水利水電工程施工地質(zhì)中的地質(zhì)問題

任立建

（邵陽市水利水電勘測設(shè)計院 湖南邵陽 422000）

引言

水利水電工程施工組織復(fù)雜，樞紐單項建筑物數(shù)量非常多，布置比較集中，工程量很大，工種涉及范圍眾多，且施工受地形、地質(zhì)、氣候、自然環(huán)境影響比較大，受多方面限制很容易對施工順利開展產(chǎn)生干擾。從近些年水利水電工程的建設(shè)方面來看，時常發(fā)生因地質(zhì)問題而引起的工程事故，輕則影響工程施工的整體進(jìn)度，重則造成施工人員的生命安全。為避免這樣的事故發(fā)生，更要重視水利水電工程施工中地質(zhì)工作，不斷總結(jié)和分析施工地質(zhì)問題。

1 施工地質(zhì)工作的內(nèi)容

施工地質(zhì)工作的內(nèi)容主要包括地面建筑物、地下開挖工程、工程邊坡。對這三方面內(nèi)容所做的具體工作基本是一致的，在施工過程中，檢驗前期地質(zhì)勘察成果，深化對工程地質(zhì)條件和問題的認(rèn)識，進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報，進(jìn)行工程地質(zhì)問題處理措施的研究，提出處理建議，必要時提出專項勘察的建議，核定巖土體的物理力學(xué)參數(shù)，提出運行期間的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)監(jiān)測項目及其技術(shù)要求，對地下開挖工程進(jìn)行圍巖地質(zhì)分類并及時提出需加強臨時支護(hù)的部位，對工程邊坡進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性評價與預(yù)報并提出處理與監(jiān)測的意見，最后對地面建筑物地基、地下開挖工程圍巖、工程邊坡進(jìn)行工程地質(zhì)評價。

2 施工地質(zhì)工作的基本程序

水利水電工程開工后，現(xiàn)場地質(zhì)人員的服務(wù)工作貫穿于施工的全過程，施工地質(zhì)工作一般是這樣展開的：①根據(jù)現(xiàn)場情況編制施工地質(zhì)工作大綱。②地質(zhì)人員應(yīng)向業(yè)主、監(jiān)理、施工單位進(jìn)行技術(shù)交底。③地質(zhì)人員應(yīng)深入工地現(xiàn)場，加強地質(zhì)巡視和觀測，進(jìn)行地質(zhì)編錄，編錄中可采用攝像和錄像的手段，對工程地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行記錄。掌握施工進(jìn)展情況，對可能出現(xiàn)的不利地質(zhì)因素進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報，并提出相應(yīng)的處理措施的建議，消除施工中出現(xiàn)的安全隱患。④參加地基、圍巖、邊坡處理方案及與地質(zhì)條件相關(guān)的安全監(jiān)測方案的研究。⑤參加與地質(zhì)有關(guān)的工程驗收。⑥認(rèn)真收集施工地質(zhì)資料，做好資料整編與技術(shù)成果編制，并與前期地質(zhì)勘察成果作對照，如發(fā)現(xiàn)較大工程地質(zhì)問題應(yīng)及時向?qū)I(yè)負(fù)責(zé)人及上級領(lǐng)導(dǎo)匯報，并提出處理意見。

3 施工中的工程地質(zhì)問題成因

3.1 前期工程地質(zhì)勘察的精度局限性

水利水電工程的地質(zhì)勘察工作有著其獨特的復(fù)雜性，具有涉及面廣泛、任務(wù)艱巨的特點。由于勘察精度所限，前期勘察工作不可能做到對地質(zhì)模型描述的精確無誤，也難以做到面面俱到，施工中一般都會遇到前期勘察工作中沒有提到的勘察問題，再加上施工過程中會對原有的地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生改變，前期得出的勘察結(jié)論有時候失效了，有時候不準(zhǔn)確了，這是產(chǎn)生施工地質(zhì)問題的主要原因。

3.2 前期工程地質(zhì)勘察工作結(jié)論的合理性

工程的地質(zhì)勘察工作需要制定一個合理的工作周期，這樣可以保證勘察工作能夠得到合理的分配，各項工作有條不紊地進(jìn)行。當(dāng)前很多工程都省略這一周期，并沒有做出基礎(chǔ)性的前期投入，造成勘察成果質(zhì)量不高，而施工人員對當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件的了解十分有限，許多問題會在施工的過程中暴露出來，就需要再對施工設(shè)計進(jìn)行修改，嚴(yán)重耽誤施工進(jìn)程，更嚴(yán)重的還會對工程的建設(shè)埋下安全隱患。除此之外，勘察人員的工作經(jīng)驗也會影響前期勘察：①勘察人員對工程概念的理解不清楚，找不到勘探的側(cè)重點，不能有針對性的完成勘察工作，再加上落后的方法和技術(shù)都嚴(yán)重影響勘察質(zhì)量；②在進(jìn)行工程地質(zhì)分析工作中時，工作人員所選擇的理論方法和計算公式都不能完全符合實際情況，難以適應(yīng)實際要求；③地質(zhì)報告信息不夠全面，不能夠準(zhǔn)確地描述出具體的地質(zhì)條件。以上兩方面原因都有可能造成前期勘察工作結(jié)論合理性不高，進(jìn)而帶來部分施工地質(zhì)問題。

4 水利水電工程施工地質(zhì)問題應(yīng)對措施

4.1 定期進(jìn)行地質(zhì)巡視和觀測

施工期間應(yīng)該重視施工開挖進(jìn)度、施工工藝、施工程序?qū)σ延械刭|(zhì)環(huán)境的影響，基坑開挖應(yīng)特別注意卸荷回彈、結(jié)構(gòu)面張裂及建基面損傷，地基巖層緩傾角結(jié)構(gòu)面，斷層破碎帶，基坑涌水水量及水位等；地下洞室?guī)r質(zhì)洞室應(yīng)注意爆破半孔率、斷層破碎帶、節(jié)理裂隙密集帶，軟弱巖層、巖體透水性，喀斯特洞穴發(fā)育位置、高程、規(guī)模，進(jìn)出口段圍巖風(fēng)化卸荷情況、隧洞圍巖變形失穩(wěn)等地質(zhì)情況，高應(yīng)力地區(qū)還應(yīng)注意巖爆，在有害氣體賦存段還應(yīng)注意有害氣體排放；土質(zhì)隧洞應(yīng)注意圍巖支護(hù)，軟土、粉土、細(xì)砂土及其它特殊圖對隧洞穩(wěn)定的影響，地下水出露位置、水量、管涌及流土等情況，進(jìn)出口段穩(wěn)定情況，空洞分布位置、規(guī)模，搜集現(xiàn)場監(jiān)測資料等，施工期間宜進(jìn)行必要的地質(zhì)觀測；工程邊坡應(yīng)注意開挖和堆載對原有岸坡或人工邊坡穩(wěn)定的影響，巖質(zhì)邊坡應(yīng)注意各類地質(zhì)界面、軟弱夾層及地下水對邊坡穩(wěn)定的影響，土質(zhì)邊坡應(yīng)注意軟土、粉土、細(xì)砂土及其它特殊土對邊坡穩(wěn)定影響，還應(yīng)注意地表蠕動、拉裂縫等的發(fā)育情況。

4.2 重視取樣、試驗及專項勘察

施工過程中應(yīng)對各工程段有代表性的地段取樣，保留巖土樣本。遇到對工程有重要影響的地質(zhì)因素應(yīng)進(jìn)行取樣，保留巖土樣本，一般包括特殊巖土、斷層破碎帶、軟弱層帶、喀斯特填充物等。對于巖體的試驗一般為彈性波測試等建議快速的測試方法，對土體的檢測一般包括取樣試驗及原位測試等，進(jìn)而核定巖土體物理力學(xué)參數(shù)。施工過程往往還需對工程有重大影響而前期地質(zhì)工作中未查明的地質(zhì)問題進(jìn)行專項勘察，一般情況下，當(dāng)需確定地質(zhì)邊界條件及巖體穩(wěn)定，喀斯特洞穴發(fā)育情況，基坑、隧洞及邊坡開挖造成的環(huán)境地質(zhì)問題影響時需進(jìn)行專門的地質(zhì)勘察工作。

4.3 落實地質(zhì)編錄及測繪

基坑開挖的建基面、地下開挖工程的開挖面及工程邊坡的最終坡面應(yīng)進(jìn)行地質(zhì)編錄或測繪，除此之外，混凝土建筑物的地基一部分邊坡也應(yīng)進(jìn)行地質(zhì)編錄。

巖質(zhì)地基的地質(zhì)編錄一般包括開挖形態(tài)、高程、范圍，地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)現(xiàn)象，喀斯特發(fā)育范圍及聯(lián)通情況，地下水水位、水量；土質(zhì)地基編錄一般包括開挖形態(tài)、范圍，不良土層分布，不良地質(zhì)構(gòu)造，土層含水、滲水情況，地下水位置、水量，土體變形等。巖質(zhì)隧洞編錄一般包括地層巖性，地質(zhì)構(gòu)造，喀斯特分布范圍及聯(lián)通狀況，地下水出露的位置、水量，巖爆、片幫及坍塌位置、范圍，爆破松動、裂隙范圍；土質(zhì)隧洞編錄一般包括土的成因、名稱、特征，地下水分布情況，土體變形范圍等。巖質(zhì)邊坡編錄一般包括相鄰坡段地理要素，地層巖性，巖層產(chǎn)狀，軟弱帶位置、范圍及產(chǎn)狀，結(jié)構(gòu)面位置、范圍及產(chǎn)狀，風(fēng)化、卸荷深度，地下水位置、流量，邊坡變形、失穩(wěn)范圍，爆破松動范圍，開挖、減載、噴錨、支擋、排水、節(jié)水、植被保護(hù)等處理情況。土質(zhì)邊坡編錄一般包括地形因素、土的成因、名稱及特性，邊坡滲水位置，管涌流土特征，邊坡變形、失穩(wěn)等。

4.4 重視地質(zhì)預(yù)報及建議

地質(zhì)人員應(yīng)綜合前期地質(zhì)地質(zhì)資料及施工地質(zhì)資料，當(dāng)開挖實際情況與原地質(zhì)成果有出入需修改原設(shè)計或可能出現(xiàn)新的不利地質(zhì)因素應(yīng)進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報。地質(zhì)預(yù)報工作應(yīng)包括基坑可能出現(xiàn)的管涌、流土或大量涌水。隧洞開挖時預(yù)計前方可能遇到的重大不良地質(zhì)現(xiàn)象，如斷層破碎帶、喀斯特、軟弱層帶、有害氣體地層、突泥、突水等。邊坡開挖時可能失穩(wěn)的巖土體的位置、體積、幾何邊界和力學(xué)參數(shù)，邊坡變形可能形式、發(fā)展趨勢及危害程度。針對以上可能遇到的問題，應(yīng)該及時提出地質(zhì)建議。基坑處理應(yīng)包括開挖處理位置、范圍，固結(jié)灌漿范圍、錨固處理范圍，防滲帷幕的范圍。隧洞處理應(yīng)包括開挖處理范圍，置換、回填處理范圍，支護(hù)范圍等。邊坡處理建議應(yīng)包括開挖、減載范圍，擋墻、抗滑樁的位置、范圍，錨固處理范圍，坡面噴護(hù)范圍，置換、回填處理范圍，排水孔、洞位置。

4.5 做好施工工程評價及驗收

地基工程地質(zhì)評價及驗收一般包括巖土體的工程地質(zhì)類、物理力學(xué)參數(shù)及滲透性，巖土體是否滿足承載力及變形要求，不良工程地質(zhì)現(xiàn)象處理及處理后是否滿足要求，地基可能的整體和局部滑移形式及相應(yīng)的邊界條件，需后續(xù)處理的問題及監(jiān)測項目。地下開挖工程評價及驗收一般包括圍巖工程地質(zhì)條件、工程地質(zhì)類型、工程地質(zhì)分段，不利塊體、不良洞段處理是否滿足要求，巖土物理力學(xué)參數(shù)、巖土滲透性，復(fù)核圍巖壓力、彈性抗力系數(shù)和外水壓力，需進(jìn)行后續(xù)處理的地質(zhì)問題及后期監(jiān)測項目。工程邊坡工程地質(zhì)評價及驗收一般包括邊坡高度、幾何形態(tài)和工程地質(zhì)條件，整體穩(wěn)定及局部穩(wěn)定性分析，失穩(wěn)巖體位置及分布范圍，不利塊體、不良地質(zhì)問題處理建議及工程處理是否滿足要求，需后續(xù)處理的地質(zhì)問題及監(jiān)測項目。

5 結(jié)束語

本文闡述水利水電工程建設(shè)施工地質(zhì)的基本內(nèi)容與基本程序，對水利水電施工中產(chǎn)生的地質(zhì)問題的原因進(jìn)行了分析，對水力水電施工中出現(xiàn)的地質(zhì)問題所采取的應(yīng)對措施進(jìn)行了論述。水利水電施工地質(zhì)是水力工程建設(shè)的重要一環(huán)，它是對前期地質(zhì)工作的驗證及修正，是對工程施工過程中可能出現(xiàn)的地質(zhì)問題的防范及處理，也是對建筑物工程地質(zhì)的進(jìn)一步認(rèn)識及評價。除此之外，它還能進(jìn)一步豐富地質(zhì)工作人員的工作經(jīng)驗，改進(jìn)地質(zhì)工作的方式、方法，加深對地質(zhì)問題的認(rèn)識，提升處理工程地質(zhì)問題的能力及經(jīng)驗。因此，做好施工地質(zhì)工作是一項非常有意義的工作。