關(guān)于水利工程中的巖土地質(zhì)勘察探討

魯紅衛(wèi)

（中國(guó)葛洲壩集團(tuán)股份有限公司勘測(cè)設(shè)計(jì)院，湖北 武漢 430070）

工程巖土地質(zhì)勘察是水利工程建設(shè)發(fā)展中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)?？茖W(xué)有效的地質(zhì)勘察能夠全面掌握水利工程地質(zhì)情況，有效降低工程施工風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，為水利工程提供安全保障和設(shè)計(jì)優(yōu)化支持，推進(jìn)水利工程的順利實(shí)施，有效提高工程建設(shè)質(zhì)量和水準(zhǔn)。

1 地質(zhì)勘察對(duì)水利工程建設(shè)的影響

地質(zhì)勘察對(duì)我國(guó)水利工程的整體設(shè)計(jì)、施工組織、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案等都有著重大的影響。施工現(xiàn)場(chǎng)的巖土地質(zhì)參數(shù)對(duì)整個(gè)建筑物的建設(shè)性能影響非常大，施工前就應(yīng)對(duì)建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)做出全面詳細(xì)的勘察分析。在規(guī)劃建設(shè)水利工程時(shí)應(yīng)盡量避開(kāi)斷層、滑坡等潛在地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)區(qū)，影響工程建筑的安全。另外，一些特殊性巖土，如膨脹性粘土、濕陷性黃土等也可能會(huì)對(duì)水利工程的建設(shè)及后期運(yùn)行造成一定影響，需要特別注意［1］。

2 水利工程地質(zhì)勘察的要點(diǎn)

2.1 根據(jù)區(qū)域地質(zhì)做好勘察規(guī)劃

在地質(zhì)勘察工作中，工作人員要根據(jù)工程所在區(qū)域地質(zhì)情況進(jìn)行有針對(duì)性的各項(xiàng)地質(zhì)勘查測(cè)繪工作，保證地質(zhì)勘察工作內(nèi)容的準(zhǔn)確完整性。同時(shí)我們還要根據(jù)程建設(shè)區(qū)域內(nèi)巖土體的具體物理結(jié)構(gòu)特征來(lái)綜合確定地質(zhì)勘察勘測(cè)技術(shù)手段，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)及室內(nèi)試驗(yàn)綜合分析衡量各種工況下的巖土物理力學(xué)和滲透等相關(guān)參數(shù)。科學(xué)布置勘察方案和技術(shù)方法，有針對(duì)性的解決工程地質(zhì)問(wèn)題，提供準(zhǔn)確合理的巖土參數(shù)，找出地質(zhì)安全隱患，為設(shè)計(jì)和施工提供有效的支撐［2］。

2.2 結(jié)合設(shè)計(jì)、施工方案進(jìn)行針對(duì)性勘察研究

前期勘察階段要充分了解業(yè)主需求、設(shè)計(jì)意圖，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況分析預(yù)測(cè)為設(shè)計(jì)提供建議，綜合評(píng)定預(yù)選設(shè)計(jì)方案，再根據(jù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行具體的勘察布置及研究。要了解各設(shè)計(jì)方案的勘察重點(diǎn)和難點(diǎn)。如重力壩對(duì)壩基穩(wěn)定要求較高，需重點(diǎn)分析壩基巖石的物理力學(xué)性質(zhì)及完整性；堆石壩對(duì)地基要求較低，需重點(diǎn)分析防滲方案的選擇及堆石料的性質(zhì)；拱壩需重點(diǎn)分析壩基巖體的穩(wěn)定性。根據(jù)以上各重點(diǎn)及相應(yīng)的附屬建筑物布置，針對(duì)性的布置勘探、物探及各種試驗(yàn)。

地質(zhì)環(huán)境勘察工作往往極具技術(shù)復(fù)雜性，難度較大，前期部分問(wèn)題只能進(jìn)行初步分析判斷。施工過(guò)程中，需根據(jù)地質(zhì)情況進(jìn)行超前地質(zhì)勘察，及時(shí)調(diào)整支護(hù)設(shè)計(jì)方案，提前制定針對(duì)前方地質(zhì)缺陷的應(yīng)急預(yù)案。同時(shí)，通過(guò)施工地質(zhì)及時(shí)調(diào)整偏保守的設(shè)計(jì)方案，為工程創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 多種手段結(jié)合、提高勘察質(zhì)量

對(duì)于工程項(xiàng)目而言，堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定的工程地基基礎(chǔ)質(zhì)量是確保工程建設(shè)順利進(jìn)行的首要質(zhì)量前提，對(duì)于大型水利工程尤為如此。在勘察期間，做到勘探與物探相結(jié)合、室內(nèi)與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合，綜合評(píng)定分析。確?？辈旃ぷ鞯臏?zhǔn)確性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)解決，避免后期返工及資料的不準(zhǔn)確。

在勘察的過(guò)程中，嚴(yán)格把控工作質(zhì)量，鉆探、物探工作，嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行，對(duì)質(zhì)量不合格的及時(shí)進(jìn)行整改返工。試驗(yàn)環(huán)節(jié)，從取樣選樣到試驗(yàn)流程嚴(yán)格按照操作規(guī)程要求，根據(jù)設(shè)計(jì)工況設(shè)計(jì)試驗(yàn)內(nèi)容。

3 水利工程中巖土地質(zhì)勘察技術(shù)

3.1 鉆探技術(shù)

在工程施工中可通過(guò)采用巖層鉆探探測(cè)技術(shù)，準(zhǔn)確地實(shí)時(shí)獲得不同地層分布信息、掌握當(dāng)?shù)貛r土層、水文變化情況，為水利工程設(shè)計(jì)及建設(shè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。同時(shí)利用高效的水電鉆探技術(shù)，可為水電工程建設(shè)初期規(guī)避巨大風(fēng)險(xiǎn)，保證大型水利水電工程施工的長(zhǎng)期安全性、穩(wěn)定性［3］。

3.2 槽探技術(shù)

在實(shí)際勘探工作中，需要由相關(guān)專(zhuān)業(yè)人士負(fù)責(zé)進(jìn)行專(zhuān)業(yè)槽探施工，掌握基本操作技能，利用一定的儀器設(shè)備對(duì)各種目標(biāo)條件進(jìn)行勘探剖面觀測(cè)，同時(shí)還可以通過(guò)槽坑探進(jìn)行取樣。通過(guò)地質(zhì)槽探技術(shù)可準(zhǔn)確直觀的觀察巖土層結(jié)構(gòu)分布，降低間接勘探產(chǎn)生誤差的概率，保證前期地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為后期制定施工、設(shè)計(jì)方案等工作提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)資料。

3.3 物探技術(shù)

在需要進(jìn)行水利工程巖土地質(zhì)勘察時(shí)，需要充分借助各種儀器工具進(jìn)行地質(zhì)鉆探、槽探。但實(shí)際中的應(yīng)用中，鉆探探測(cè)技術(shù)、槽探探測(cè)技術(shù)對(duì)我們使用到的儀器都無(wú)過(guò)高技術(shù)要求，此時(shí)難以直觀的深入了解、掌握準(zhǔn)確的基本成果。此時(shí)可考慮利用先進(jìn)地球物理勘探技術(shù)對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證補(bǔ)充，通過(guò)大量使用先進(jìn)科學(xué)的勘測(cè)設(shè)備、儀器，及時(shí)的準(zhǔn)確掌握精準(zhǔn)度的地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)，并憑借先進(jìn)地球物理勘探技術(shù)對(duì)地下水的礦物質(zhì)、地質(zhì)層的成分、結(jié)構(gòu)等信息進(jìn)行準(zhǔn)確劃分，保證勘察結(jié)果的科學(xué)性、準(zhǔn)確性，增加水利水電工程基礎(chǔ)資料的準(zhǔn)確科學(xué)性，發(fā)揮勘察工作的實(shí)際應(yīng)用功效。

3.4 取樣和試驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)：現(xiàn)場(chǎng)可通過(guò)動(dòng)力觸探試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等原位測(cè)試試驗(yàn)初步判斷巖土性質(zhì)；孔內(nèi)注水、抽水試驗(yàn)、壓水試驗(yàn)分析巖土層滲透參數(shù)；必要時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)大型剪切等試驗(yàn)準(zhǔn)確判斷現(xiàn)場(chǎng)巖土層力學(xué)性質(zhì)。

室內(nèi)試驗(yàn)：第一，取樣。根據(jù)計(jì)劃試驗(yàn)的內(nèi)容，現(xiàn)場(chǎng)采取不同規(guī)格的巖土試樣。巖土采樣工作完成后需要及時(shí)進(jìn)行密封，通過(guò)密封可以保留所有樣本土體的所有水分，同時(shí)對(duì)所有樣本進(jìn)行分類(lèi)合并歸檔加以保存。第二，根據(jù)要求進(jìn)行各種試驗(yàn)。根據(jù)所取樣品的位置和狀況，針對(duì)性的進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)。通過(guò)巖土試驗(yàn)技術(shù)可準(zhǔn)確快速獲取被測(cè)巖土的各種基本參數(shù)，為巖土設(shè)計(jì)提供重要參考，進(jìn)而為水利工程建設(shè)提供質(zhì)量保障。

4 水利工程地質(zhì)勘察時(shí)降水處理措施

4.1 井排降水技術(shù)

該技術(shù)方法適用于寬度一般不小于150m的，且坑內(nèi)墻體排水層對(duì)土壤的滲透系數(shù)在1.0×10-4～1.0×10-3cm/s的大型圓形基坑。在集中綜合降水處理綜合利用處理中，其主要技術(shù)法優(yōu)點(diǎn)及其表現(xiàn)形式為：基坑集中降水處理效果明顯、井口間距、基坑大小寬度可實(shí)時(shí)自動(dòng)控制調(diào)整、可實(shí)現(xiàn)大型基坑集中處理自動(dòng)排水、工序簡(jiǎn)單、施工便捷等。但在實(shí)際工程建設(shè)中應(yīng)用時(shí)，對(duì)高層建筑物的地下排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)保護(hù)建設(shè)有極高的工業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，需要明確的地質(zhì)排水結(jié)構(gòu)保護(hù)措施緊密結(jié)合起來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)使用［4］。

4.2 輕井降水技術(shù)

該降水技術(shù)主要廣泛應(yīng)用在一些地質(zhì)條件復(fù)雜和地下徑流水位高地區(qū)水利工程建設(shè)中。在基坑降水中，對(duì)基坑土質(zhì)條件要求相對(duì)較低，而且管道封閉性能比較好，為了有效保證基坑降水施工效果，在水利施工降水過(guò)程中，要合理設(shè)計(jì)確定基坑支撐水管管道間距與降水深度。

5 水利工程巖土治理過(guò)程中需要注意的問(wèn)題

5.1 勘察施工現(xiàn)場(chǎng)的水文地質(zhì)

進(jìn)行施工地質(zhì)質(zhì)量勘察檢查工作的主要目的就是為了確定整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)的整體地質(zhì)質(zhì)量情況，避免因施工地質(zhì)質(zhì)量問(wèn)題而可能出現(xiàn)的施工質(zhì)量安全問(wèn)題。水文地質(zhì)的勘察工作主要是通過(guò)測(cè)試施工現(xiàn)場(chǎng)的地下水質(zhì)以及監(jiān)測(cè)地下水的實(shí)際水位變化情況，對(duì)數(shù)據(jù)采集后得到的相關(guān)水文地質(zhì)信息進(jìn)行加以分析，列出施工現(xiàn)場(chǎng)中的水質(zhì)可能會(huì)對(duì)主體巖土結(jié)構(gòu)工程、水利工程以及周?chē)貐^(qū)建筑環(huán)境造成的直接影響，在各項(xiàng)水利建設(shè)工程施工時(shí)盡量避免這些影響問(wèn)題，保證各項(xiàng)水利建設(shè)工程的前期施工安全［5］。

5.2 勘察施工現(xiàn)場(chǎng)巖土的水理性

巖土的地下水理性是指巖土與地下水相互結(jié)合后所產(chǎn)生的相互關(guān)系，是施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行地質(zhì)勘探的一項(xiàng)重要技術(shù)工作。地下水可以有多種形式存在，例如巖溶地下水、孔隙地下水、承壓地下水等。地下水的不同存在形式，對(duì)地質(zhì)的影響也就不一樣。在進(jìn)行地下水地質(zhì)環(huán)境勘察工作時(shí)，勘察工作人員也常常需要采集地下水樣品并進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)，對(duì)地下水的水質(zhì)存在形式，水體的各種化學(xué)性質(zhì)因素例如水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)、對(duì)鋼筋的腐蝕性等都要進(jìn)行全面的分析了解。

5.3 關(guān)于巖土測(cè)試

巖土的測(cè)試主要分為兩種：一種是針對(duì)一般地質(zhì)粘土的室內(nèi)測(cè)試，一種則是針對(duì)松散取原狀樣困難的土的現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試。測(cè)試的內(nèi)容主要包括檢測(cè)巖土的土質(zhì)物理力學(xué)參數(shù)、強(qiáng)度以及巖土壓縮性指標(biāo)等。原位測(cè)試方法種類(lèi)有很多，例如圓錐動(dòng)力動(dòng)力觸探試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫穿貫入、十字板面剪切試驗(yàn)等，選擇哪一種測(cè)試方法需根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況以及對(duì)整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)巖土體進(jìn)行相關(guān)地質(zhì)物理勘察的相關(guān)分析結(jié)果。比如標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)適用于粘性土、砂層及強(qiáng)風(fēng)化以上巖層。動(dòng)力初探試驗(yàn)適用于碎石土層，根據(jù)土層的粒徑及密實(shí)度又可根據(jù)具體情況選用超重型、重型或輕型重力觸探試驗(yàn)。現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試需進(jìn)行大量試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)以排除試驗(yàn)誤差及個(gè)別位置特殊地層的影響，準(zhǔn)確性相對(duì)室內(nèi)試驗(yàn)也較差，一般不能作為勘察主要手段［6］。

6 結(jié)語(yǔ)

水利工程的建設(shè)規(guī)劃具有非常強(qiáng)的整體性和系統(tǒng)化意義，這就需要在設(shè)計(jì)上進(jìn)行綜合地考慮各種因素，從而確定選址及構(gòu)筑物形式的科學(xué)性。工程地質(zhì)調(diào)查與勘察能夠?yàn)樗こ讨性O(shè)計(jì)方案的選取提供真實(shí)有效的資料支撐，同時(shí)這也是增強(qiáng)設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性、合理化的一個(gè)主要手段。我們需要高度重視水利工程地質(zhì)調(diào)查的真實(shí)性、全面性，做到多種方法結(jié)合，嚴(yán)格把控勘察質(zhì)量。從而盡量避免地質(zhì)條件不明對(duì)建設(shè)工程設(shè)計(jì)、施工產(chǎn)生影響，提升工程實(shí)施的質(zhì)量和效率，充分挖掘和發(fā)揮水利工程的價(jià)值和功能。