復雜地質(zhì)下水利工程的勘測施工方法

【摘要】我國由于地貌廣闊，地形在區(qū)域上的差異性較大，形成了部分地區(qū)地基巖體密實且堅硬，卻又存在一部分地區(qū)地質(zhì)環(huán)境復雜的特征，良莠不齊的地質(zhì)環(huán)境導致某些地區(qū)難以進行準確的勘測，進而加大了施工難度。本文通過介紹目前先進的地質(zhì)勘測技術(shù)和施工技術(shù)，并根據(jù)某個處于復雜地質(zhì)環(huán)境下的水利工程實例，來探討水利工程上對于復雜地質(zhì)條件的處理措施。

【關(guān)鍵詞】復雜地質(zhì)；地基；水利；勘測；技術(shù)

1、復雜地質(zhì)簡介

目前，在我國現(xiàn)行的地質(zhì)等級規(guī)范中，通過對地質(zhì)勘測的難度，將地質(zhì)條件分為三級，其中，一級地質(zhì)條件最為惡劣，通常存在地形地貌復雜、水文條件不佳、深部巖性多樣、地質(zhì)災(zāi)害頻繁等問題，且時常存在軟弱夾層，某些地方由于破人為工程活動較為強烈，常年覆蓋有多年的膨脹性、濕陷性和鹽漬性的凍土層。二級為一般工程情況下的地質(zhì)條件，雖然也可能存在一些破碎巖體和軟弱夾層，有些還存在地下水的影響，但是這些都在正?？睖y施工所能接受的范圍內(nèi)，是可以人為的進行處理和回避的。三級一般代表地質(zhì)條件良好，幾乎沒有地下巖體活動以及軟弱破碎帶，且?guī)r土的種類十分單一，便于鉆探并進行試驗分析，工程結(jié)構(gòu)十分簡單。

2、復雜地質(zhì)環(huán)境下的勘測施工技術(shù)

上文介紹了復雜地質(zhì)條件下可能遇到的一些問題，結(jié)合這一系列客觀存在的工程難題，需要針對性的使用一些實用的勘察施工技術(shù)來精確的處理各種復雜地質(zhì)條件下的工程情況，并充分利用各類技術(shù)的特點與優(yōu)勢，進行問題的定向解決。由于地質(zhì)問題有些就存在于工程現(xiàn)場，例如邊坡巖體中存在破碎帶，基巖滲透性較大等，這些需要我們利用施工技術(shù)進行加固、防滲等處理；而另一類則存在于地底深部，一般很難勘測到，這就需要利用一些深部勘探技術(shù)進行勘測并及時處理或回避這些，以保證工程的安全穩(wěn)定。因此，對復雜地質(zhì)條件下所能夠適用的勘測施工技術(shù)進行了集合，并對各技術(shù)進行介紹。

2.1 勘察技術(shù)

地質(zhì)勘察的主要任務(wù)是對復雜地質(zhì)條件下，工程區(qū)域范圍內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造特征進行調(diào)查分析，對勘察區(qū)所存在一切不良地質(zhì)進行揭露，通過這種方法讓現(xiàn)場工作隊有辦法精確了解施工區(qū)域巖土體特征以及具體的分布情況，在此信息基礎(chǔ)上，實現(xiàn)施工質(zhì)量的最優(yōu)化。要實現(xiàn)上述目標，需要在現(xiàn)場采用各種各樣的工程技術(shù)手段以及方法，一般的地質(zhì)勘察技術(shù)有巖層鉆探技術(shù)、原位測試試驗技術(shù)、遙感測量等。

①巖層鉆探技術(shù)：在當前我國工程技術(shù)較為先進的條件下，具有十分豐富的鉆機設(shè)備可用來進行巖層鉆探。其中，主要有三種鉆探技術(shù)是適用于復雜地質(zhì)條件下作業(yè)的：第一種技術(shù)為回轉(zhuǎn)式鉆進鉆探；第二種技術(shù)為泥漿護壁式下的鉆探；第三種技術(shù)為全采芯式鉆探。舉例來說，在工程上針對復雜地質(zhì)條件下的砂土層的而言，一般需要控制巖芯的采取率達到75%以上的標準，而針對與粘性土層而言，則需要控制巖芯的采取率達到高于90%的標準。在鉆探的過程中，需要對處于各深度下的巖土層進行取樣實驗分析，并對其特點進行詳細記錄，這樣才能對地層的結(jié)構(gòu)以及分布特點進行準確評估。

②原位測試試驗技術(shù)：對于復雜地質(zhì)條件下的水利工程地質(zhì)勘察來說，原位測試試驗技術(shù)是一種十分實用的方法，主要為標準貫入試驗、靜力和動力觸探、側(cè)向壓力試驗、十字板剪切、現(xiàn)場直剪試驗、應(yīng)力鏟試驗等試驗。對于各類原位試驗，都需要對試驗質(zhì)量進行控制，拿靜力觸探試驗來說，一般需要對三點要素進行質(zhì)量控制：第一，貫入錘擊需要保持連續(xù)，觸探桿應(yīng)盡量保持豎直，控制偏斜度在2%以內(nèi)，并防止其晃動；第二，若貫入深度小于10m，每當貫入深度增加1m后，應(yīng)轉(zhuǎn)動探桿1.5圈，若貫入深度大于10m，則應(yīng)改為每完成0.2m的貫入深度便將探桿轉(zhuǎn)動1圈；第三，若貫入0.15m需要達到50次的錘擊數(shù)，則表示土體致密性良好，可終止實驗進程。

③遙感測量：遙感技術(shù)作為3S技術(shù)中的重要部分，可以用來對地質(zhì)規(guī)律進行測量研究，是一種優(yōu)良的地質(zhì)勘察方法。該技術(shù)主要是從空中對地質(zhì)信息取得宏觀上的布局結(jié)構(gòu)，其利用的原理主要是通過發(fā)射的電磁波對地質(zhì)體所取得的反應(yīng)為依據(jù)，并結(jié)合已有的地質(zhì)調(diào)查情況，對一定區(qū)域范圍內(nèi) 的地質(zhì)構(gòu)造進行分析判斷。從工程需要的角度上來看，遙感測量不僅擁有低成本、高效率以及調(diào)查范圍廣的優(yōu)點，它還可以避開地面條件的束縛，因此目前此測量技術(shù)被發(fā)展應(yīng)用于地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查以及礦物搜索等地方。

2.2 施工技術(shù)

根據(jù)我國眾多工程實例，在復雜地質(zhì)條件下有大比例的區(qū)域中存在著較為松散的粉細砂地層、軟弱破碎帶等情況，這對于地基而言，是一種極差的條件，很可能對所建的建筑結(jié)構(gòu)的后期運營造成嚴重安全問題。因此，為消除建筑的安全隱患，需要在對該區(qū)域地質(zhì)情況進行詳細調(diào)查的前提下，進行工程施工改造，對不良地基進行一定合理的優(yōu)化，一般主要有水泥攪拌樁、后注漿灌注樁、灌漿錨桿等措施。

①水泥攪拌樁：在水利工程中，若遇到軟土地基，為了保證質(zhì)量，這便需要施工人員采用合適的方法對其進行處理。工程實踐證明，對于軟土地基來說，水泥攪拌樁是一種能夠較好的適應(yīng)該地基條件的技術(shù)，即利用混凝土作為樁體，通過拌合使其與地基進行強制性結(jié)合，在處理后，原來的軟土層會經(jīng)過了硬化，強度將會具有顯著改善，在根本上改善了地基質(zhì)量，從而滿足了水利工程建設(shè)的需要。

②后注漿灌注樁：該技術(shù)主要針對于較差的軟土地基，首先制備好的一定量的水泥砂漿，在灌注樁成孔的過程中，于樁的兩端和兩側(cè)分別埋下若干注漿閥和管，直至混凝土固化成型后，將之前制備完成的水泥砂漿注入樁基中。

③灌漿錨桿：先對地層進行一定深度的鉆孔，通過將水泥砂漿或者是其他的灌漿材料和一定規(guī)格的鋼拉桿、鋼筋等高強度錨桿錨固在之前的鉆孔中，利用錨固體來承受拉應(yīng)力，進而達到地基穩(wěn)定的效果。其中需要注意的是錨桿的選取需要考慮受拉桿件的抗拉強度，因此其材料一般為鋼筋、高強鋼絲束以及鋼絞線等。

3、工程實例

本工程位于四川境內(nèi)，為金沙江一級支流電站開發(fā)項目，正常蓄水位2001m，壩頂高程2007m，最大壩高54m，總裝機容量17.8萬KW.h。電站壩址區(qū)兩岸山高600～800 m，河谷橫斷面呈“V”字形，左岸壩基土壤質(zhì)地以粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖和含礫砂巖為主，層次明顯。通過鉆探技術(shù)和原位測試試驗對該工程區(qū)域的地質(zhì)情況進行了分析：

①土質(zhì)較差。由于該工程中土質(zhì)多為軟土層，而上部內(nèi)均為雜填土，土質(zhì)屬中軟地層，這樣無論是施工導流施工還是土方護坡施工都有一定的施工難度；

②邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜且?guī)r性較差。存在有軟弱夾層以及破碎帶。

③地下水的存在。由于本場區(qū)地下水較淺，走向及水量不清，導致施工中會遇到不少難題；

現(xiàn)根據(jù)這些方面，結(jié)合工程地質(zhì)情況，對該區(qū)域的地基岸坡進行了適當?shù)膬?yōu)化處理。

由于地基為軟土層且土質(zhì)較差，出于經(jīng)濟適用性考慮，選擇使用水泥攪拌樁進行地基加固，施工流程如下：首先對場地進行準備，在打樁機就位后便開始進行水泥漿的制備，然后開始預(yù)攪下沉，之后提升打樁機進行噴漿攪拌，然后下沉進行第二次噴漿攪拌直至成樁，流程步驟見圖1。

對于岸坡的加固防滑措施主要采用水泥滑樁技術(shù)和錨桿支護相結(jié)合，首先采用隔樁開挖的方式進行孔樁開挖，直至開挖至巖石面，在此過程中保持邊開挖邊支護的方案，以此來保證施工的安全進行，錨桿采用型號為Φ25@2.0m、長度2.5m的自鉆式錨桿，支護采用的是鋼筋混凝土，其鋼筋主筋型號為Φ25@20cm，分布筋型號為Φ18@25cm。通過抗滑和加固相結(jié)合的方式對岸坡的安全穩(wěn)定進行了優(yōu)化。

4、結(jié)語

實踐表明，無論是勘察技術(shù)還是施工及時，都是在不斷更新和發(fā)展的，然而，對于地質(zhì)條件復雜的工程項目來說，如果單獨利用某一工程技術(shù)，是很難達到預(yù)期目的的，這便需要通過對地質(zhì)條件的分析，通過各種技術(shù)的結(jié)合，才能對工程條件進行經(jīng)濟有效的優(yōu)化處理。

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