堤防工程設(shè)計規(guī)范和工程地質(zhì)勘察規(guī)程中幾個問題的探討

余侃柱

（甘肅省水利水電勘測設(shè)計研究院 甘肅蘭州 730000）

1 問題的提出

中華人民共和國國家標準《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB50286-98）（以下簡稱“98規(guī)范”），1998年10月15日起施行，適用于各類新建、加固、擴建、改建堤防工程的設(shè)計。中華人民共和國水利行業(yè)標準《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》（SL 188-2005）（以下簡稱“2005規(guī)程”），2005年7月1日起實施，適用于江、河、湖、海的1級、2級、3級堤防、穿堤涵閘、堤岸的工程地質(zhì)勘察，江、河、湖、海的4級、5級堤防的工程地質(zhì)勘察可參照執(zhí)行。2005規(guī)程和98規(guī)范的頒布實施對我國堤防工程的勘察和設(shè)計工作起到積極重要的指導作用。筆者參與多項堤防工程的勘察、設(shè)計及評審工作，并與從事堤防專業(yè)的技術(shù)人員交流探討，在項目實踐過程中發(fā)現(xiàn)“98規(guī)范”和“2005規(guī)程”之間銜接和表達不一致，在使用規(guī)范和規(guī)程過程中地質(zhì)人員與設(shè)計人員產(chǎn)生歧義或誤解，在某些項目實施中遇到問題難下定論。本文根據(jù)項目實施中經(jīng)驗認識，提出幾個問題膚淺的認識分析與更多的專業(yè)技術(shù)人員來探討交流，以便在實際工作中全面深入地貫徹《98規(guī)范》和《2005規(guī)程》，精心勘察、精心設(shè)計堤防工程。

2 對幾個問題的認識和探討

2.1 顆粒級配曲線含義及表達

顆粒級配曲線，通常用半對數(shù)坐標，橫坐標（按對數(shù)比例尺）表示某一粒徑 d（mm），左側(cè)縱坐標表示小于某一粒徑的土粒的累計百分含量（不是某一粒徑的百分含量），左側(cè)縱坐標最下角為0%，左側(cè)縱坐標最上角為 100%；右側(cè)縱坐標最下角為100%，右側(cè)縱坐標最上角為0%，與左側(cè)縱坐標含義相反，表示大于某一粒徑的土粒的累計百分含量（不是某一粒徑的百分含量）。橫坐標概念清晰，一目了然。往往在縱坐標上查取時把左、右坐標軸含義沒有搞明白，左或右縱坐標含義不同查得級配曲線粒徑的數(shù)值不同，相差較大。在堤防設(shè)計計算中需要d50、d85，尤其d85含義的理解和查取，在98規(guī)范附錄公式A.2.1-1及D.2.2-2中，公式中粒徑符號描述含義不甚清晰，容易引起歧義理解，往往d85與 d15混淆，對沖刷深度計算結(jié)果影響較大。只有明確坐標軸的含義，查取 d85才不會發(fā)生混淆，得出合理的計算成果。

2.2 “98規(guī)范”計算公式中涉及粒徑值的分析3

“98規(guī)范”計算公式中涉及顆分粒徑的符號含義與對應(yīng)級配曲線粒徑的分析見表1。從表1分析，這3個公式中均涉及從顆粒級配曲線中查取有關(guān)的粒徑值，由于在 98規(guī)范式中含義與地質(zhì)專業(yè)粒徑值的表達描述不一致，使用過程中容易誤解或歧義，引起計算的偏差，甚至導致錯誤的結(jié)論，這在工程實踐中遇到不少。建議規(guī)范與規(guī)程符號的物理含義和量綱統(tǒng)一，應(yīng)按規(guī)范規(guī)程術(shù)語標準含義或通用術(shù)語使各專業(yè)間認識統(tǒng)一，不會產(chǎn)生誤解。這樣地質(zhì)專業(yè)從級配曲線查得所需粒徑值，設(shè)計人員在計算使用中不致概念混淆，直接使用，不再在級配曲線查計算所需的粒徑值。

表1 98規(guī)范計算公式粒徑值含義分析與建議

表2 筑堤材料規(guī)范、規(guī)程質(zhì)量指標要求對比

2.3 筑堤材料

筑堤材料98規(guī)范、2005規(guī)程、《水利水電天然建筑材料勘察規(guī)程》SL 251-2000、《堤防工程施工規(guī)范》SL 260-98規(guī)定質(zhì)量指標對比見表2。工程地質(zhì)專業(yè)按《水利水電天然建筑材料勘察規(guī)程》SL 251-2000進行勘察、試驗、評價，對土料、石料、混凝土骨料是合適的，對砂礫料含泥量指標偏高（＞5%），可能引起填筑標準相對密實度和變形量指標偏低，需采取改進施工工藝、料源加工處理或改變堤身結(jié)構(gòu)等措施。而對中小型河流上游、中游，堤防沿線河床、漫灘、階地分布大量含漂石砂卵礫石或砂礫石、砂碎石，就地取材，作為堤身填筑料源儲量豐富，而控制質(zhì)量指標在規(guī)程里沒有要求，按什么標準評價是經(jīng)常遇到的問題，已建幾十年大量工程實踐證明，用砂卵礫石或砂礫石填筑，嚴格控制填筑標準和工藝，堤身完全滿足穩(wěn)定、滲流、變形等方面要求。筆者建議在規(guī)程里增加堤防填筑料源砂卵礫石或砂礫石質(zhì)量指標要求，如粒徑及級配、含泥量等，填筑標準用相對密實度值控制，或干密度控制。

2.4 堤防填筑標準

“98規(guī)范”填筑標準、《堤防工程施工規(guī)范》SL 260-98測試項目與計算公式見表3。粘性土堤現(xiàn)場施工檢測用環(huán)刀法檢測干密度容易做到，及時評價填筑質(zhì)量是否符合施工圖紙要求。土堤施工受就近取料等客觀條件的限制，工段內(nèi)土質(zhì)和含水量的變化可能較大，且選擇余地又較小，及時檢測調(diào)整天然含水率和碾壓參數(shù)。通過碾壓試驗驗證能達到設(shè)計干密度即可，并不要求達到最大干密度。

表3 填筑標準及表達式

無粘性土土堤用相對密實度（Dr）評價無粘性粗顆粒土的緊密程度和檢驗指標。通過測定最大與最小孔隙比，或測定最大與最小密度后，運用公式計算而得，非直接測定。但是測定emax和emin的試驗方法尚缺乏統(tǒng)一的標準，測定結(jié)果離散性較大。通過室內(nèi)試驗測定 ρmax、ρmin，對試驗樣品一般要進行適當?shù)奶幚恚▽Τ^試驗儀器的粒徑按等量替代法進行替代或相似級配法等方法進行處理），試驗結(jié)果有一定的近似性?，F(xiàn)場測定填筑體干密度ρd采用灌砂法或灌水法，現(xiàn)場測定值往往大于室內(nèi)試驗值。試驗樣品代表性、壓實設(shè)備的功率、試驗環(huán)境、試驗方法等方面存在諸多差異，即條件不同，ρmax、ρmin試驗數(shù)值的結(jié)果差異較大，可比性較差。用現(xiàn)場檢測干密度ρd和室內(nèi)試驗測定ρmax、ρmin，計算出壓實后 Dr＞1。按孔隙比物理含義其值應(yīng)為0～1間。這時含義和判斷標準不適宜。填筑砂卵礫石或砂礫石現(xiàn)場測定大多數(shù)試驗點測定成果滿足98規(guī)范的要求。但現(xiàn)場需要測定3個參數(shù)ρmax、ρmin、ρd，而大量檢測占用時間，影響施工進度，通過大量檢測表明，滿足不同級堤防填筑標準時，一般砂卵礫石干密度大于2.0g/cm3，Dr＞0.6，一般砂卵礫石干密度大于2.1g/cm3，Dr＞0.65，所以根據(jù)堤防的級別可用干密度作為控制和檢驗指標。因此筆者建議直接用干密度檢驗，簡單易行，試驗快捷方便，迅速檢測出控制指標，判斷施工質(zhì)量是否符合質(zhì)量要求標準。

2.5 允許不沖流速

98規(guī)范公式

式中V允——河床面上允許不沖流速（m/s），2005規(guī)程沒有提出允許不沖流速V允概念及如何取值，在工程設(shè)計中V允取值按經(jīng)驗值或試驗，不同地質(zhì)體如含漂石砂卵礫石、砂礫石、碎石土、砂、粉質(zhì)壤土、砂壤土、粘土、黃土、黃土類土、白堊紀～第三紀紅層基巖軟巖～極軟巖強風化帶等，堤基顆粒組成及結(jié)構(gòu)，天然密實程度，水流速和水深，斜沖還是平?jīng)_，抗沖刷能力邊界條件等不同，局部沖刷還是最大沖刷，影響因素較多，而在 98規(guī)范和 2005規(guī)程里沒有明確怎樣取值，是查表法、經(jīng)驗法、實驗法、計算法，不同項目或同一項目不同技術(shù)人員可能取值不同，結(jié)果肯定相差較大。建議在修訂時明確取值的方法及不同堤基如何取值。

3 結(jié)語

98特大洪水后，98規(guī)范和2005規(guī)程為我國江、河、湖、海堤等堤防設(shè)計及勘察起到非常重要的指導作用，不言而喻?！笆逅?guī)劃”對我國中小型河流治理提出明確要求，如何正確理解和運用好規(guī)范及規(guī)程是地質(zhì)工程師和水工工程師基本要求，是勘測設(shè)計單位及主管部門法律武器。規(guī)范及規(guī)程編制得科學嚴謹和可操作，才能使使用者掌握好，建設(shè)的堤防工程更加安全經(jīng)濟。筆者在本文所探討的問題僅為計算中工程地質(zhì)專業(yè)與水工專業(yè)之間經(jīng)常遇到，容易出差錯的問題，筆者的認識是膚淺的。建議根據(jù)實際情況和堤防技術(shù)的進步，工程實踐的事例，修訂98規(guī)范和2005規(guī)程時，對技術(shù)人員指導性和操作性更強，勘測設(shè)計單位在實施過程中才能深入領(lǐng)會貫徹執(zhí)行。