中小型水利工程地質(zhì)勘察中若干問題探討

姜新慧

(中水珠江規(guī)劃勘測設(shè)計有限公司，廣州 510610)

0 引言

隨著國民經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也大規(guī)模開展，不僅有大型的蓄水發(fā)電樞紐工程建設(shè)、區(qū)域引調(diào)水工程，水環(huán)境治理，還有病險水庫除險加固、灌區(qū)續(xù)建配套和節(jié)水改造、農(nóng)村飲水安全、城市水景觀、防洪擋潮工程等，取得了顯著的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。地質(zhì)勘察工作在水利工程建設(shè)中占有重要的地位，是不可缺少的一環(huán)。一般的勘察工作環(huán)節(jié)包括：資料收集、現(xiàn)場查勘、編制工作大綱、外業(yè)實施（物探、鉆探、坑探及試驗）、資料分析與整理，綜合評價。本文主要結(jié)合勘察工作流程，討論中小型水利工程地質(zhì)勘察中存在的一些問題，并提出一些問題和建議，供同行參考。

1 存在的問題及解決思路探討

1.1 前期準備工作

該項工作主要包括：資料收集、現(xiàn)場查勘、勘察大綱編制等。在接到勘察任務(wù)后，一些勘察單位為縮短工作周期，沒有進行前期準備工作，直接進場進行勘探及試驗，導(dǎo)致有限的工作量沒有布置在重點和急需的工程部位上，從而影響成果質(zhì)量[1]。

1）資料收集：

實際工作中，應(yīng)全面收集有關(guān)工程資料，包括區(qū)域地質(zhì)資料、已有地質(zhì)勘察成果。對于已建工程，應(yīng)了解前期工程設(shè)計、施工、運行情況等；了解工程存在的隱患及質(zhì)量問題。中小型病險水利工程大多年代久遠，存在勘察設(shè)計施工等資料缺失的問題，在收集資料時應(yīng)與主管部門落實相關(guān)人員回憶資料的搜集，盡可能多方面咨詢求證。

2）現(xiàn)場查勘：

對于已建工程，將收集到的資料進行整理分析，通過現(xiàn)場踏勘、走訪工程運行管理人員、周邊居民等，了解工程主要存在的險情及隱患，核實前期工程措施的使用及效果等，通過扎實的前期工作可以達到事半功倍的效果[2]。

3）編制工作大綱：

傳統(tǒng)以勘探工作量來衡量勘察深度，得到勘探資料后再分析總結(jié)的工作方法，已不是地質(zhì)勘察工作的最優(yōu)選擇[3]。結(jié)合現(xiàn)場查勘，針對工程規(guī)劃設(shè)計要求，運用已有工程經(jīng)驗，得到對勘察對象的總體認識，建立“工程地質(zhì)初步模型”，據(jù)此提出可能存在的、需重點勘察的主要工程地質(zhì)問題，再安排有針對性的方法與手段進行驗證[4]。這對優(yōu)化工程地質(zhì)勘察有重要的意義。

在編制勘察大綱時，要堅持循序漸進的勘測程序，不同的勘測設(shè)計階段，勘察任務(wù)和要求也不同，勘察工作才能夠抓住關(guān)鍵，有的放矢。個別項目前期階段勘探面廣而鉆探量小，交通不便，鉆探設(shè)備的搬運費用很高，常常將一次勘測兩個階段共同使用，因而存在針對性不強和缺失問題[5]。對于勘察依據(jù)需指出的是《巖土工程勘察規(guī)范》不適用于水利工程。

對于新建水利工程，按照勘察不同的階段，規(guī)范要求的間距和深度要求布置鉆孔，宜垂直和平行于建筑物軸線布置勘探剖面。對于線性工程勘探縱剖面上每一工程地質(zhì)單元（段）都應(yīng)有鉆孔控制，工程地質(zhì)單元（段）交接處應(yīng)適當(dāng)增加鉆孔。勘探橫剖面應(yīng)根據(jù)各工程地質(zhì)單元（段）地質(zhì)條件和設(shè)計需要布置。對于除險工程應(yīng)盡量靠近隱患部位，并根據(jù)險情特點確定孔距。

對于除險加固工程的地質(zhì)勘察工作，應(yīng)根據(jù)安全鑒定報告中的地質(zhì)評價結(jié)論去考慮，針對地質(zhì)病害和隱患，布置相應(yīng)的勘探試驗工作，重點查明與地質(zhì)條件有關(guān)的險段、險情部位的出險原因，而其余沒有問題的部位不必進行勘察，除非委托方另有要求[3]。存在抗滑穩(wěn)定問題時，應(yīng)查明軟弱夾層、緩傾角裂隙及其他不利結(jié)構(gòu)面的幾何形態(tài)、組合關(guān)系，確定滑動體的邊界條件，并取樣試驗，提出滑裂面或潛在滑裂面的物理力學(xué)參數(shù)建議值。存在地基沉陷和壩體變形問題的，應(yīng)取原狀樣進行室內(nèi)物理力學(xué)試驗，提出壩體土物理力學(xué)建議參數(shù)。存在滲漏問題時，應(yīng)對滲漏的部位和范圍應(yīng)查明，滲漏性質(zhì)，估算滲漏量級，判斷是否存在滲透破壞的可能。存在壩基滲漏和繞壩滲漏問題時，應(yīng)查明壩基（肩）巖土體的滲透特性，提出滲透系數(shù)建議值和防滲邊界建議。

對于有加高改造的建筑，新增荷載導(dǎo)致基礎(chǔ)受力條件有所變化，故須重新進行工程地質(zhì)評價。

對于歷年險情段、建筑荷載集中處、擬采取垂直防滲措施段及不良地基段（粉細砂、淤泥類土、古河道及雜填土等）鉆孔孔距應(yīng)加密，以最終查清主要土層的分布和物理力學(xué)性質(zhì)為原則。鉆孔深度宜在滿足規(guī)范要求下，根據(jù)勘察目的適當(dāng)調(diào)整，常規(guī)建筑物勘察除滿足承載力要求外，還應(yīng)滿足滲流與穩(wěn)定分析、沉降計算的要求。

1.2 勘察方法

工程地質(zhì)勘察方法主要包括：工程地質(zhì)測繪、勘探（物探、鉆探、坑槽探等）和取樣、原位測試、室內(nèi)試驗、天然建材調(diào)查等。

1）工程地質(zhì)測繪：

工程地質(zhì)測繪是指導(dǎo)地質(zhì)勘探布置的依據(jù)，通過地質(zhì)測繪，全面了解場區(qū)的工程地質(zhì)條件的形成和空間變化規(guī)律，判別物理地質(zhì)現(xiàn)象和工程地質(zhì)現(xiàn)象的空間分布和發(fā)育規(guī)律，據(jù)此可以推論工程區(qū)可能存在的工程地質(zhì)問題，采取有針對性的勘探與試驗工作。故按規(guī)程要求開展工程地質(zhì)測繪必不可少，各勘察階段均應(yīng)認真執(zhí)行[6]。對工程有重要影響的地質(zhì)單元，可進行局部專門性的大比例尺測繪。此外，還應(yīng)加強工程地質(zhì)測繪對有關(guān)地質(zhì)現(xiàn)象的研究，除闡明其成因和性質(zhì)外，應(yīng)注重定量指標（如基巖產(chǎn)狀、軟弱夾層的厚度、裂隙發(fā)育程度、地下水位標高、物理地質(zhì)現(xiàn)象的規(guī)模等）的取得[7]。

2）勘探：

物探以其輕便、高效等特性在水利工程勘察中廣泛應(yīng)用。常用的方法有：電法勘探、地震勘探、聲波探測等。針對不同的對象，可選用適當(dāng)?shù)奶綔y方法。電法勘探能了解和確定覆蓋層厚度及基巖風(fēng)化程度，尋找含水層，查找地下局部不均勻體（如砂層透鏡體、古河道、巖溶發(fā)育帶等），可用以指導(dǎo)鉆探工作的布置。地震勘探能探測不同地層界面的埋深，確定地質(zhì)構(gòu)造形跡，以及研究巖石物理力學(xué)性質(zhì)。聲波探測主要用于巖體工程地質(zhì)分類，確定巖體或巖石的物理力學(xué)參數(shù)及灌漿效果檢查等。但受非探測對象的影響和干擾，及儀器精度的局限，物探成果有多解性，實際應(yīng)用中應(yīng)結(jié)合地質(zhì)測繪及勘探成果，相互驗證，以求得到正確的地質(zhì)結(jié)論。

鉆探對工程勘察至關(guān)重要，作為第一手地質(zhì)資料，鉆孔編錄須認真、細致做好巖心觀察、描述，水文地質(zhì)觀測，鉆進動態(tài)觀察和記錄。對于重要鉆孔，采用鉆孔內(nèi)攝影和鉆孔電視等手段更能直觀反映地質(zhì)情況。然而，鉆探隊伍水平參差不齊，個別鉆機設(shè)備和操作員的技術(shù)水平不高，常出現(xiàn)片面追求進尺而忽視勘察的質(zhì)量要求。另外需要指出的是在已有水利建筑物上鉆探與新建水利設(shè)施鉆探不同，遺留鉆孔往往易形成管涌、滲漏通道，在洪水期將危及工程安全，故鉆探結(jié)束后必須按規(guī)范要求進行封孔處理。

坑槽探能使地質(zhì)人員直接觀察到地質(zhì)結(jié)構(gòu)，可不受限制地采取原狀土樣和用作大型原位測試，在水利工程勘察中也被廣泛運用。應(yīng)當(dāng)注意在地下水位以下施工時受限制。

3）取樣：

規(guī)范要求取樣前應(yīng)認真清孔，采取土樣時宜用快速靜力連續(xù)壓入或重錘少擊法取樣，取出后及時封裝，并采取防震保護措施及時送試驗室進行試驗。實際上，很多鉆探隊伍取樣操作不規(guī)范，一些工程取樣后不馬上封存，而是暫時擱置，甚至存放很久等，這常使土樣會有一定程度的、甚至是嚴重的失真。

另外地下水水樣多直接從孔內(nèi)取水，取得的水樣會受鉆探?jīng)_洗液或受地表水污染，應(yīng)事先抽干孔內(nèi)水體。對于沿海地區(qū)，地表水樣在漲潮、落潮等不同時段采取，分析結(jié)果也有一定的差別。

4）原位測試：

借助原位測試可更直觀了解巖土層的工程力學(xué)性質(zhì)，取得的參數(shù)更貼近實際。常用的有標貫試驗、動力觸探試驗等，對于淤泥及淤泥質(zhì)土類，還可開展靜力觸探、十字板剪切試驗等手段取得強度指標。

但受操作人員水平限制，一些試驗方法不標準，會導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真。例如在進行標貫試驗之前沒有清理孔底沉渣，預(yù)打不足15cm 等都會導(dǎo)致測試結(jié)果不準確。在不同地層中，應(yīng)使用不同的試驗方法，避免所獲得的參數(shù)無效，對勘察工作意義不大。另外進行水文地質(zhì)試驗的鉆孔，禁止泥漿鉆進，實際操作中有些鉆探人員未按要求進行，導(dǎo)致試驗數(shù)值有偏差。

5）室內(nèi)試驗：

由于試驗內(nèi)容較多，試驗方法各不同，比如剪切指標可分為快剪、固結(jié)快剪、慢剪、飽和固結(jié)快剪、還有三軸剪切等，在確定試驗項目、提出參數(shù)建議值時，勘察人員應(yīng)與設(shè)計人員進行充分溝通，而不是不加分析地選取[8]。

在勘察中綜合利用各種手段，不僅能保證基礎(chǔ)資料收集齊全，便于對比分析，而且能夠提高資料的質(zhì)量。此外勘察過程中要重視質(zhì)量監(jiān)督與管理，獲取的資料要及時整理，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，及時解決。

1.3 天然建筑材料勘察

這是水利工程區(qū)別于巖土工程勘察很重要的一點。對新（改）建水利工程，大多涉及到土石方工程，需要對天然建筑物材料（土料、砂料、石料）的分布、儲量和質(zhì)量評價、開采條件、運距等進行勘察。有些項目未按規(guī)范要求進行勘察，料場勘探及取樣試驗大多放在初設(shè)階段，可研階段對天然建筑材料調(diào)查工作深度不足，試驗較少，內(nèi)容單薄。另外儲量計算方法精度不夠，會造成土料儲量有較大誤差[9]。由于環(huán)境保護、土地政策等原因，料場的選擇已成為影響工程選址、選型、造價的重要影響因素，不能等到初步設(shè)計階段，因料場選擇不合適而陷入被動。

1.4 勘察成果編制

優(yōu)秀的的勘察成果，主要體現(xiàn)在實用性，與工程設(shè)計密切相關(guān)的地質(zhì)條件應(yīng)詳細論述，不僅有工程區(qū)自然地質(zhì)條件，還包括工程（環(huán)境）條件。水利工程一般規(guī)模大或線路長，不僅存在多種建筑物，且常穿跨多個地質(zhì)地貌單元。不同區(qū)（段）的工程地質(zhì)條件不同、工程地質(zhì)問題也不同，應(yīng)分區(qū)（段）分別評價。

一些勘察報告對工程區(qū)地質(zhì)概況只是從區(qū)域地質(zhì)資料中摘抄一些內(nèi)容，沒有結(jié)合工程實際，對工程區(qū)及周邊構(gòu)造進行針對性論述，工程區(qū)的微地貌、庫岸、河岸、堤岸等的穩(wěn)定狀況也相對缺乏，對場區(qū)的基本地質(zhì)條件認識不充分[10]。

勘察成果中巖土工程參數(shù)的建議是設(shè)計工作的主要依據(jù)，而實際勘察中采樣帶有隨機性，巖土工程參數(shù)分析的內(nèi)容不僅僅是試驗成果的簡單統(tǒng)計、誤差分析，應(yīng)針對試驗樣本先進行代表性分析、可靠性評價，再結(jié)合工程經(jīng)驗和規(guī)范要求進行取舍。

水利工程所要查明和解決的主要工程地質(zhì)問題有滲透變形、抗滑穩(wěn)定、沉降變形、抗沖、抗震穩(wěn)定和特殊土問題。提高工程地質(zhì)勘察成果質(zhì)量的關(guān)鍵在于地質(zhì)綜合分析，充分分析評價地質(zhì)因素、工程因素和環(huán)境因素。不同地貌差異本質(zhì)上就是地質(zhì)結(jié)構(gòu)的差異，要認識到其相互聯(lián)系，找出影響工程成敗的主要工程地質(zhì)問題，從不利和有利的角度分析其對工程的影響。某些地質(zhì)報告，缺乏針對工程建筑物特性的工程地質(zhì)評價，僅是巖土分層的一般性描述，或僅做簡單評價，沒有認真分析、推理，或基本結(jié)論模糊不清，這顯然不能很好地為后續(xù)設(shè)計、施工提供依據(jù)。

2 結(jié)論

綜上所述，工程地質(zhì)勘察是一項復(fù)雜的技術(shù)工作，由于地質(zhì)條件千差萬別，在工作過程中，必須充分調(diào)動廣大地質(zhì)勘察人員的積極性與創(chuàng)造性，重視已有資料的分析和現(xiàn)場地質(zhì)測繪，勘察目的明確，重點突出，才能客觀全面地反映工程地質(zhì)條件及問題。技術(shù)人員應(yīng)加強經(jīng)驗總結(jié)和技術(shù)交流，提高對工程地質(zhì)問題的認識水平，在執(zhí)行有關(guān)規(guī)程規(guī)范的基礎(chǔ)上，注意根據(jù)各地具體情況和工程實踐，從而為工程建設(shè)提出合理的地質(zhì)參數(shù)及處理措施建議。