中小型水利工程地質勘察中若干問題探討

姜新慧

(中水珠江規劃勘測設計有限公司，廣州 510610)

0 引言

隨著國民經濟的蓬勃發展，水利基礎設施建設也大規模開展，不僅有大型的蓄水發電樞紐工程建設、區域引調水工程，水環境治理，還有病險水庫除險加固、灌區續建配套和節水改造、農村飲水安全、城市水景觀、防洪擋潮工程等，取得了顯著的經濟、社會和生態效益。地質勘察工作在水利工程建設中占有重要的地位，是不可缺少的一環。一般的勘察工作環節包括：資料收集、現場查勘、編制工作大綱、外業實施（物探、鉆探、坑探及試驗）、資料分析與整理，綜合評價。本文主要結合勘察工作流程，討論中小型水利工程地質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、現場查勘、勘察大綱編制等。在接到勘察任務后，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，從而影響成果質量[1]。

1）資料收集：

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

2）現場查勘：

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的工作方法，已不是地質勘察工作的最優選擇[3]。結合現場查勘，針對工程規劃設計要求，運用已有工程經驗，得到對勘察對象的總體認識，建立“工程地質初步模型”，據此提出可能存在的、需重點勘察的主要工程地質問題，再安排有針對性的方法與手段進行驗證[4]。這對優化工程地質勘察有重要的意義。

在編制勘察大綱時，要堅持循序漸進的勘測程序，不同的勘測設計階段，勘察任務和要求也不同，勘察工作才能夠抓住關鍵，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]。對于勘察依據需指出的是《巖土工程勘察規范》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單元（段）都應有鉆孔控制，工程地質單元（段）交接處應適當增加鉆孔。勘探橫剖面應根據各工程地質單元（段）地質條件和設計需要布置。對于除險工程應盡量靠近隱患部位，并根據險情特點確定孔距。

對于除險加固工程的地質勘察工作，應根據安全鑒定報告中的地質評價結論去考慮，針對地質病害和隱患，布置相應的勘探試驗工作，重點查明與地質條件有關的險段、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]。存在抗滑穩定問題時，應查明軟弱夾層、緩傾角裂隙及其他不利結構面的幾何形態、組合關系，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參數建議值。存在地基沉陷和壩體變形問題的，應取原狀樣進行室內物理力學試驗，提出壩體土物理力學建議參數。存在滲漏問題時，應對滲漏的部位和范圍應查明，滲漏性質，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，應查明壩基（肩）巖土體的滲透特性，提出滲透系數建議值和防滲邊界建議。

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

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）鉆孔孔距應加密，以最終查清主要土層的分布和物理力學性質為原則。鉆孔深度宜在滿足規范要求下，根據勘察目的適當調整，常規建筑物勘察除滿足承載力要求外，還應滿足滲流與穩定分析、沉降計算的要求。

1.2 勘察方法

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

1）工程地質測繪：

工程地質測繪是指導地質勘探布置的依據，通過地質測繪，全面了解場區的工程地質條件的形成和空間變化規律，判別物理地質現象和工程地質現象的空間分布和發育規律，據此可以推論工程區可能存在的工程地質問題，采取有針對性的勘探與試驗工作。故按規程要求開展工程地質測繪必不可少，各勘察階段均應認真執行[6]。對工程有重要影響的地質單元，可進行局部專門性的大比例尺測繪。此外，還應加強工程地質測繪對有關地質現象的研究，除闡明其成因和性質外，應注重定量指標（如基巖產狀、軟弱夾層的厚度、裂隙發育程度、地下水位標高、物理地質現象的規模等）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，可選用適當的探測方法。電法勘探能了解和確定覆蓋層厚度及基巖風化程度，尋找含水層，查找地下局部不均勻體（如砂層透鏡體、古河道、巖溶發育帶等），可用以指導鉆探工作的布置。地震勘探能探測不同地層界面的埋深，確定地質構造形跡，以及研究巖石物理力學性質。聲波探測主要用于巖體工程地質分類，確定巖體或巖石的物理力學參數及灌漿效果檢查等。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，實際應用中應結合地質測繪及勘探成果，相互驗證，以求得到正確的地質結論。

鉆探對工程勘察至關重要，作為第一手地質資料，鉆孔編錄須認真、細致做好巖心觀察、描述，水文地質觀測，鉆進動態觀察和記錄。對于重要鉆孔，采用鉆孔內攝影和鉆孔電視等手段更能直觀反映地質情況。然而，鉆探隊伍水平參差不齊，個別鉆機設備和操作員的技術水平不高，常出現片面追求進尺而忽視勘察的質量要求。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，故鉆探結束后必須按規范要求進行封孔處理。

坑槽探能使地質人員直接觀察到地質結構，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。應當注意在地下水位以下施工時受限制。

3）取樣：

規范要求取樣前應認真清孔，采取土樣時宜用快速靜力連續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取水，取得的水樣會受鉆探沖洗液或受地表水污染，應事先抽干孔內水體。對于沿海地區，地表水樣在漲潮、落潮等不同時段采取，分析結果也有一定的差別。

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性質，取得的參數更貼近實際。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，會導致數據失真。例如在進行標貫試驗之前沒有清理孔底沉渣，預打不足15cm 等都會導致測試結果不準確。在不同地層中，應使用不同的試驗方法，避免所獲得的參數無效，對勘察工作意義不大。另外進行水文地質試驗的鉆孔，禁止泥漿鉆進，實際操作中有些鉆探人員未按要求進行，導致試驗數值有偏差。

5）室內試驗：

由于試驗內容較多，試驗方法各不同，比如剪切指標可分為快剪、固結快剪、慢剪、飽和固結快剪、還有三軸剪切等，在確定試驗項目、提出參數建議值時，勘察人員應與設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，不僅能保證基礎資料收集齊全，便于對比分析，而且能夠提高資料的質量。此外勘察過程中要重視質量監督與管理，獲取的資料要及時整理，以便及時發現問題，及時解決。

1.3 天然建筑材料勘察

這是水利工程區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、儲量和質量評價、開采條件、運距等進行勘察。有些項目未按規范要求進行勘察，料場勘探及取樣試驗大多放在初設階段，可研階段對天然建筑材料調查工作深度不足，試驗較少，內容單薄。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

優秀的的勘察成果，主要體現在實用性，與工程設計密切相關的地質條件應詳細論述，不僅有工程區自然地質條件，還包括工程（環境）條件。水利工程一般規模大或線路長，不僅存在多種建筑物，且常穿跨多個地質地貌單元。不同區（段）的工程地質條件不同、工程地質問題也不同，應分區（段）分別評價。

一些勘察報告對工程區地質概況只是從區域地質資料中摘抄一些內容，沒有結合工程實際，對工程區及周邊構造進行針對性論述，工程區的微地貌、庫岸、河岸、堤岸等的穩定狀況也相對缺乏，對場區的基本地質條件認識不充分[10]。

勘察成果中巖土工程參數的建議是設計工作的主要依據，而實際勘察中采樣帶有隨機性，巖土工程參數分析的內容不僅僅是試驗成果的簡單統計、誤差分析，應針對試驗樣本先進行代表性分析、可靠性評價，再結合工程經驗和規范要求進行取舍。

水利工程所要查明和解決的主要工程地質問題有滲透變形、抗滑穩定、沉降變形、抗沖、抗震穩定和特殊土問題。提高工程地質勘察成果質量的關鍵在于地質綜合分析，充分分析評價地質因素、工程因素和環境因素。不同地貌差異本質上就是地質結構的差異，要認識到其相互聯系，找出影響工程成敗的主要工程地質問題，從不利和有利的角度分析其對工程的影響。某些地質報告，缺乏針對工程建筑物特性的工程地質評價，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，或基本結論模糊不清，這顯然不能很好地為后續設計、施工提供依據。

2 結論

綜上所述，工程地質勘察是一項復雜的技術工作，由于地質條件千差萬別，在工作過程中，必須充分調動廣大地質勘察人員的積極性與創造性，重視已有資料的分析和現場地質測繪，勘察目的明確，重點突出，才能客觀全面地反映工程地質條件及問題。技術人員應加強經驗總結和技術交流，提高對工程地質問題的認識水平，在執行有關規程規范的基礎上，注意根據各地具體情況和工程實踐，從而為工程建設提出合理的地質參數及處理措施建議。