淺談工程地質(zhì)勘察對水利工程的重要性

黃超雄

(廣東水科院勘測設(shè)計院，廣東 廣州 510000)

水利工程地質(zhì)勘察是指為滿足工程建設(shè)的規(guī)劃、設(shè)計、施工、運營及綜合治理等的需要，對地形、地質(zhì)及水文等狀況進行測繪、勘探測試，并提供相應(yīng)成果和資料的活動。研究和查明工程建設(shè)場地的地質(zhì)地理環(huán)境特征，可以對建設(shè)場地做出詳細論證，保證工程的合理進行，促使工程取得最佳的經(jīng)濟、社會與環(huán)境效益。

水利工程前期地質(zhì)勘察是水利工程建設(shè)的首要環(huán)節(jié)，所有水工建筑物的基礎(chǔ)處理方案均根據(jù)地勘所提供的數(shù)據(jù)來進行設(shè)計，如果前期地勘資料不完善，將對整個工程產(chǎn)生無法估計的損失。

1 某電排站工程建設(shè)

1.1 工程概況

本工程是具有排澇、防洪綜合利用的公益性水利工程，包括電排站和自排涵兩部分。本工程安裝4臺900HD-11.5型導(dǎo)葉式混流泵，設(shè)計排澇流量共為9.76 m3/s，裝機容量為1420 kW。自排涵的最大排水流量為79.78 m3/s。

(1)防洪標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)相關(guān)的規(guī)程規(guī)范[1-2]，該工程等別為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型，主要建筑物為 3級，次要建筑物為4級，臨時建筑物5級。泵站的防洪標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇，校核標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇。

(2)治澇標(biāo)準(zhǔn)。本工程排澇標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇,24 h暴雨所產(chǎn)生的徑流量3 d排干。

1.2 工程地質(zhì)條件及基礎(chǔ)處理方式

本河段河道平直，地層整體上抗?jié)B性好，適宜本工程的建設(shè)。工程主體部分，采用天然基礎(chǔ)；若地基不能滿足承載力要求時，可采用攪拌樁等方式處理地基，或可采用土層“粉質(zhì)黏土③”和以下強風(fēng)化花崗片麻巖作為基礎(chǔ)持力層。

“黏土②”層，地基承載力特征值為160 kPa(標(biāo)貫擊數(shù)N=9.9)，“粉質(zhì)黏土③”層地基承載力特征值為200 kPa(標(biāo)貫擊數(shù)N=16.9)，“全風(fēng)化花崗片麻巖④1”層地基承載力特征值為350 kPa(標(biāo)貫擊數(shù)N=34.7)，“強風(fēng)化花崗片麻巖④2”地基承載力特征值為450 kPa(標(biāo)貫擊數(shù)N=76.1)。

項目所在場地區(qū)附近天然建筑材料儲量豐富，質(zhì)量較好，采運方便，運距在20 km以內(nèi)[3]。進出水渠的開挖土料曬干后可用于回填，回填時應(yīng)滿足密實度的要求。土方不足部分，可從土料場補充；已完成對土料場勘查工作。

設(shè)計人員根據(jù)地勘單位提供的相關(guān)地勘數(shù)據(jù)進行設(shè)計，經(jīng)設(shè)計本工程僅內(nèi)江扶壁式擋墻和外江防洪閘基需進行水泥石粉換填，其余水工建筑物(主泵房、穿堤壓力箱涵、自排涵、外江自排閘，以及外江懸臂式擋墻)均采用天然基礎(chǔ)，不需進行基礎(chǔ)處理(具體詳見表1)。

同時，根據(jù)地勘資料顯示，開挖土料可用于工程回填，故原設(shè)計階段考慮利用開挖土料進行回填，不足部分進行外購?fù)亮?，?jīng)土石方平衡計算，原設(shè)計階段外購?fù)练綖?59.36 m3。工程基礎(chǔ)處理方式見表1。

表1 工程基礎(chǔ)處理方式

根據(jù)設(shè)計資料，施工單位在完成主泵房下部澆筑，破堤開挖，準(zhǔn)備進行穿堤箱涵施工時，發(fā)現(xiàn)開挖土層與設(shè)計地勘資料不符，地質(zhì)條件較差，不能按設(shè)計要求施工，在重新進行了施工補勘后發(fā)現(xiàn)，工程外江部分基礎(chǔ)土層與原設(shè)計階段地勘土層嚴(yán)重不符。

(2)施工補勘階段地勘資料與基礎(chǔ)處理方式。由地勘單位提供的施工階段最新地勘資料顯示，電排站穿堤箱涵(壓力箱涵、自排涵)從第二節(jié)開始，外江防洪閘、外江自排閘、出水消力池、漿砌石護坡，以及外江懸臂式擋墻等主要建筑物基礎(chǔ)土層均為“淤泥質(zhì)黏土①”層，該土層“為高液限黏土；呈流塑狀，成分主要為黏粒，含粉砂和腐殖質(zhì)，揭露厚度6.00～13.30 m，平均層厚8.83 m；地基承載力特征值為90 kPa，標(biāo)貫擊數(shù)N=1.8”。

由于已進行工程施工，外江防洪堤防也已破堤開挖，故設(shè)計人員在根據(jù)最新的施工補勘資料的基礎(chǔ)上，綜合考慮各方面因素后，對電排站穿堤箱涵(壓力箱涵、自排涵)從第二節(jié)開始，外江防洪閘、外江自排閘、出水消力池、漿砌石護坡，以及外江懸臂式擋墻等主要建筑物采用水泥攪拌樁地基處理方式，見表2。

表2 工程設(shè)計變更后基礎(chǔ)處理方式

1.3 土方工程量變化

由原設(shè)計階段地勘資料可知，堤防及外江土層為：素填土①、黏土②、粉質(zhì)黏土③、全風(fēng)化花崗片麻巖④1、強風(fēng)化花崗片麻巖④2；而且“進出水渠的開挖土料曬干后可用于回填，回填時應(yīng)滿足密實度的要求”，所以，原設(shè)計階段均考慮利用開挖土料進行回填，不足部分才進行外購?fù)亮?，?jīng)土石方平衡計算，原設(shè)計階段外購?fù)练絻H為959.36 m3(壓實方)。

施工階段地勘成果顯示，外江土層基本為“淤泥質(zhì)黏土①”，根據(jù)相關(guān)質(zhì)量檢測站提供的現(xiàn)場開挖土料試驗報告顯示，“淤泥質(zhì)黏土①” 黏粒含量為27.4%，塑性指數(shù)為28.7，不滿足土料回填要求，該土料不能重復(fù)利用。

原設(shè)計階段本工程土石方開挖共計約5.35萬m3，由項目區(qū)開挖產(chǎn)生，填方量約4.20萬m3，棄渣約1.28萬m3，外購?fù)练?.10萬m3(壓實方)。

以施工階段地勘資料為依據(jù)，重新進行土方開挖邊坡設(shè)計，計算后，本工程土石方開挖共計約6.22萬m3，由項目區(qū)開挖產(chǎn)生，填方量約4.99萬m3，棄渣約3.01萬m3，外購?fù)练?.50萬m3。

1.4 工程投資變化

根據(jù)施工階段地勘資料，本工程基礎(chǔ)處理進行設(shè)計變更及重新復(fù)核土石方平衡后，工程設(shè)計變更增加工程投資為108.01萬元，其中，主體工程投資預(yù)算為95.94萬元，專項工程(水土保持)投資為12.07萬元。

2 某河涌改道工程建設(shè)

2.1 工程概況

本工程為地鐵建設(shè)車輛段配套工程，因地鐵車輛段的建設(shè)需對占用的河道進行改道設(shè)計。

根據(jù)相關(guān)的規(guī)程規(guī)范及區(qū)域相關(guān)的水系規(guī)劃和防洪排澇規(guī)劃，本次排洪渠改道項目防洪設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)定為20年一遇。

2.2 設(shè)計方案

(1)北側(cè)排洪渠。北側(cè)排洪渠總長1463.91 m，其中排洪渠建設(shè)長度1255.31 m，渠寬10.00 m，中間設(shè)置4處跌水，分別是1#跌水(樁號0+092.7，長80.0 m，跌差7.0 m)、2#跌水(樁號0+589.0，長45.8 m，跌差3.0 m)，3#跌水(樁號0+961.0，長45.8 m，跌差3.0 m)，4#跌水(樁號1+239.0，長37.0 m，跌差2.0 m)；渠首因交通需要，重建交通橋1座，凈寬10.00 m。

(2)西側(cè)排洪渠。西側(cè)排洪渠總長405.50 m，其中箱涵段長90.00 m，明渠段長315.50 m。前段Y段長107.5 m(Y0+090～Y0+197.5)，后段Z段(分流渠)長208.0 m(Z0+000～Z0+208.0)。渠道進口高程為34.5 m，排洪渠在Y0+175.0附近進行分流，當(dāng)設(shè)計洪水高程低于Z0+000渠道底高程33.1 m時洪水通過下游公路暗涵排走；當(dāng)設(shè)計洪水高程高于Z0+000渠道底高程33.1 m時洪水從分流渠排入北側(cè)排洪渠，于北側(cè)排洪渠匯合排走，Z段分流流量為Q=14.6 m3/s。

2.3 水工建筑物基礎(chǔ)處理方式

設(shè)計人員根據(jù)初步勘察資料對北側(cè)排洪渠和西側(cè)排洪渠進行設(shè)計。經(jīng)設(shè)計，除北側(cè)排洪渠渠首交通橋(荷載等級：公路-Ⅱ級)位于粉質(zhì)黏土層需采用鋼筋混凝土預(yù)制方樁基礎(chǔ)處理和西側(cè)排洪渠箱涵段采用基礎(chǔ)換填外，其余部分均采用天然基礎(chǔ)。

在工程施工前，進行了施工詳勘，根據(jù)施工詳勘資料，北側(cè)排洪渠渠首交通橋橋墩基礎(chǔ)坐落于“卵石層<3-4>”，地基承載力為400 kPa，滿足設(shè)計要求，故在施工圖階段交通橋基礎(chǔ)處理方式修改為天然基礎(chǔ)，取消交通橋基礎(chǔ)處理方案(鋼筋混凝土預(yù)制方樁)，節(jié)省工程投資18.24萬元。

3 結(jié) 語

由上述兩個工程實例說明，水利工程前期地勘對水利工程的重要性，工程前期地勘為工程基本建設(shè)的首要環(huán)節(jié)，后續(xù)設(shè)計人員以及施工單位均是根據(jù)前期地勘資料進行方案設(shè)計及采取相應(yīng)的施工方案，如果工程地勘資料不準(zhǔn)，將對工程產(chǎn)生具體的影響。尤其是水利工程這種基本民生工程，若水利工程失事造成的經(jīng)濟損失和產(chǎn)生的社會影響將無法估量。

因此，工程前期勘察對水利工程十分重要，不能輕易忽視，須重視其重要性。