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水利工程软土地基勘察及处理技术探讨韩任远

发表时间：2020/11/9 来源：《基层建设》2020年第21期作者：张成张少阳韩任远

[导读] 摘要：为了有效保证水利工程进度计划和质量目标的实现，在水利工程开始前需要全面细致地勘察施工区域内的地质地貌，以此为基础才可以制定出合理科学的水利工程施工方案，才能够有效应对和处理在水利工程建设中可能遇到的各种问题。

        陕西省水利电力勘测设计研究院勘察分院陕西省咸阳市 712000
        陕西省水利电力勘测设计研究院陕西省西安市 710000
        摘要：为了有效保证水利工程进度计划和质量目标的实现，在水利工程开始前需要全面细致地勘察施工区域内的地质地貌，以此为基础才可以制定出合理科学的水利工程施工方案，才能够有效应对和处理在水利工程建设中可能遇到的各种问题。其中，尤其需要做好对软土地基的勘察和处理，软土地基会严重影响工程结构的稳固性和安全性，降低水利工程质量。基于此，文章对当下水利工程建设中的软土地基勘察要点和处理技术进行分析和研究，以供参考。
        关键词：水利工程；软土地基；勘察技术处理；应用
        前言
        为了保证整个工程建设的顺利实施，需要在项目前期对周围的地质环境做好全面、严格、仔细的勘察。这在一定程度上可以避免后期施工中地质问题的频发，有利于项目的开展。同时，地基勘察也是水利工程的关键基础，是工程质量的有效保证。在当前我国水利工程建设水平迅速发展的背景下，需要我们利用先进的技术、科学的方法和积累的经验做好软土地基的勘察，为我国水利工程的建设保驾护航。
        一、水利工程施工中对软土地基进行处理的意义
        对水利工程中的地基进行处理，可以有效改善地基透水性。这是因为在建筑物下部结构地层下面存在一定水流运动，所以会对地层以上地基结构产生一定压力，为降低压力对建筑物结构带来的影响，就必须要采取相应措施对地基进行处理。建筑物地基需要承受来自上部结构的承载力，如果不进行地基处理，就可能会产生严重的地基土沉降。所以采取相应措施可以改善地基压缩特性，降低地基土沉降速度，同时可提高地基模量。地基抗剪强度关系着地基稳定性，所以对地基进行处理可以增加地基抗压力，改善地基剪切特性，从而减少剪切破坏和压力破坏。此外，地基处理还可以提高地基抗震强度，减少地震液化作用带来的不利影响，改善地基动力特性，消除或减少湿陷性土和膨胀性土的特性。
        二、软土地基的定义和特点
        在水利工程施工中，软土地基指的是淤泥质土、淤泥、泥炭质土、泥炭和部分冲填土或杂填土。
        1.软土地基孔隙较大，一般在1.0以上，天然孔隙比为1.2～1.5。不过软塑状淤泥质土比较细腻光滑，在干燥之后体积收缩，干强度较好，成分比较均匀稳定，所以在沉井施工中比较有利。在开展软土地基施工过程中，由于受到人为因素影响，会突然因为施工振动、搅拌等出现内部结构不稳定的情况，使结构遭到破坏，并降低土壤强度，灵敏度一般在3～16，土壤承重能力较差。
        2.软土地基土壤的天然含水量较高，并且呈现出流塑状态。此外，软土渗透性差，由于地基土壤呈现高饱和状态，加上含水量高、孔隙较大、土颗粒细腻均匀、抗剪强度低，所以渗透变形成为流土，在基坑开挖的过程中要注意坑底隆起和坑壁流沙等问题。软土地基土壤还具有流变性特点，所以如果荷载作用不变，软土结构便会发生变形，从而降低抗剪强度能力，比如会出现较大的次固结沉降。同时，软土在荷载作用力之下，由于沉降时间较长而且沉降量不均匀，所以软土中会夹带厚薄不同的粉土或者粉细砂层，使建筑物发生倾斜和裂缝等问题。
        三、软土地基勘察要点
        1.地质测绘
        以广东省东南部地区为例，在广东省东南部沿海地区，平原、近海地区上部普遍分布有第四系陆相冲洪积、滨海相沉积及海陆交互相沉积的有机质淤泥、淤泥质土软土层，其中冲洪积、滨海沉积的淤泥软土层多可在河床、滩地等处肉眼可见，且根据地区工程经验，软土层层厚多较大，以往工程经验里沿海一海堤工程中存在钻孔有效控制深度45m未钻穿淤泥、淤泥质土软土层。因此在前期勘察过程中，应进行充分的地质测绘工作，将软土分布或可能存在的区域调查清楚，为后续的地勘工作安排及报告编制收集现场地质资料。

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        2.勘探点的布置
        在水利工程的工程地质勘察工作中，在不同设计阶段有不同的勘察要求，前期工作收集地区、临近工程及相关专业的地质资料，根据相应阶段工程勘察任务和规范要求，布置必要的勘探点。在广东沿海地区，特殊性岩土主要为填土及淤泥软土，地基勘察重点主要为软土，因此，在地层变化较大、软土分布较广、软土层厚较大的地区，如相变交界区域、河流弯道、滩地、海滩、支流汇入口等处，勘探点会相应地加密布置，孔深也应在规范要求和设计方案稳定验算需要的情况下相应地加深，并进行相应的原位测试及取样进行土工试验。
        3.物理力学参数
        在实际的水利工程软土地基勘察过程中应当采用不同的方法和技术对参数进行综合取值，包括原位测试、土工实验及结合地区工程经验进行类比等。取土样时应对土样不产生扰动，取样后对原状样进行蜡封，并及时送实验室，以此来保证软土试验参数与土层实际情况不产生较大的误差。软土物理力学参数应以试验成果为依据，根据试样代表性、实际工作条件与试验条件等进行调整，提出地质建议值，并应注意软土层各参数在水平、垂直方向上的变异性进行分区分段。根据工程经验，软土在垂直方向上较水平方向上差异性较大些，这是因为土体在自重应力作用会产生一定的固结作用，一般情况下埋深越深，含水量越低，物理力学性质较上部要好一些。
        四、水利工程施工中软土地基具体的处理技术要点
        1.换填技术
        换填技术指的是在施工中施工人员将软土层挖开，然后填入一些硬度高、透水性好、不容易压缩的换填材料，比如砂石、卵石等，然后再通过机械设备进行进一步的碾压压实，使地基达到一定的强度和稳固性。通过换填处理，地基的承载力和稳固性能够得到进一步提升，进而为水利工程建设营造良好的地基基础环境，避免地基产生沉降和膨胀等问题。该技术多用于软土层较薄的软土地基处理。
        2.桩基技术
        桩基技术是软土地基处理中最常用的技术之一。该技术非常适合用于处理淤泥较多而且软土层较深的地基环境。在早期一般都会采用木桩来进行处理，但是随着技术以及经济的发展，如今普遍采用混凝土作为地基处理的材料，比如混凝土搅拌桩施工技术。其在应用中首先通过钻孔设备在淤泥内打孔并插入管道，然后通过管道向孔内注入混凝土，再将混凝土与土壤进行搅拌混合，在混凝土凝固后，土壤的承载力和稳固性就会得到进一步提升，进而达到软土地基加固的目的。
        3.旋喷法
        在当前的水利工程建设中，旋喷法也是处理软土地基最为有效的一种施工方法。该技术在应用中通过在软土层中建设旋喷柱来提高软土层的承载力、强度和抗渗性能。旋喷桩是通过旋喷注浆管和喷头钻将混凝土浆液以一个非常高的速度注入土体中，从而使土体被破坏，从而使混凝土浆液与土层融合，在混凝土凝固后，土体就会得到进一步的加固。但是该方法不适用于土层中有机物含量较高的地区。
        4.化学固结技术
        化学固结技术是通过相关化学制剂来实现对软土地基的加固，其具体包括以下三种：灌浆法。利用电化学原理，通过固结剂来改善软土地基的结构，如果在具体施工时还存在一定间隙，则可以继续灌入一定量的固化浆液。深层搅拌法。该方法是将化学固化剂与土层进行搅拌融合，以此固化土层。高压喷射注浆。该方法是对灌浆法的升级，通过高压设备能够更好地实现土体和固化浆液的融合，提高固化效果。
        结束语
        综上所述，在水利工程施工中，要全面考虑水利工程建设相关因素，根据施工具体情况确定施工方案，提高软土地基建设质量，保证软土地基的承载力和稳定性。因为不同的处理方法各有优缺点，所以施工单位必须要结合实际施工，选择合理处理方案，根据水利工程施工要求进行施工。
        参考文献
        [1]宋瑞萍.刍议水利施工中的地基处理技术[J].居舍.2018C20)：74.
        [2]侣传铭.水利工程施工中软土地基处理技术分析[J].工程建设与设计，2018(17)：68—69+77.