水利工程軟土地基處理技術(shù)探究

文／溫懷明 寧夏中康建設(shè)集團(tuán)有限公司 寧夏銀川 750000

引言：

水利工程在軟土地上的建設(shè)和處理是一個復(fù)雜而關(guān)鍵的問題。軟土地往往具有較弱的承載力、較高的水含量和較大的壓縮性，容易引起土體的沉降和變形，從而影響水利工程的安全性和穩(wěn)定性。因此，對軟土地的特性進(jìn)行深入研究，并提出適當(dāng)?shù)奶幚砑夹g(shù)對于水利工程的設(shè)計(jì)和施工至關(guān)重要。

1.項(xiàng)目簡介

濕地建設(shè)QC 小組是在2019 年4 月10 日成立的，該小組由7 名成員組成。他們的主要任務(wù)是負(fù)責(zé)監(jiān)督和管理四二干溝三丁湖水系開挖及濕地建設(shè)項(xiàng)目的施工工作。其中，六個標(biāo)段的主要工作是進(jìn)行三丁湖人工濕地的土方工程。此外，還有對立丁公路段進(jìn)行改造，共計(jì)5.66 公里，并且連通改造了四二干溝南側(cè)的三丁湖56 處，以及1391 畝的魚池，最終形成了1874.4 畝的人工濕地。

由于該工程是一個濕地建設(shè)項(xiàng)目，路基平整度較差，特別是低洼地區(qū)最深處需要進(jìn)行2—3 米的填方處理。此外，部分路基還經(jīng)過淤泥地帶，需要進(jìn)行換填處理。總的處理工程量約為23 萬立方米。在該工程中，魚塘開挖會產(chǎn)生約35 萬立方米的棄土，其中包括砂礫石、砂性土、粘性土和黃土等軟土類型的土質(zhì)。建設(shè)單位要求我們的項(xiàng)目部合理利用這些廢土，以降低工程造價。因此，這次的課題確定為提高軟土回填的壓實(shí)度合格率。這意味著我們需要找到一種有效的方法來對軟土進(jìn)行回填，并確?；靥詈蟮耐寥揽梢赃_(dá)到一定的壓實(shí)度要求。通過提高回填土壤的壓實(shí)度合格率，我們可以有效地利用魚塘開挖的廢土資源，減少工程造價。這不僅有助于環(huán)境保護(hù)，還能提高工程的可持續(xù)性。

2.水利工程軟土地基處理存在的不足

2.1 人員素質(zhì)和專業(yè)水平參差不齊

在實(shí)際工作中，專業(yè)水平是軟土地基處理過程中的核心要素。然而，由于專業(yè)人員的專業(yè)水平存在一定的差距，導(dǎo)致軟土地基處理工作中存在一些明顯的不足。首先，一些專業(yè)人員對于軟土地基的性質(zhì)和特點(diǎn)理解不夠深入，對于軟土地基處理原理和方法的掌握程度有所欠缺，導(dǎo)致處理效果不佳。其次，一些專業(yè)人員在實(shí)際操作過程中存在一些技術(shù)上的問題，從而導(dǎo)致軟土地基處理中出現(xiàn)一些錯誤和瑕疵。再次，一些專業(yè)人員對于軟土地基處理的監(jiān)測和評估工作重視程度不夠，對于軟土地基處理后的狀況和效果缺乏全面準(zhǔn)確的了解。最后，一些專業(yè)人員對于軟土地基處理技術(shù)的創(chuàng)新和改進(jìn)意識不強(qiáng)，缺乏對于新技術(shù)和新方法應(yīng)用的積極性。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備精度不足、儀器未校正

在實(shí)際的軟土地基處理過程中，存在著實(shí)驗(yàn)設(shè)備精度不足的問題。首先，一些實(shí)驗(yàn)設(shè)備的測量精度無法滿足工程需要。例如，常見的軟土地基處理實(shí)驗(yàn)中，對于軟土的含水量、固結(jié)度、壓縮系數(shù)等參數(shù)需要進(jìn)行準(zhǔn)確的測量，然而一些常用的測量設(shè)備在測量過程中存在較大的誤差，導(dǎo)致最終得到的數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確和可靠。這給工程設(shè)計(jì)和處理工藝的優(yōu)化帶來了困難，可能導(dǎo)致出現(xiàn)建設(shè)和使用階段的不良情況。其次，還存在儀器未校正的問題。在實(shí)際使用中，由于設(shè)備的老化、使用條件的變化等原因，儀器的測量結(jié)果可能會產(chǎn)生偏差。如果不對儀器進(jìn)行定期校準(zhǔn)和校驗(yàn)，這些偏差就會被放大并影響到軟土地基處理的準(zhǔn)確性和可靠性。然而，目前在濕地建設(shè)項(xiàng)目中，儀器校正和校驗(yàn)工作并不夠重視，導(dǎo)致實(shí)際測量結(jié)果與真實(shí)情況存在較大差距。

這些不足之處對于軟土地基處理的效果和水利工程的安全穩(wěn)定性都會產(chǎn)生不利影響。一方面，誤差較大的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能導(dǎo)致對軟土地基性質(zhì)的錯誤判斷，進(jìn)而影響到工程設(shè)計(jì)的合理與否。例如，如果對軟土的含水量測量不準(zhǔn)確，就可能導(dǎo)致整個處理過程中水的加入和排出失衡，從而影響到軟土地基的穩(wěn)定性。另一方面，儀器未校正也可能導(dǎo)致相同條件下的重復(fù)試驗(yàn)結(jié)果不一致，這會增加工程的風(fēng)險和不確定性。

2.3 光輪壓路機(jī)碾壓效果差

首先，光輪壓路機(jī)在碾壓軟土地基時，由于重型設(shè)備的運(yùn)作和壓力之下，壓路機(jī)碾壓軟土地基的效果并不理想。這主要體現(xiàn)在以下幾個方面。第一，碾壓壓力不均勻。光輪壓路機(jī)在軟土地基處理過程中，由于機(jī)械設(shè)備的限制和特點(diǎn)，會出現(xiàn)碾壓壓力不均勻的情況。這導(dǎo)致軟土地基中的土層受力不均勻，一些地方出現(xiàn)過度壓實(shí)，而其他地方則處于松散狀態(tài)。這樣造成的結(jié)果是，軟土地基的承載能力不均勻，影響到了工程的穩(wěn)定性和使用壽命[1]。第二，碾壓深度不夠。光輪壓路機(jī)的碾壓深度是有限的，這就導(dǎo)致了在軟土地基處理過程中，碾壓到達(dá)的深度不夠，軟土地基的下層依然是松散的，無法得到有效的強(qiáng)固和加固。這樣的情況下，軟土地基仍然存在著較大的沉降和變形的風(fēng)險，對工程的穩(wěn)定性和安全性有著不利的影響。第三，碾壓速度過快。光輪壓路機(jī)在操作過程中，由于機(jī)械設(shè)備的特性和施工經(jīng)驗(yàn)的積累，往往容易產(chǎn)生碾壓速度過快的情況。這樣一來，碾壓過程中的土層位移和變形就較大，無法達(dá)到預(yù)期的加固效果。同時，碾壓速度過快還容易引起軟土振動，導(dǎo)致土體變得更加松散，甚至發(fā)生液化現(xiàn)象，這對周邊環(huán)境的穩(wěn)定和安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。

2.4 現(xiàn)場補(bǔ)水不均勻

當(dāng)前在濕地建設(shè)軟土地基處理中存在一個重要問題，即缺乏科學(xué)的檢測方法。傳統(tǒng)的檢測方法如土樣取樣、顏色觀察和試坑觀察等，無法提供準(zhǔn)確的軟土地基物理力學(xué)性質(zhì)和水文地質(zhì)條件的信息。因此，對軟土地基的評估和處理方案的確定存在較大的不確定性。另外，軟土地基處理也缺乏科學(xué)的分析和設(shè)計(jì)方法。處理方案和施工方法對工程質(zhì)量起著關(guān)鍵作用，但目前很多軟土地基處理方案和施工方法仍基于經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)做法，缺乏科學(xué)和系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)方法[2]。例如，常見的加固處理、預(yù)壓處理和排水處理等方法在軟土地基處理中被廣泛應(yīng)用，但這些方法的能力和效果缺乏經(jīng)過系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)，導(dǎo)致處理效果不穩(wěn)定，工程質(zhì)量不可靠。

2.5 缺少科學(xué)檢測方法

目前濕地建設(shè)軟土地基處理僅僅依靠一些傳統(tǒng)的檢測方法，如土樣取樣、顏色觀察、試坑觀察等，這些方法不能提供準(zhǔn)確的軟土地基物理力學(xué)性質(zhì)和水文地質(zhì)條件的信息，對軟土地基的評估和處理方案的確定帶來了很大的不確定性。另外，軟土地基處理缺乏科學(xué)的分析和設(shè)計(jì)方法。軟土地基的處理方案和施工方法是直接影響工程質(zhì)量的關(guān)鍵因素，而目前很多軟土地基處理方案和施工方法是基于經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)的做法，缺乏科學(xué)和系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)方法。例如，在軟土地基的處理中，常常使用加固處理、預(yù)壓處理和排水處理等方法，但是這些處理方法的能力和效果并沒有經(jīng)過系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)，導(dǎo)致處理效果的不穩(wěn)定和工程質(zhì)量的不可靠。同時，軟土地基處理還存在軟土地基改良效果評估的不足。軟土地基改良的效果評估是軟土地基處理工程的一個重要環(huán)節(jié)，它反映了軟土地基改良效果的科學(xué)性和可靠性。但是目前很多軟土地基處理工程在效果評估中僅僅依靠簡單的質(zhì)量檢測方法，如材料強(qiáng)度測試、變形觀察等，這些方法不能提供準(zhǔn)確和直觀的軟土地基改良效果的信息，導(dǎo)致對軟土地基改良效果的評估具有很大的主觀性和不確定性。

3.水利工程軟土地基工程解決對策

水利工程在軟土地上的建設(shè)和處理是一個具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。軟土地指的是具有較弱的承載力、較高的水含量和較大的壓縮性的土壤。這些特性給水利工程的設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營帶來了許多問題和困難。為了確保水利工程在軟土地上的穩(wěn)定性和安全性，需要采取一系列的解決對策和措施。

3.1 加強(qiáng)對相關(guān)人員培訓(xùn)

水利工程軟土地基處理技術(shù)研究是一項(xiàng)旨在提高工程施工質(zhì)量和效率的關(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)涉及地質(zhì)勘探、軟土地基的性質(zhì)分析、地基加固與建設(shè)等多個環(huán)節(jié)。通過對軟土地基的科學(xué)處理，可以有效地提高土壤的承載能力和穩(wěn)定性，從而保障水利工程的長期安全可靠運(yùn)行。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，提高相關(guān)人員的綜合素質(zhì)尤為重要。

首先，需要提高工程技術(shù)人員的專業(yè)知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，使其掌握最新的軟土地基處理技術(shù)和方法。這包括地質(zhì)工程、巖土工程、地質(zhì)勘探、土力學(xué)等方面的知識，以及相關(guān)軟土地基處理設(shè)備和工藝的了解[3]。只有通過全面的知識儲備，工程技術(shù)人員才能準(zhǔn)確分析軟土地基的特點(diǎn)和問題，并提出合理的處理方案。另外，還需要著重培養(yǎng)工程管理人員的素質(zhì)和能力。他們需要具備項(xiàng)目管理、協(xié)調(diào)溝通、決策能力等多方面的才能，以確保軟土地基處理工程的順利進(jìn)行。工程管理人員需要在整個工程過程中協(xié)調(diào)各方利益，協(xié)調(diào)施工進(jìn)度和質(zhì)量要求，合理配置人力、物力和財力資源，有效地解決工程中的各種問題。只有這樣，軟土地基處理工程才能在規(guī)定的時間和預(yù)算內(nèi)達(dá)到預(yù)期效果。最后，與軟土地基處理工程相關(guān)的技術(shù)人員也需要不斷提高自身的技術(shù)水平。他們需要參與各種培訓(xùn)和學(xué)術(shù)交流活動，及時了解最新的研究成果和技術(shù)進(jìn)展。通過與同行的交流和學(xué)習(xí)，他們可以拓寬自己的眼界，掌握新的軟土地基處理技術(shù)和方法。同時，還需經(jīng)常進(jìn)行實(shí)地考察和試驗(yàn)，驗(yàn)證和改進(jìn)自己的技術(shù)理論和方法。只有不斷追求卓越，才能持續(xù)提升軟土地基處理工程的技術(shù)水平。

3.2 提升實(shí)驗(yàn)設(shè)備精度、及時校正儀器

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備在測量軟土地基的力學(xué)性質(zhì)時常常存在一定的誤差。為了克服這個問題，研究者們開發(fā)了許多新的儀器和設(shè)備，用于更準(zhǔn)確地測量軟土地基的物理和力學(xué)性質(zhì)。例如，現(xiàn)代化的壓力傳感器、變形傳感器和溫度傳感器的應(yīng)用，可以實(shí)時地監(jiān)測軟土地基在不同荷載下的變形特性和強(qiáng)度變化。此外，利用新的數(shù)值模擬方法和圖像處理技術(shù)，可以對軟土的變形和破壞機(jī)制進(jìn)行更深入的研究和分析。

及時校正儀器的精度對于保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性至關(guān)重要。在實(shí)驗(yàn)過程中，儀器和設(shè)備的測量誤差常常會引入不確定性，從而影響研究結(jié)果的可信度。為了解決這個問題，我們采取了一系列的校正措施，包括定期的儀器維護(hù)和校準(zhǔn)、使用標(biāo)準(zhǔn)參考材料進(jìn)行數(shù)據(jù)校對，以及建立有效的質(zhì)量控制體系等。此外，為了減少儀器的運(yùn)行誤差，我們采取了自動化的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和智能化的控制系統(tǒng)[4]，能夠?qū)崟r監(jiān)測儀器的狀態(tài)和性能，并及時進(jìn)行調(diào)整和校正。

3.3 壓路機(jī)工藝優(yōu)化

光輪壓路機(jī)雖然廣泛應(yīng)用于壓實(shí)作業(yè)中，但對于特殊的軟土地基來說，其壓實(shí)效果可能并不理想。在這種情況下，我們可以考慮使用其他類型的壓實(shí)設(shè)備，如振動壓路機(jī)、超重型壓路機(jī)等。這些設(shè)備具有更強(qiáng)的壓實(shí)能力，可以更好地改善軟土地基的穩(wěn)定性。同時，我們需要優(yōu)化碾壓工藝。碾壓工藝的優(yōu)化是提高碾壓效果的關(guān)鍵。我們可以通過調(diào)整碾壓速度、碾壓次數(shù)和碾壓路線等參數(shù)，使碾壓作業(yè)更加合理高效。此外，我們還可以在軟土地基上鋪設(shè)一定厚度的砂墊層，以提高碾壓作業(yè)的效果。此外，還可以考慮加強(qiáng)前期地基處理工作。在進(jìn)行軟土地基的壓實(shí)作業(yè)之前，我們可以采取一些前期地基處理措施，如排水、加固、加速固結(jié)等[5]。通過這些措施，可以減少軟土地基的含水量和有機(jī)質(zhì)含量，提高軟土地基的穩(wěn)定性和承載能力，從而提高后期碾壓作業(yè)時的效果。另外，還可以在軟土地基表面進(jìn)行加固處理。加固處理可以通過修筑一定厚度的加筋混凝土面板、墊層或者鋪設(shè)地基增強(qiáng)材料等方式進(jìn)行。這樣可以在一定程度上提高軟土地基的穩(wěn)定性和承載能力，減少碾壓作業(yè)時的變形和沉降。

3.4 制定合適的補(bǔ)水方案

為了解決現(xiàn)場補(bǔ)水不均勻這個問題，提出以下幾種對策。

第一，應(yīng)該在施工前進(jìn)行地質(zhì)勘測和土壤測試，以了解軟土地的性質(zhì)和特點(diǎn)。這樣可以有針對性地設(shè)計(jì)合理的補(bǔ)水方案。通過對不同區(qū)域的土壤特性進(jìn)行分析，可以確定最適合的補(bǔ)水方法和補(bǔ)水量，以確保軟土地得到均勻濕潤。第二，應(yīng)該采取科學(xué)合理的施工工藝，確保補(bǔ)水過程中水流的均勻性。可以通過合理設(shè)置噴射水龍頭、噴淋設(shè)備等，控制補(bǔ)水水流的速度和密度，使其在軟土地表面均勻分布。同時，還可以采用波動補(bǔ)水的方式，即不斷變化補(bǔ)水流量和補(bǔ)水位置，使軟土地得到更加均勻的水分補(bǔ)給。第三，應(yīng)該加強(qiáng)現(xiàn)場管理和監(jiān)測。在軟土地處理過程中，應(yīng)設(shè)置專人負(fù)責(zé)補(bǔ)水管理，監(jiān)測補(bǔ)水效果?？梢酝ㄟ^定期測量土壤水分含量、土壤膨脹性等指標(biāo)，以評估補(bǔ)水效果，并及時調(diào)整補(bǔ)水量和補(bǔ)水頻率。在發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場補(bǔ)水不均勻的情況下，應(yīng)立即采取措施進(jìn)行調(diào)整，以防止軟土地發(fā)生嚴(yán)重問題。此外，研發(fā)和應(yīng)用新型軟土地處理技術(shù)也是解決現(xiàn)場補(bǔ)水不均勻問題的重要途徑。目前，一些新型軟土地處理技術(shù)如微生物固化、浸漬加固等已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。這些新技術(shù)能夠提高軟土地的穩(wěn)定性和密實(shí)度，從而降低補(bǔ)水不均勻帶來的風(fēng)險。

3.5 合理選擇地基處理方法

在軟土地基工程中，存在多種地基處理方法可供選擇，如加固、加筋、加密等。然而，并非所有的地基處理方法都適用于每個具體的工程項(xiàng)目。

為了解決軟土地基問題，應(yīng)根據(jù)具體的工程情況和土壤特性，合理選擇適合的地基處理方法。這需要通過對地基進(jìn)行詳細(xì)的勘測和土壤測試，并結(jié)合工程設(shè)計(jì)要求和經(jīng)濟(jì)可行性進(jìn)行評估。

一些常用的地基處理方法包括土壤改良、加固樁、預(yù)壓和排水等。土壤改良是通過添加特殊材料或化學(xué)藥劑來改變土壤的物理和化學(xué)特性，從而提高地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。加固樁是在土壤中鉆孔并灌注混凝土或鋼筋，以增加地基的承載能力[6]。預(yù)壓是通過在地基上施加預(yù)壓載荷，以改善土壤的固結(jié)性能和減少沉降。排水是通過設(shè)置排水系統(tǒng)，以減少地下水位和提高土壤的穩(wěn)定性。

在選擇地基處理方法時，還應(yīng)考慮環(huán)境影響、工期要求和成本效益等因素。對于環(huán)境影響，應(yīng)評估處理方法可能對周圍環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響，并采取相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)措施。對于工期要求，需要考慮不同處理方法的施工時間和工程進(jìn)度，以確保項(xiàng)目能按時完成。對于成本效益，應(yīng)綜合考慮不同處理方法的成本、效果和長期維護(hù)費(fèi)用，以選擇最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法。

綜合評估后，選擇最佳的地基處理方法，有助于有效解決軟土地基工程問題，提高工程的可靠性和持久性。合理處理軟土地基可以提高地基的穩(wěn)定性和承載能力，降低工程風(fēng)險，確保工程質(zhì)量。

4.項(xiàng)目成果

在后續(xù)的填筑過程中，質(zhì)量控制（QC）小組繼續(xù)跟蹤抽檢不同層次、不同段落的壓實(shí)度，共計(jì)210 個點(diǎn)，并計(jì)算出了終規(guī)范值。通過對軟土土質(zhì)回填料路基填筑的改進(jìn)措施前后的壓實(shí)度比較，我們發(fā)現(xiàn)在對策實(shí)施后，壓實(shí)度從88.7%提高到了93.8%。這表明我們所采取的鞏固措施效果顯著，在鞏固期內(nèi)，壓實(shí)度也得到了有效的提升。針對本次填筑過程中的成功經(jīng)驗(yàn)，我們可以總結(jié)出幾點(diǎn)啟示。首先，嚴(yán)格遵守規(guī)范要求是提高填筑質(zhì)量的關(guān)鍵。只有按照規(guī)范執(zhí)行，才能保證施工的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。其次，加強(qiáng)施工現(xiàn)場管理和工人培訓(xùn)是提高填筑質(zhì)量的重要手段。只有通過良好的管理和培訓(xùn)，施工人員才能正確進(jìn)行操作，提高技術(shù)水平。最后，及時監(jiān)測和調(diào)整是保證填筑質(zhì)量的保障。通過實(shí)時監(jiān)測，可以發(fā)現(xiàn)問題并及時采取措施進(jìn)行調(diào)整，避免出現(xiàn)填筑質(zhì)量不合格的情況。

5.工程帶來的效益

一方面濕地水利工程通常需要經(jīng)受長期的濕潤環(huán)境侵蝕，而軟土地基的穩(wěn)定性較差，容易發(fā)生沉降、滑動等問題。采用軟土地基處理技術(shù)，可以增加土體的穩(wěn)定性，防止地基的變形和滑動，保證工程的長期穩(wěn)定運(yùn)行。另一方面濕地水利工程對土建投資較大，若地基處理不當(dāng)，可能導(dǎo)致工程質(zhì)量低下，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的事故隱患。采用軟土地基處理技術(shù)，可以提高工程質(zhì)量，減少維修和重建的費(fèi)用，降低工程風(fēng)險，節(jié)約投資。

結(jié)語：

綜上所述，通過對軟土土質(zhì)回填料路基填筑壓實(shí)度的鞏固措施，我們成功提高了填筑質(zhì)量和壓實(shí)度，保證了道路的使用壽命和安全性。這不僅得益于嚴(yán)格遵守規(guī)范要求和加強(qiáng)施工現(xiàn)場管理以及工人培訓(xùn)，還得益于及時監(jiān)測和調(diào)整。未來我們將不斷提高技術(shù)水平和管理水平，為更好地服務(wù)于工程建設(shè)做出貢獻(xiàn)。