淺談工程地質勘察對水利工程的重要性

黃超雄

(廣東水科院勘測設計院，廣東 廣州 510000)

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

水利工程前期地質勘察是水利工程建設的首要環節，所有水工建筑物的基礎處理方案均根據地勘所提供的數據來進行設計，如果前期地勘資料不完善，將對整個工程產生無法估計的損失。

1 某電排站工程建設

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型導葉式混流泵，設計排澇流量共為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)防洪標準。根據相關的規程規范[1-2]，該工程等別為Ⅲ等，工程規模為中型，主要建筑物為 3級，次要建筑物為4級，臨時建筑物5級。泵站的防洪標準為30年一遇，校核標準為100年一遇。

(2)治澇標準。本工程排澇標準為10年一遇,24 h暴雨所產生的徑流量3 d排干。

1.2 工程地質條件及基礎處理方式

本河段河道平直，地層整體上抗滲性好，適宜本工程的建設。工程主體部分，采用天然基礎；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“粉質黏土③”和以下強風化花崗片麻巖作為基礎持力層。

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

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

設計人員根據地勘單位提供的相關地勘數據進行設計，經設計本工程僅內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，不需進行基礎處理(具體詳見表1)。

同時，根據地勘資料顯示，開挖土料可用于工程回填，故原設計階段考慮利用開挖土料進行回填，不足部分進行外購土料，經土石方平衡計算，原設計階段外購土方為959.36 m3。工程基礎處理方式見表1。

表1 工程基礎處理方式

根據設計資料，施工單位在完成主泵房下部澆筑，破堤開挖，準備進行穿堤箱涵施工時，發現開挖土層與設計地勘資料不符，地質條件較差，不能按設計要求施工，在重新進行了施工補勘后發現，工程外江部分基礎土層與原設計階段地勘土層嚴重不符。

(2)施工補勘階段地勘資料與基礎處理方式。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土層均為“淤泥質黏土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，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，標貫擊數N=1.8”。

由于已進行工程施工，外江防洪堤防也已破堤開挖，故設計人員在根據最新的施工補勘資料的基礎上，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 工程設計變更后基礎處理方式

1.3 土方工程量變化

由原設計階段地勘資料可知，堤防及外江土層為：素填土①、黏土②、粉質黏土③、全風化花崗片麻巖④1、強風化花崗片麻巖④2；而且“進出水渠的開挖土料曬干后可用于回填，回填時應滿足密實度的要求”，所以，原設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土料，經土石方平衡計算，原設計階段外購土方僅為959.36 m3(壓實方)。

施工階段地勘成果顯示，外江土層基本為“淤泥質黏土①”，根據相關質量檢測站提供的現場開挖土料試驗報告顯示，“淤泥質黏土①” 黏粒含量為27.4%，塑性指數為28.7，不滿足土料回填要求，該土料不能重復利用。

原設計階段本工程土石方開挖共計約5.35萬m3，由項目區開挖產生，填方量約4.20萬m3，棄渣約1.28萬m3，外購土方0.10萬m3(壓實方)。

以施工階段地勘資料為依據，重新進行土方開挖邊坡設計，計算后，本工程土石方開挖共計約6.22萬m3，由項目區開挖產生，填方量約4.99萬m3，棄渣約3.01萬m3，外購土方1.50萬m3。

1.4 工程投資變化

根據施工階段地勘資料，本工程基礎處理進行設計變更及重新復核土石方平衡后，工程設計變更增加工程投資為108.01萬元，其中，主體工程投資預算為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

2.1 工程概況

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

根據相關的規程規范及區域相關的水系規劃和防洪排澇規劃，本次排洪渠改道項目防洪設防標準定為20年一遇。

2.2 設計方案

(1)北側排洪渠。北側排洪渠總長1463.91 m，其中排洪渠建設長度1255.31 m，渠寬10.00 m，中間設置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)西側排洪渠。西側排洪渠總長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，當設計洪水高程低于Z0+000渠道底高程33.1 m時洪水通過下游公路暗涵排走；當設計洪水高程高于Z0+000渠道底高程33.1 m時洪水從分流渠排入北側排洪渠，于北側排洪渠匯合排走，Z段分流流量為Q=14.6 m3/s。

2.3 水工建筑物基礎處理方式

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

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

3 結 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的首要環節，后續設計人員以及施工單位均是根據前期地勘資料進行方案設計及采取相應的施工方案，如果工程地勘資料不準，將對工程產生具體的影響。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濟損失和產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。