淺談廣東省中小河流治理工程地質勘察方法與技術的應用

王慶 韶關市水利水電勘測設計咨詢有限公司

針對近年來廣東省部分地區接連發生重大暴雨洪澇災害的實際情況，廣東省委、省政府高瞻遠矚，及時做出了加快推進中小河流治理的工作部署。從2014年，以廣東省山區五市為試點開始廣東省中小河流治理行動，至2016 年 8 月，省水利廳印發了《關于開展全省中小河流治理（二期）實施方案編制工作的通知》，至此全面拉開了全省中小河流治理的大幕。在中小河流治理工程中，地質勘察是設計與施工的基礎，為了保證勘察成果質量，提高生產效率，縮短項目周期，并使勘察技術成果充分滿足中小河流治理工程設計和施工的需要，對于地質勘察方法與技術的合理應用就顯得十分必要。

中小河流治理為線狀工程，河道治理措施主要有清淤疏浚、堤防護岸、涉水建筑物治理等措施。中小河流勘察的任務應根據勘察要求，并結合具體的工程措施來制定。針對新建堤防段：需查明沿線的水文地質、工程地質條件，分析、評價存在的主要工程地質問題，并提出處理建議措施，分段評價沿線的工程地質條件，預測完工后可能出現的環境地質問題；針對新建護岸段：需查明沿線的水文地質、工程地質條件，分類評價堤岸的穩定性，分析、評價存在的主要工程地質問題，提出處理建議措施，并結合護岸方案進行工程地質條件分段評價；針對清淤疏浚段：需查明疏浚河段土層結構，提出各土層物理力學參數、抗沖性能及疏浚土的類別；針對工程建設所需砂料、石料、土料等：需進行天然建筑材料詳查。

針對以上勘察任務，結合近幾年在廣東省山區五市中小河流治理工程中積累的勘察工作經驗，建議采用資料收集及分析、工程地質調查和測繪、工程地質鉆探、原位測試、取樣及室內土工試驗等綜合勘察方法和技術開展地質勘察工作。現就以上勘察方法與技術做概述性的分析：

1.資料收集及分析

應收集區域地質資料（包括自然地理和區域工程地質概況等資料）和區域內其他工程的相關資料（如工程區內其他土建工程的相關資料）；調查了解擬治理河段歷次暴雨山洪災害情況，沖刷深度及搶險或加固措施等基本資料。

2.工程地質調查和測繪

工程地質調查和測繪，簡稱地質調繪，是地質勘察中的基礎工作。其主要目的為調查場地地質條件背景、不良地質條件發育情況及機制；查明工程區及其影響范圍的地形地貌、地層巖性、地質構造、水文地質條件、不良地質現象、工程環境條件等；了解該地區工程地質條件和巖土工程問題，以指導場地勘察工作。主要工作方法包括地質點測繪、路線測繪法和實測剖面圖法等。

在進行實地地質調繪之前，必須對工程所在區域的地形地貌、地層巖性和地質構造有一個基本的了解，這樣才能更好地利用以上測繪技術加強現場地質調繪工作，并利用全球衛星定位系統、地理信息系統和遙感技術等現代勘測技術輔助現場地質調繪工作的開展。地質調繪比例尺建議選用1:1000，調繪范圍宜為河道兩岸沿線寬度0.5km帶狀。

3.工程地質鉆探

通過收集區域地質資料和開展工程地質調繪工作，對工程區地質條件有了一定了解后，為了進一步地探明工程場地地下的地質情況還需要進行工程地質鉆探工作。在水利水電工程地質勘察工作中，鉆探是最為重要和有效的手段。

鉆探的目的為查明治理河段沿線巖土組成及結構、物理力學特征、水文地質特征并進行樣品采集，為地基持力層選擇及評價場地穩定性提供有關依據。

鉆孔孔位的布置，應根據勘察要求并結合水工構筑物的位置來確定，分為一般性鉆孔和技術性鉆孔。技術性鉆孔在孔深控制、鉆孔取樣和現場原位測試等方面的要求均高于一般性鉆孔，其孔位的布置宜結合工程區地質概況和水工建筑物等級，選取具有代表性的位置來布設。常見的XU-100型鉆機即可適應場地鉆進要求，要求鉆孔孔斜＜2%，位置偏差為±20cm。遇土層、砂礫層等易鉆進巖土層，須干鉆反循環以保證巖芯完整準確；遇砂卵礫石、堅硬巖層等難鉆進的巖土層可采用清水鉆進。在整個鉆進過程中如遇易塌孔巖土層段須采用套管護壁，當易塌孔土層段需做注水試驗時，則須采用花管護壁；如遇松散土層或破碎巖層可采用雙管鉆進以提高鉆探取芯率。當受到場地條件限制，普通鉆機無法就位時，可采用坑探、槽探或簡易鉆探，如洛陽鏟勘探等手段代替鉆探。

4.原位測試

采取重型動力觸探、標準貫入試驗，可現場快速獲取各土層地基承載力。布置原則為粗粒土層進行重型動力觸探試驗，粘性土層進行標準貫入試驗，宜選擇半數鉆孔做重型動力觸探和標準貫入試驗，且各工程部位主要土層重型動力觸探或標準貫入試驗有效數量不宜少于12段。重型動力觸探和標準貫入試驗設備簡單、操作簡便，適用性廣。

對于工程主要建筑物（堤防、水閘、橋涵等），建議采用平板載荷試驗來確定地基承載力。其原理為在原狀土地基上放置一定大小的承壓板，然后一級一級地施加荷載，以此來模擬地基土承受壓力和變形的情況。平板載荷試驗對地基土不產生擾動，確定地基承載力和重型動力觸探和標準貫入試驗相比，較為可靠，且具代表性。

場地波速測試是一般是通過現場測定鉆孔深度內巖體的縱波和橫波波速，對比室內測定新鮮巖塊的縱、橫波波速，計算場地巖石完整性系數、彈性模量、泊松比等，并劃分場地類別，計算場地設計特征周期和場地地基卓越周期。

通過鉆孔注水試驗可測定土層的滲透系數，定量地判別土層的滲透性能。滲透性比較大的壤土、粉土、砂土和砂卵礫石層等宜采用鉆孔常水頭注水試驗；地下水位以下滲透性較小的粉土、粘性土層等宜采用鉆孔降水頭注水試驗。相比于室內土工試驗滲透系數值偏小，鉆孔注水試驗獲得的滲透系數值比較接近實際，但在實際工作中，應根據不同的試驗條件選取合適的計算公式，減小試驗過程中一些不利因素對試驗結果的影響，保證試驗的精度。

5.取樣及室內土工試驗

室內土工試驗主要目的為獲取巖土體的一般物性指標，從而判斷出巖土體的一般物性。對于粘性土，宜取鉆孔原狀樣做土的常規物理性質指標測定；對于粗粒土，宜取擾動樣做顆分試驗；對于基巖樣，宜取裂隙較不發育的完整巖芯做天然、飽和單軸抗壓和塊體密度試驗。

每一主要巖土層取樣組數和試驗組數不宜少于6組。除了上述巖土體的物理力學指標外，當水工建筑物位于地基土中和地下水位以下時，應分別取土樣和水樣做水、土的腐蝕性測試。料場區的砂礫石料、土料和石料應取樣做質量指標分析并評價其適用性。

室內土工試驗的邊界條件、排水條件和應力路徑易于控制，但是巖土樣在采取、運送、保存和送檢等多個過程中避不可免的會發生擾動，一定程度上使得室內土工試驗數據產生失真。因此，為了取得巖土體真實可靠的物理力學參數必須結合原位測試的成果進行對比、分析，并根據工程需要和實際工況綜合確定巖土體的物理力學參數。

綜上所述，對于廣東省中小河流治理工程，必須切實加強地質勘察方法和技術的運用，才能更好地確保勘察成果質量，提升生產效率，縮短項目周期，從而更好地滿足設計和施工的需要。本文主要是對廣東省中小河流治理工程中常見的地質勘察方法和技術進行概述性的分析，在實際應用中，應結合場地工程地質條件和具體的工程措施確定針對性的勘察方法與技術，從而更優質、更高效地完成工程地質勘察工作。