陳安樂(lè)

(甘肅省張掖市甘蘭水利水電建筑設(shè)計(jì)院，甘肅 張掖 734000)

水利工程屬于基礎(chǔ)性工程，其施工涉及軟土地基的勘察工作，為保證工程施工質(zhì)量，提升工程施工的穩(wěn)定性以及安全性等，施工前期施工單位需要重視軟土地基勘察工作的開(kāi)展。常規(guī)情況下，水利工程的施工規(guī)模較大，施工周?chē)h(huán)境較為復(fù)雜，為確保施工方案以及工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的科學(xué)性以及可行性等，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)與施工人員需要做好地質(zhì)勘察工作，詳細(xì)測(cè)量以及繪制地形圖紙，記錄勘察各類(lèi)數(shù)據(jù)信息，以便于水利工程施工結(jié)構(gòu)的科學(xué)設(shè)計(jì)，保證工程建設(shè)質(zhì)量，延長(zhǎng)工程使用壽命。

1 水利工程軟土地基勘察要點(diǎn)分析

1.1 地質(zhì)測(cè)繪

在我國(guó)，不同于北方，南方某區(qū)域的平原以及近海地帶多淤泥質(zhì)土軟土層，政府相關(guān)部門(mén)以及企業(yè)等若想在該區(qū)域建設(shè)水利工程，需要專(zhuān)業(yè)人士在施工前期對(duì)該區(qū)域的軟土地基情況進(jìn)行勘察，優(yōu)先確保該區(qū)域是否適合開(kāi)展水利工程建設(shè)，隨后還需要依據(jù)相關(guān)勘察數(shù)據(jù)信息完成水利工程施工圖紙的設(shè)計(jì)。在軟土地基勘察階段，工作人員需要掌握地質(zhì)測(cè)繪要點(diǎn)。因淤泥軟土層的厚度較大，所以會(huì)增加水利工程難度，且容易留下諸多施工管理問(wèn)題，影響工程正常施工進(jìn)度。為此，水利工程施工前期的地質(zhì)測(cè)繪工作必不可少，工作人員需要認(rèn)真對(duì)待。地質(zhì)測(cè)繪主要包括地物測(cè)繪、植被土質(zhì)測(cè)繪、地形測(cè)繪(見(jiàn)下圖1所示)、水下地形測(cè)量以及橫縱斷面測(cè)繪等，工作人員需要詳細(xì)記錄各種測(cè)繪數(shù)據(jù)，同時(shí)還需要精準(zhǔn)繪制出相關(guān)圖紙，盡可能減少測(cè)繪誤差，提升地質(zhì)測(cè)繪的精準(zhǔn)度。

1.2 布設(shè)勘探點(diǎn)

軟土地基勘察工作開(kāi)展之前，工作人員需要優(yōu)先完成勘探點(diǎn)的布設(shè)工作，在實(shí)際的施工現(xiàn)場(chǎng)，各階段勘察內(nèi)容及注意事項(xiàng)各不相同，工作人員需要分區(qū)域且有針對(duì)性的布設(shè)勘探點(diǎn)，同時(shí)還需要搜集相關(guān)工程施工地質(zhì)勘察資料以供參考，最后綜合各類(lèi)資料以及現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘察結(jié)果確定勘探點(diǎn)布設(shè)位置。如果是在沿海區(qū)域，施工現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)為特殊性巖土，例如淤泥軟土或填土等，在布設(shè)勘探點(diǎn)的工作中，軟土地基分布較為密集的區(qū)域需要額外增設(shè)多個(gè)勘探點(diǎn)，同時(shí)還需要適當(dāng)增加勘探點(diǎn)孔洞深度，隨后依據(jù)相關(guān)操作要求開(kāi)展土工實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步完成原位測(cè)試任務(wù)。常規(guī)情況下，勘探點(diǎn)的鉆孔深度宜在10m左右，如果是在平原區(qū)，鉆孔深度應(yīng)大于10m；如果是剖面勘探點(diǎn)的布設(shè)，各勘探點(diǎn)的布設(shè)間距應(yīng)大于100m，河床位置需要布設(shè)2個(gè)以上勘探點(diǎn)。

1.3 物理力學(xué)參數(shù)

水利工程施工中軟土地基的勘察工作屬于關(guān)鍵性流程，為保證勘探數(shù)據(jù)信息真實(shí)、準(zhǔn)確，工作人員需要科學(xué)選擇各種勘探及檢測(cè)方式的同時(shí)，還可以考慮綜合使用多種方式進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)，以便于能夠獲得綜合性參數(shù)值。在土樣的采集階段，取樣過(guò)程中工作人員需要盡量保證土層的穩(wěn)定性以及完整性等，盡量減少對(duì)土層的擾動(dòng)，待取樣結(jié)束之后，土樣需要立刻裝袋進(jìn)行封存，避免在土樣檢測(cè)之前受環(huán)境因素干擾致使土樣性質(zhì)發(fā)生改變[1]。通過(guò)對(duì)土樣的試驗(yàn)檢測(cè)，工作人員可以獲得與軟土地基相關(guān)的各項(xiàng)物理力學(xué)參數(shù)，隨后依據(jù)水利工程實(shí)際施工要求、施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件以及試驗(yàn)環(huán)境等對(duì)施工方案進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整與優(yōu)化。與此同時(shí)，工作人員還需要通過(guò)對(duì)軟土層水平垂直方向參數(shù)變化的分析，合理劃分施工區(qū)域，依據(jù)土層自身重力科學(xué)控制土層含水量。

2 水利工程軟土地基處理技術(shù)介紹

2.1 旋噴法

旋噴法是水利工程軟土地基施工的常見(jiàn)技術(shù)，方法的實(shí)施需要使用旋噴設(shè)備。在實(shí)際的軟土地基處理過(guò)程中，該方法的使用可以提升軟土地基強(qiáng)度、承載力以及抗?jié)B性等。施工中，工作人員利用旋噴設(shè)備完成旋噴樁的施工，而旋噴樁可以利用旋噴注漿管以及噴頭鉆等將混凝土灌注至軟土層當(dāng)中，以此破壞土體，致使注入的混凝土漿液能夠與原土體進(jìn)行有效融合，待混凝土漿液凝固之后，便會(huì)起到加固土體的作用。該施工過(guò)程中需要注意的是混凝土漿液灌注時(shí)需要較快速度，其是保證混凝土漿液灌注效果的關(guān)鍵。與此同時(shí)，旋噴法不適合應(yīng)用于有機(jī)物含量較高的軟土土層。技術(shù)應(yīng)用原理介紹如下：旋噴樁上安裝注漿管，當(dāng)注漿管放置土層一定深度之后緩慢進(jìn)行提升，此期間噴嘴應(yīng)時(shí)刻保持轉(zhuǎn)動(dòng)。

2.2 強(qiáng)夯法

軟土地基的處理較為專(zhuān)業(yè)，為保證處理質(zhì)量，施工人員需要依照軟土土體結(jié)構(gòu)及性質(zhì)科學(xué)選擇處理方法。如果軟土地基的土質(zhì)為沙土或黃土，施工人員可以選擇使用強(qiáng)夯法進(jìn)行處理，該方法的夯實(shí)效果較為明顯。該方法實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中需要使用夯實(shí)錘，而夯實(shí)錘的使用具有一定標(biāo)準(zhǔn)，受夯實(shí)錘作用力的影響，軟土地基的處理會(huì)更加牢固。我國(guó)著名的南水北調(diào)工程施工過(guò)程中，某區(qū)域的施工涉及軟土地基的加固處理，該施工區(qū)域?qū)儆谡成岸鄬訕?gòu)造，主要的施工方法是半填半挖法，具體挖方深度在8.5m左右，因該施工區(qū)域沙壤土較多，且土體屬于重砂壤，所以較為適合使用強(qiáng)夯法處理軟土地基。施工過(guò)程中，施工人員需要使用夯實(shí)錘錘擊至少4遍，每遍需錘擊3000kN·m左右，前三遍夯錘落距為15m，最后一遍夯錘落距為5m[2]。

2.3 樁基技術(shù)

水利工程施工中，針對(duì)于軟土地基的處理，常用的技術(shù)之一是樁基技術(shù)，該技術(shù)較為適合應(yīng)用于淤泥較厚的軟土層區(qū)域。傳統(tǒng)的樁基技術(shù)應(yīng)用主要使用的是木樁，隨著施工技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)如今樁基技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)是混凝土樁代替木樁，技術(shù)應(yīng)用效果明顯提升，常見(jiàn)的混凝土樁基施工技術(shù)為混凝土攪拌樁施工。該技術(shù)的應(yīng)用操作介紹如下：首先，施工人員需要借助鉆孔設(shè)備在淤泥內(nèi)打孔，隨后將管道插入孔內(nèi)，通過(guò)管道將混凝土灌注至淤泥孔中，經(jīng)過(guò)充分的攪拌之后混凝土?xí)c土體融為一體，待混凝土凝固之后，軟土土體會(huì)隨之變硬，以此可以實(shí)現(xiàn)加固土體的效果，提升軟土地基的承載力以及穩(wěn)固性等，其屬于是加固軟土地基的有效方式之一。除此之外，如果水利工程施工現(xiàn)場(chǎng)的軟土厚度較大、軟土含水量較高以及分布較廣等，施工人員應(yīng)該優(yōu)選樁基技術(shù)進(jìn)行加固。

2.4 換填技術(shù)

水利工程施工現(xiàn)場(chǎng)軟土地基的存在較為常見(jiàn)，因軟土地基自身具有不穩(wěn)固的特點(diǎn)，所以不利于水利工程施工安全性的提升，為此，部分施工單位會(huì)選擇使用換填技術(shù)將軟土層部分軟土進(jìn)行替換，以此提升施工現(xiàn)場(chǎng)軟土地基的穩(wěn)固性。在軟土地基施工過(guò)程中，施工人員需要先將原有的軟土層挖開(kāi)，隨后使用部分透水性良好以及硬度較高材料將軟土進(jìn)行替換，常用的換填材料有卵石以及砂石等，隨后施工人員需要借助大型碾壓設(shè)備對(duì)該區(qū)域進(jìn)行反復(fù)碾壓，以此確保該區(qū)域土質(zhì)被壓實(shí)，提升地基強(qiáng)度以及穩(wěn)固性等[3]。通過(guò)換填技術(shù)的應(yīng)用，軟土地基的承載力明顯提升，其有助于為后期水利工程的施工打下良好基礎(chǔ)，且可以有效防止后期施工出現(xiàn)地基沉降或膨脹等安全隱患。

2.5 化學(xué)固結(jié)技術(shù)

化學(xué)固結(jié)技術(shù)屬于一種加固方式，主要是利用化學(xué)制劑對(duì)軟土地基進(jìn)行加固處理，具體的處理方式介紹如下：1)深層攪拌法。工作人員需要將化學(xué)固化劑倒入土層當(dāng)中，隨后進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，致使土層與化學(xué)固化劑融為一體，以此實(shí)現(xiàn)加固軟土地基的目標(biāo)；2)灌漿法。該方法的實(shí)踐應(yīng)用了電化學(xué)原理，通過(guò)固結(jié)劑的添加可以對(duì)軟土地基結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善，其有助于減少軟土地基間隙。如果加入固結(jié)劑之后軟土層還存在間隙，則工作人員需要加入適量固化漿液，以此消除軟土地基間隙；3)高壓噴射注漿。其是灌漿法的升級(jí)版，即在灌漿過(guò)程中需要使用高壓設(shè)備，該設(shè)備能夠?qū)⒐袒瘽{液噴射至軟土地基深層，有助于提升固化漿液與土體的融合性，增強(qiáng)固化效果。

3 水利工程軟土地基處理技術(shù)案例

3.1 工程概況

某省市工業(yè)園沿河山泵站屬于常規(guī)性的水利工程項(xiàng)目，山泵房原建筑寬度為8.5m，機(jī)段總長(zhǎng)度為23.7m，此次工程施工屬于拓建項(xiàng)目，拓建排水量需要達(dá)到18.5m3/s，降水雨量需要統(tǒng)一排放至附近水閘，最后匯入至長(zhǎng)江流域。該山泵站位于軟土地基之上，為保證項(xiàng)目拓建的安全性以及穩(wěn)定性等，施工人員需要對(duì)該區(qū)域的軟土地基進(jìn)行處理。工程項(xiàng)目拓建期間，河沿山泵站基地需要準(zhǔn)備5臺(tái)軸流泵及相配套電機(jī)，各設(shè)備的裝機(jī)總?cè)萘啃枰_(dá)到5×330kW。此外，該項(xiàng)目的拓建內(nèi)容包括變電站建設(shè)、引水渠修建以及河沿山泵站施工等，施工前施工人員需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)軟土地基進(jìn)行勘察，合理選擇加固技術(shù)對(duì)軟土地基進(jìn)行加固處理，以此提升軟土地基的穩(wěn)固性，為山泵站的拓建打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[4]。

3.2 工程地質(zhì)

該項(xiàng)目工程位于長(zhǎng)江漫灘區(qū)域，軟土地基面積較大，需要施工單位重視地基勘察工作，同時(shí)還需要自上而下整理地層。第一層，人工填土層。厚度范圍是0.50～6.79m，層高范圍是5.19～6.80m，其主要是由重粉質(zhì)壤土構(gòu)成，內(nèi)部含有少量碎石，灰黃色。第二層，淤泥重粉質(zhì)壤土層。厚度范圍1.40～8.20m，層高范圍2.89～5.50m，該層土質(zhì)為灰色，流塑狀，內(nèi)部含有少量泥炭質(zhì)土。第三層，重粉質(zhì)與中粉質(zhì)壤土混合層。厚度范圍1.39～8.09m，層高范圍2.90～5.49m，土層為灰黃色，內(nèi)部含有少量輕粉質(zhì)，土層的壓縮性較差，可塑性較強(qiáng)。第四層，粉質(zhì)黏土層。厚度范圍6.00～7.89m，層高范圍3.96～5.51m，土層為灰白色及棕黃色相間，內(nèi)部含有少量鐵錳質(zhì)結(jié)核。第五層，灰?guī)r層，該層厚度為6m左右。

3.3 處理技術(shù)

3.3.1 排水固結(jié)法

該工程項(xiàng)目的拓建存在一定難度，為保證施工現(xiàn)場(chǎng)軟土地基符合施工要求，施工人員可以使用排水固結(jié)發(fā)對(duì)軟土地基進(jìn)行加固處理。該技術(shù)的應(yīng)用需要使用排水系統(tǒng)與加壓系統(tǒng)，具體施工不僅可以強(qiáng)化軟土地基的穩(wěn)固性，還可以改善軟土地基不良現(xiàn)狀，提升軟土地基的滲透性。如果是對(duì)軟土地基進(jìn)行真空預(yù)壓操作，施工人員需要優(yōu)先在地基表層鋪設(shè)砂石，同時(shí)還需要清理排水管道，隨后利用封閉技術(shù)將其與空氣相隔離，避免出現(xiàn)薄膜未完全沒(méi)入軟土層的問(wèn)題。最后，施工人員需要進(jìn)行抽氣處理，以此創(chuàng)造良好真空環(huán)境，便于提升軟土地基加固處理效果[5]。

3.3.2 換土墊層法

在水利工程施工中，如果軟土地基存在變形隱患或承重力不足的問(wèn)題，為保證地基能夠支撐水利建筑體，施工人員需要對(duì)軟土地基進(jìn)行處理，常用的處理技術(shù)為換土墊層法，該技術(shù)可以將軟土地基中的土料進(jìn)行替換，不僅可以起到加固土體的作用，還具有操作較為便捷的優(yōu)勢(shì)，具體操作面見(jiàn)下圖2所示。為保證該技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值獲得充分發(fā)揮，替換土料的選擇十分重要，施工人員應(yīng)選擇有機(jī)質(zhì)含量小于5%的土料，且土料顆粒直徑應(yīng)小于15mm，科學(xué)控制土料的含水量以及壓實(shí)密度等，以此可以提升墊層質(zhì)量。在實(shí)際的施工過(guò)程中，如果涉及地下水位基坑的施工，施工人員需要優(yōu)先將基坑內(nèi)部積水排除干凈，同時(shí)需要保證墊層及墊層縫隙間距為500mm，隨后需要對(duì)接縫處進(jìn)行夯實(shí)，以此封堵對(duì)接縫，防止出現(xiàn)滲漏問(wèn)題[6]。待換土墊層施工完成之后，施工人員可以使用環(huán)刀法采取土樣，每層土質(zhì)都需要采取一定量土樣進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。

圖2換土墊層法平面

4 結(jié)語(yǔ)

軟土地基是水利工程施工的重要流程，為確保水利工程軟土地基施工的安全性以及穩(wěn)定性，施工前期施工及設(shè)計(jì)人員需要開(kāi)展地基勘察工作，即對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的軟土地基進(jìn)行全面勘測(cè)，具體勘測(cè)工作人員需要掌握地質(zhì)測(cè)繪、布設(shè)勘探點(diǎn)以及物理力學(xué)參數(shù)等要點(diǎn)。與此同時(shí)，工作人員還需要掌握相關(guān)處理技術(shù)，例如旋噴法、強(qiáng)夯法、樁基技術(shù)、換填技術(shù)以及化學(xué)固結(jié)技術(shù)等，熟練掌握各技術(shù)要點(diǎn)，在實(shí)際的施工中合理選擇使用各種處理技術(shù)，重在提升軟土地基施工質(zhì)量。