)施中，應(yīng)對(duì)其分布的沖洪積內(nèi)的軟土層淤泥進(jìn)行考察，淤泥大多出現(xiàn)在河床附近且肉眼可見。如果軟土層層基較厚，可以根據(jù)先前工程中對(duì)其進(jìn)行鉆孔處理，但鉆孔深度應(yīng)在地質(zhì)測(cè)繪并得出其數(shù)據(jù)后再實(shí)施，以避免鉆孔未穿透淤泥的情況發(fā)生，確保后續(xù)工程的順利進(jìn)行。

2.2 勘探點(diǎn)布置

在水利工程的實(shí)施過程中，應(yīng)事先對(duì)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)工程的實(shí)施階段建立適合的勘探點(diǎn)，在沿海周邊，其土質(zhì)大多為淤泥軟土，所以地基的勘測(cè)要點(diǎn)應(yīng)以軟土為主，根據(jù)該地區(qū)軟土的分布情況及軟土層的厚度，適當(dāng)對(duì)勘探點(diǎn)進(jìn)行加密放置，孔深也應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求并給出設(shè)計(jì)方案時(shí)再進(jìn)行加深處理，之后再對(duì)其周邊土質(zhì)進(jìn)行取樣展開試驗(yàn)。

2.3 物理力學(xué)參數(shù)

在進(jìn)行水利工程軟土地基勘測(cè)的過程中，應(yīng)對(duì)原位測(cè)試、土工試驗(yàn)并結(jié)合當(dāng)?shù)氐墓こ虒?shí)施案例，采取相符合的方式及技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集，并對(duì)其參數(shù)綜合取值。在進(jìn)行軟土取樣時(shí)，確保其周邊軟土不受破壞，并對(duì)所取樣本進(jìn)行原狀蠟封處理，第一時(shí)間送往實(shí)驗(yàn)室，以保證所取樣本與其土層的參數(shù)大體相同。

物理力學(xué)參數(shù)的獲取以其試驗(yàn)結(jié)果為前提，根據(jù)實(shí)際的工作環(huán)境及試驗(yàn)條件進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，并提出軟土地基地質(zhì)的建議值，同時(shí)對(duì)軟土層在垂直與水平的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行分段處理。根據(jù)以往對(duì)軟土地基勘查中的數(shù)據(jù)可知，軟土的水平方向和垂直方向的差別較大，這是由于土壤會(huì)在其自身重力下使土體具有固結(jié)性，下埋的程度越深，含水量就越少，穩(wěn)定性越強(qiáng)，因此在物理力學(xué)方面較上層部分良好。

3 水利工程軟土地基處理技術(shù)

3.1 工程概況

以某工業(yè)園沿河山泵站為研究對(duì)象，其拓建目標(biāo)的排水流量為18.5 m3/s，要求其雨水排進(jìn)附近水閘直至匯入長江。該山泵房原始廠房寬度為8.5 m，總機(jī)段長度為23.7 m，5臺(tái)軸流泵呈一字形有序排列。

可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)條件對(duì)山泵站的軟土地基進(jìn)行技術(shù)處理實(shí)現(xiàn)山泵的拓建。拓建過程中在河沿山泵站放置5臺(tái)軸流泵并配有合適的電機(jī)，其裝機(jī)總?cè)萘繛?×330 kW。該工程的拓建主要以引水渠、河沿山泵站、變電站等建筑構(gòu)成。通過對(duì)其軟土地基勘測(cè)的數(shù)據(jù)收集和全面分析，選擇較為合適的處理技術(shù)，通過換土回填對(duì)旋噴柱進(jìn)行施工、換土墊層法以及排水固結(jié)法的手段加固軟土地基的穩(wěn)定性，為山泵的拓建奠定基礎(chǔ)，確保實(shí)施過程的順利進(jìn)行，提高安全保障。

3.2 工程地質(zhì)

該山泵站在長江漫灘附近，對(duì)其軟土地基的勘探數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從上至下整理地層。

第一層為人工填土，主要由重粉質(zhì)壤土構(gòu)成，摻有少量碎石，顏色為灰黃，具有可塑性，厚度0.51～6.8 m，層高為5.21～6.74 m。

第二層的土質(zhì)為淤泥重粉質(zhì)壤土，顏色為灰，摻有少量泥炭質(zhì)土，流塑狀，局部區(qū)域可塑，厚度約在1.41～8.10 m之間，層高2.91～5.47 m之間。

第三層重粉質(zhì)中摻雜中粉質(zhì)壤土，局部為輕粉質(zhì)，大體呈灰黃色，具有可塑性，壓縮性略差，層厚1.41～8.11 m，層高2.91～5.47 m。

第四層為粉質(zhì)黏土，在一些部分摻雜粉質(zhì)壤土，棕黃色與灰白色相間，呈可塑狀，在其土質(zhì)中含有鐵錳質(zhì)結(jié)核，壓縮性適中，該層厚度為6.00～7.95 m，層高3.93～5.43 m。

最后一層即為灰?guī)r，最大可揭露厚度為6 m。

3.3 換土回填法

換土回填是水利工程建設(shè)時(shí)對(duì)土質(zhì)技術(shù)處理的最常用方法之一，對(duì)原有土地的地質(zhì)進(jìn)行勘察并分析，通過改變其樁身承受能力和土地結(jié)構(gòu)，提高軟土地基的承重能力并加固其穩(wěn)定性，使軟體地基在工程建設(shè)時(shí)得以高效利用。

由于二層上方建有控制閘，該層土質(zhì)為淤泥質(zhì)重粉質(zhì)土壤，含有少量的泥炭土質(zhì)，穩(wěn)定性較差，該層土質(zhì)的承重能力低，無法滿足其承載需求，需要對(duì)該層地基進(jìn)行加固技術(shù)的處理。

根據(jù)試驗(yàn)，該層可以利用換土回填的處理方法進(jìn)行粉噴樁的實(shí)施，并對(duì)地基承載能力進(jìn)行計(jì)算：

式中：fspk——復(fù)合地基承載力特征值；Ra——單樁豎向承載力特征值（kPa）；m——面積置換率；β——承載力折減系數(shù)，取0.30；fsk——處理后樁間土承載力特征值，一般為自然地基承載特征力即60 kPa。

在建基面以上1 m左右的地方對(duì)基坑實(shí)行挖土處理，用大功率的推土機(jī)將表層壓實(shí)，形成粉噴樁施工的平臺(tái)，根據(jù)軟土地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)放置粉噴樁。用石灰粉在每根樁的中心部位做好標(biāo)記，粉噴樁要在地下水位穩(wěn)定后進(jìn)行，以免水的浸泡對(duì)成樁造成影響。在施工過程中，嚴(yán)格樁體的孔位及進(jìn)灰量，對(duì)于已經(jīng)完成施工的粉噴注隨機(jī)抽查，對(duì)其承載能力進(jìn)行測(cè)試，如果出現(xiàn)不合格樁柱應(yīng)及時(shí)補(bǔ)樁。

3.4 換土墊層法

如果在軟土地基產(chǎn)生變形或其承重能力不足以滿足支撐建筑時(shí)，可以采用換土墊層的處理技術(shù)，在工程建設(shè)的過程中，可以使用其他土料等方式對(duì)土地的土質(zhì)進(jìn)行替換，操作方式簡單且具有顯著的加固穩(wěn)定效果，如圖1所示。

圖1 換土墊層法平面

在土料的選擇上要確保其有機(jī)質(zhì)的含量低于5%，顆粒的大小控制在15 mm以內(nèi)。通過對(duì)軟土地基的勘察并實(shí)踐確定其干密度及含水量，并以所得到的結(jié)果作為檢測(cè)墊層質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)施過程中應(yīng)注意土料鋪設(shè)前要對(duì)鋪設(shè)槽進(jìn)行檢驗(yàn)，土料碾壓前的含水量要接近標(biāo)準(zhǔn)含水率。對(duì)于墊土的厚度應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行。如果在地下水位的基坑進(jìn)行作業(yè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)排水，墊層與墊層縫隙間距控制在500 mm，并對(duì)接縫處進(jìn)行夯壓處理。完成施工后，利用環(huán)刀法在2/3的位置對(duì)每層土質(zhì)進(jìn)行取樣，大約每3 處/100m2。

3.5 排水固結(jié)法

在山泵站的拓建實(shí)施中，如若軟土地基出現(xiàn)不符合規(guī)定的沉淀或其穩(wěn)固性減弱的情況時(shí)，可以采用排水固結(jié)的處理技術(shù)。實(shí)施時(shí)利用排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)，改善軟土地基的下沉情況，增加其穩(wěn)定性。排水固結(jié)法的實(shí)施可以改善軟土地質(zhì)的透水性，增加軟土地基水分的滲出，利用加壓的方法，通過降水力壓的方式對(duì)地基進(jìn)行增壓處理。

對(duì)軟土地基進(jìn)行真空預(yù)壓時(shí)，需要在地基表層進(jìn)行砂墊層的鋪設(shè)，對(duì)排水管道進(jìn)行埋沒處理，通過對(duì)其利用封閉膜的封閉技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與空氣隔絕的目的，確保薄膜完全沒入軟土中，再對(duì)其內(nèi)空氣進(jìn)行抽氣處理，實(shí)現(xiàn)良好的真空環(huán)境，加固地基的承重能力。

可以利用超載預(yù)壓的方式對(duì)軟土地基內(nèi)的黏土進(jìn)行處理，保證處理效果，但實(shí)施時(shí)應(yīng)考慮超載的重量及時(shí)間，如果超載重量不足以達(dá)到軟土地基的加壓效果或超載時(shí)間過短，都會(huì)對(duì)地基預(yù)壓造成影響。也可以利用化學(xué)固結(jié)法的處理技術(shù)利用化學(xué)藥劑對(duì)軟土地基進(jìn)行加固，使其達(dá)到一定的穩(wěn)定性，為山泵站的拓建奠定穩(wěn)固的地基，推進(jìn)實(shí)施過程的穩(wěn)定進(jìn)行。

4 結(jié)語

水利工程的建設(shè)是推動(dòng)我國發(fā)展的重要工程，其質(zhì)量不僅可以為國民的農(nóng)業(yè)發(fā)展等提供基礎(chǔ)，還可以為我國依靠水利工程進(jìn)行發(fā)電等作業(yè)提供保障。因此在水利工程建設(shè)時(shí)，應(yīng)對(duì)其周邊地質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格勘測(cè)，確保其數(shù)據(jù)的可靠性，并根據(jù)所得數(shù)據(jù)對(duì)水利工程實(shí)施相應(yīng)的技術(shù)處理，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)的順利開展。