水利水電工程地質勘察及施工

張 欣

(新疆水利水電勘測設計研究院地質勘察研究所，烏魯木齊 830000)

1 地質勘察作業的意義

為了響應國家的政策號召，地方政府聯合水利部門開展了相關的工程勘察工作，以確定現有水利設施的使用狀態。工程勘察過程中，可發現傳統水利項目作業存在的弊端，顯現了地質勘察作業的現實意義。

1.1 水利建設問題

總結水利水電建設的主要問題，集中表現:①前期工作不足，某個水利項目正式動工前，工程單位缺乏必要的準備工作，尤其是地質勘測不全面，誤導了后續施工方案的制定;②地質病害普遍，由于水電站所處地方條件的特殊性，洪災、地震、泥石流等災害時常發生，破壞了水電站建筑設施的完整性;③管理工作落后，對于已經建成的水電站，水利部門缺少足夠的維護措施，渠道、廠房等設施病害率高，阻礙了水力發電生產的有序進行[1]。

1.2 地質勘察作用

水力發電是社會電能供輸的主要來源，興建水電站是保證地區供電正常的基本條件，這些都依賴于水利水電工程的可持續建設。受到主客觀因素的限制，我國水利工程建設還處于相對落后階段，水電站項目改建依舊達不到預定的成效，水資源總體利用率偏低。為了改變傳統水利項目建設的現狀，新時期水利部門倡導把地質勘察工程融入水利水電建設中，這一方案起到了多方面的工程作用。例如，經過詳細的地質勘察環節，可以提前發現水電站所處區域的地質特點，掌握地質病害發生的規律，項目施工前做好充分的抗病害準備。

2 水利工程地質勘察發現的主要問題

我國產業經濟收益正處于快速增長階段，與經濟事業相配套的基礎工程得到擴建，水利工程改建是現代化中不可缺少的內容。鑒于水利水電項目的重要地位，國家要求地方水利部門做好日常勘察與維護工作，及時掌握水電站的工作狀態。根據現場勘察所得的結果，總結出以下3方面主要問題。

2.1 地質方面

水文地質是目前水利工程面臨的主要問題，水文運動規律變化導致地面層出現異常變化，同時引發了諸多的地質災害現象[2]。參考水利工程勘察結果，30%以上的地質病害來源于水文運動，地下水流動產生巨大的力學作用，破壞了水電站地質層的穩定性。例如，滑坡是水電站圍擋結構比較多發的病害，在水庫堤壩周邊建造的支護坡度中，極易受到地質作用而發生滑坡現象。滑坡既能破壞土地層的牢固性，坡度滑移也引起了周邊設施的病害。

2.2 設施方面

勘察發現，國內大部分水電站均面臨著不同情況的病害，這些病害主要發生于水利設施的主體結構，以及建筑物的基礎層。例如，廠房是水電站的主要生產區域，勘察發現廠房建筑均有不同程度的裂縫現象，廠房墻體基礎部分有明顯的沉降問題，這些都是由于地質條件變動引起的結構性病害。另外發現，隨著水利水電運作規模的擴大，廠房病害率也越高，大型、超大型水電站廠房病害率達40%以上，但受損程度不一。

2.3 防護方面

正常條件下，水電站處于24h發電作業狀態，高強度運行也使得水利渠道工程有所耗損，水工建筑物整體性能指標下降，造成大量水資源浪費。這是由于水利渠道長時間處于供輸水狀態，渠道四壁承載的水流量較大，混凝土結構容易出現滲漏問題。滲漏降低了渠道供輸水的效率，水資源耗損率普遍上升;大面積滲漏基本破壞了渠道的水利性能，進一步引起更為嚴重的裂縫病害，這些都是破壞水利設施功能的主要因素。

3 基于地質勘察的水利施工方法

水利水電工程是社會現代改造的主要項目，不僅關系著區域水資源調配的利用效率，也決定了一個地區的總體發電生產效率。在施工地質工作中發現，地質條件對水利工程產生的破壞性，主要集中在渠道、廠房、邊坡穩定3個方面，這些結構發生病害嚴重影響到了水電站的作業性能，不利于水利水電設施改造的有序進行。結合現有的水利施工技術條件，筆者通過自身的有限經驗，針對這些病害提出幾點可行的施工方法和治理方案。

3.1 渠道基礎及防滲

1)地基處理。在渠道防滲工程施工之前，應進行科學的施工放樣，按照設計圖紙中的底腳線和渠口線進行結構規劃，配合機械進行土方開挖，使得地基土的水分能夠在自然風干狀態下得到降低，以保證土基的強度質量，具體克服冬季凍脹的破壞效果。

2)混凝土的拌和。混凝土的拌合物需要具有與施工制備條件相協調的和易效果，盡量保證搗碎密實的前提下進行鋼筋結構部件的搭配;利用機械振搗處理中，可選用較小的坍落度進行質量水準補充，爭取渠道防滲建設工程能夠順利進行。

3.2 廠房邊坡

1)大方量土方開挖。開挖采用反鏟，在高度方向從上至下分層開挖，一次開挖高度3 m，在上下游方向分段依次進行開挖，由下游向上游方向，嚴禁從中間開作業面掏挖。分層分段挖掘時用人工配合反鏟整修邊坡。同時加強測量控制，邊坡隨開挖隨成型，保持邊坡平順。確保開挖步驟符合現場的地質條件要求，避免破壞地質層結構的牢固性。

2)護坡。邊坡預留20 cm的保護層，在大方量開挖完畢后，采用人工削坡，以保證設計輪廓線的形成和避免保留體受到擾動。為防止修整后的永久開挖邊坡遭受雨水沖刷，在邊坡修整驗收后，及時進行護坡施工。根據招標圖紙及工程量清單，該邊坡防護型式為混凝土護坡，擬在邊坡開挖完成后一個月內完成混凝土護坡施工。具體結構按設計圖紙進行施工。

3.3 滑坡體治理

1)削坡。削坡是處理滑坡體病害的常用方式，主要施工:巖體受節理、裂隙切割，較為破碎，可能產生崩塌墜石、邊坡局部失穩現象，可采取剝除“危巖”削緩邊坡頂部。對土質滑坡體，削緩邊坡，減小滑動體厚度，以減小滑動力，注意對坡腳下部可能阻滑部分不可削減。邊坡高度較大時，可分級留出平臺，提高邊坡穩定性。

2)抗滑擋墻。擋墻是目前較為廣泛的抗滑建筑物，借助于擋墻本身重量，支檔滑體的剩余下滑力，有抗滑片垛、抗滑片石竹籠、漿砌石抗滑擋墻、混凝土或鋼筋混凝土抗滑擋墻、空心抗滑擋墻(明洞)及沉井式抗滑檔墻等。現場施工人員要注重每個環節的工藝安排，嚴格按照圖紙要求執行施工操作，保證滑坡體得到有效的治理。

4 結論

水利水電工程是現代化建設的重點項目，搞好水電站建設對區域水資源調度起到了保障作用，同時也促進了我國發電生產行業的可持續性。針對地質勘察發現的諸多問題，水利部門應要求施工單位編制有效的處理方案，避免結構性病害對水利項目造成的危害。此次經過地基防滲、滑坡治理、廠房加固等方式，水電站設施整體功能得到了完善。

[1]范中原，孫云志，等.水利水電工程地質勘測方法與技術應用綜述[J].人民長江，2005，36(03):04－06.

[2]牟必偉.淺談中小型水利水電工程施工地質工作[J].中國高新技術產業，2013(15):137－138.