保定中小河流工程地質(zhì)勘察工作方法探討

任煥強(qiáng)，賈占軍，劉 偉,2

（1.保定市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，河北 保定 071051；2.保定市江河水利咨詢監(jiān)理有限公司,河北 保定 071051）

保定地區(qū)中小河流堤防大部分建于20世紀(jì)50～60年代，建設(shè)初期未做工程地質(zhì)勘察工作，普遍存在防洪標(biāo)準(zhǔn)低、密實(shí)性差、抗沖刷能力差、堤身單薄、堤基滲透穩(wěn)定不滿足要求或岸坡穩(wěn)定性差等問題。

河道治理工程屬于綜合性水利工程，沒有專門的工程地質(zhì)勘察規(guī)范可依。隨著近幾年大量河道治理工程項(xiàng)目的逐步實(shí)施，規(guī)范中小河流治理工程勘測(cè)設(shè)計(jì)工作尤為重要，水利部于2011年1月6日頒布了《中小河流近期治理工程初步設(shè)計(jì)指導(dǎo)意見》，地質(zhì)勘察應(yīng)以規(guī)程、規(guī)范為基礎(chǔ)，結(jié)合本地區(qū)河道管理地質(zhì)勘察工作的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)勘察過程中常見的問題進(jìn)行了探討，并提出了針對(duì)性建議。

1 地質(zhì)勘察階段劃分

中小型河道治理工程地質(zhì)勘察階段的劃分，原則上應(yīng)與設(shè)計(jì)階段相適應(yīng)。

1.1 中等或簡單地質(zhì)條件河道

可不細(xì)分勘察階段，按初步設(shè)計(jì)階段精度一次性完成。

1.2 地質(zhì)條件比較復(fù)雜的河道

首先進(jìn)行可行性研究階段地質(zhì)勘察，在搜集已有地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上可適當(dāng)簡化外業(yè)勘察工作，布置少量鉆探或坑探。

2 地質(zhì)勘察工作布置

河道屬線性工程，往往涉及山區(qū)、山前平原或內(nèi)陸平原，工程地質(zhì)條件差異較大。應(yīng)根據(jù)地質(zhì)復(fù)雜程度進(jìn)行針對(duì)性地質(zhì)勘察，避免生搬硬套有關(guān)規(guī)程及規(guī)范。

2.1 山區(qū)中小河流

2.1.1 其地層巖性復(fù)雜，厚度變化較大，多以砂卵石、碎石土、基巖為主

一般地段以地質(zhì)調(diào)查及坑探取樣為主，閘、壩等建筑物地段布置工程地質(zhì)鉆探，并依托勘探孔形成1～2個(gè)地質(zhì)剖面線。

2.2 平原中小河流

2.2.1 第四系地層沉積較厚，堤防或護(hù)岸工程沿工程線路布置地質(zhì)剖面線

勘探點(diǎn)不必均勻布置，最大間距500m，如果區(qū)間有穿堤建筑物可一并布置，地貌、地質(zhì)條件復(fù)雜地段應(yīng)適當(dāng)加密鉆孔；地質(zhì)條件簡單且不存在工程地質(zhì)問題的河段還可適當(dāng)放大鉆孔間距；已有堤防鉆孔應(yīng)盡可能沿堤頂布置，以查明堤身地層巖性、密實(shí)性、均勻性及有無孔洞等地質(zhì)缺陷。

靠近河床險(xiǎn)工段的鉆孔至少深入至深泓點(diǎn)以下3～5m，以滿足計(jì)算沖刷深度或滲透穩(wěn)定要求；遠(yuǎn)離河床部位岸坡及堤防受河流影響較小，鉆孔深度可適當(dāng)減小，深入至堤基以下5～10m或堤身高度的1.0～1.5倍；堤內(nèi)、堤外靠近取土坑、采砂坑地段屬險(xiǎn)工地段，容易產(chǎn)生堤基滲透破壞，鉆孔深度應(yīng)超過坑底3m以下。

為了驗(yàn)算河道沖刷深，需沿河灘地或河床布置探坑，探坑深度不宜小于1.5m，人工采取具有代表性的擾動(dòng)樣。

2.2.2 小型河流兩堤間距較窄，橫向工程地質(zhì)條件變化不大

地質(zhì)縱剖面線鉆孔可布置在河道一側(cè)，亦可沿兩側(cè)交錯(cuò)布置，初設(shè)階段沿河道方向鉆孔間距控制在500m以內(nèi)。

4 工程地質(zhì)分段

有些河道治理勘察報(bào)告沒有進(jìn)行工程地質(zhì)分段，不管線路多長，對(duì)治理河段整體進(jìn)行工程地質(zhì)評(píng)價(jià)，這是不可取的，不同地段工程地質(zhì)條件的差異性是客觀存在的。常用的工程地質(zhì)分段方法有以下2種：

4.1 地層結(jié)構(gòu)分段法

地基巖土主要包括粘性土、砂性土、粗粒土和基巖。根據(jù)沿線地層結(jié)構(gòu)及成因類型特征，分為單層結(jié)構(gòu)、雙層二元結(jié)構(gòu)、多層混合結(jié)構(gòu)，如壤土單層地基段、壤土及砂壤土雙層地基段、粘砂礫多層地基段等。一般以地基影響范圍內(nèi)的巖性組合特征進(jìn)行劃分，如果劃分深度范圍太大，地質(zhì)分段容易產(chǎn)生混亂，且工程地質(zhì)評(píng)價(jià)缺乏針對(duì)性。

地質(zhì)分段一般從上游至下游按里程樁號(hào)進(jìn)行劃分；也可不完全按樁號(hào)順序，將地質(zhì)結(jié)構(gòu)及工程地質(zhì)條件相似的地段分為同一地質(zhì)段，這樣可使勘察報(bào)告描述清楚而避免重復(fù)。

4.2 工程地質(zhì)問題分段法

常見工程地質(zhì)問題主要有：滲透變形、沉降變形、崩岸、滑塌等。堤身的險(xiǎn)情主要為滑坡、散浸、管涌、堤身單薄等。由于堤身屬水工建筑物，工程地質(zhì)分段主要是針對(duì)堤基而言，根據(jù)工程地質(zhì)問題的嚴(yán)重程度，具體可劃分為穩(wěn)定堤基（岸坡）段、穩(wěn)定性較差堤基（岸坡）段、不穩(wěn)定堤基（岸坡）段，具體還可根據(jù)問題類型細(xì)分：“滲透變形不穩(wěn)定堤基段”，“滑塌不穩(wěn)定岸坡段”，“抗沖穩(wěn)定性較差岸坡段”等。

上述兩種分段方法直觀、簡單、適用，在實(shí)際工作中得到了廣泛應(yīng)用，具體采用哪種方法較好還要具體分析，筆者認(rèn)為工程地質(zhì)問題較少或不嚴(yán)重的河道治理工程可采用地層結(jié)構(gòu)分段法，反之宜采用工程地質(zhì)問題分段法。

5 地基處理措施

5.1 軟土持力層地基

對(duì)已建堤防工程影響不大。經(jīng)過多年運(yùn)行基本穩(wěn)定，但對(duì)于閘、壩或護(hù)岸工程來說，地基過度變形或不均勻沉降容易造成建筑物結(jié)構(gòu)性破壞，建筑物主體開裂或傾斜大部分是由于地基處理措施不到位或建筑物基礎(chǔ)型式不當(dāng)造成的。

5.2 可液化的砂土或少粘性土地基

對(duì)7°及以上地區(qū)的水閘建筑物采取處理措施是必要的，常采用加密法或換土法，但對(duì)堤防及護(hù)岸工程危害性較小，可簡化處理或不處理。

5.3 淺層強(qiáng)透水地基

在閘壩地基、堤外低洼地段的堤防產(chǎn)生滲透破壞的可能性較大，可采用粘性土截水槽及其他垂直截滲的方法，其他地段一般不做處理。

6 天然建筑材料勘察

6.1 土料場(chǎng)位置確定

河道治理工程需要大量土料、砂料，原則上應(yīng)依據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行初查和詳查，但在初步設(shè)計(jì)階段往往難以確定土料場(chǎng)具體位置，或在后期實(shí)施過程中由于種種原因改變土料場(chǎng)位置，造成前期土料場(chǎng)勘察資料的浪費(fèi)。筆者認(rèn)為，初設(shè)階段土料場(chǎng)勘察精度可適當(dāng)降低，待施工圖設(shè)計(jì)階段或施工階段再補(bǔ)充必要的取樣試驗(yàn)工作。

6.2 天然建筑材料就近取用

過去修筑堤防一般沿河道外側(cè)取土，但由于需要占用大量耕地，現(xiàn)在實(shí)施難度越來越大；為了不占或少占耕地和節(jié)省投資，長年干枯的河道，地下水位埋深較深的寬淺河道，應(yīng)優(yōu)先考慮在堤內(nèi)河灘地或河床取土。迄今為止，北方大部分平原河道砂土已被開采，僅有少量砂土還可直接取用，有些河段已開采至下部穩(wěn)定土層，如果沿途有土料場(chǎng)可直接利用，應(yīng)注意取土區(qū)與堤防之間要留出安全距離，采深不宜過大，以防改變?cè)瓉砗恿鲬B(tài)勢(shì)。另外，地下水埋深較淺的河道或堤間距較小的河道不宜在堤內(nèi)取土。

6.3 材料外購

如果工程區(qū)附近缺少合適的天然建筑材料，可采取外購方式，并提出天然建筑材料性質(zhì)、用量及質(zhì)量指標(biāo)。

7 物理力學(xué)參數(shù)

抗剪強(qiáng)度是堤身、岸坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算的基本參數(shù)之一。有些勘察報(bào)告只提供直接快剪強(qiáng)度，按照堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范要求，穩(wěn)定計(jì)算需要的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)包括直接快剪、直接慢剪、固結(jié)快剪、三軸剪等強(qiáng)度指標(biāo)。實(shí)際工作中由于慢剪及三軸剪試驗(yàn)繁瑣應(yīng)用較少，一般多采用直接快剪和飽固快剪強(qiáng)度，用于簡化計(jì)算不同工況下的堤防及岸坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。

地基承載力是閘壩等建筑物及護(hù)岸基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。如果勘察期間地下水位較低，則地基土含水量及液性指數(shù)試驗(yàn)值偏低，砂土或少粘性土標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)偏大，以此確定的地基承載力亦明顯偏高，考慮到河道行洪期高水位工況，濕土地基承載力明顯降低，應(yīng)結(jié)合臨近工程經(jīng)驗(yàn)對(duì)地基承載力進(jìn)行適當(dāng)折減。

8 結(jié)語

相對(duì)水庫除險(xiǎn)加固、隧洞等水利工程而言，河道治理工程地質(zhì)勘察難度不大，但具有較大的靈活性，地質(zhì)工作者應(yīng)認(rèn)真理解《指導(dǎo)意見》關(guān)于工程地質(zhì)工作的內(nèi)容及要求，參照相關(guān)規(guī)程、規(guī)范，針對(duì)每一項(xiàng)工程的特征及其工程地質(zhì)條件，制定切實(shí)可行的地質(zhì)勘察方案，防止地質(zhì)勘察不清，或過度勘察造成浪費(fèi)。地質(zhì)評(píng)價(jià)內(nèi)容要結(jié)論明確、重點(diǎn)突出、建議合理，為河道治理工程設(shè)計(jì)及施工提供可靠的基礎(chǔ)地質(zhì)資料。

［1］水利部.中小河流近期治理工程初步設(shè)計(jì)指導(dǎo)意見［Z］.2011.

［2］SL188—2005，堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程［S］.

［3］SL55—2005，中小型水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范［S］.

［4］賀立新，左重輝.中小河流治理地質(zhì)勘察與工程設(shè)計(jì)若干問題思考［J］.湖南水利水電，2011（6）.

［5］張曉蘭.我國中小河流治理存在的問題及對(duì)策［J］.水利發(fā)展研究，2005（5）.