摘要:本文通過(guò)對(duì)已建水庫(kù)工程地質(zhì)勘查和和除險(xiǎn)加固勘察設(shè)計(jì)及施工工作等方面總結(jié)幾點(diǎn)問(wèn)題，供同行參考。
　　關(guān)鍵詞:水庫(kù)工程；工程勘察；探討
　　1地質(zhì)勘察階段問(wèn)題
　　地質(zhì)勘察要求的內(nèi)容和精度與勘察階段有關(guān),而勘察階段一般與設(shè)計(jì)階段相一致。《中小型水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(SL55-2005)明確要求,病險(xiǎn)水庫(kù)工程地質(zhì)勘察分為水庫(kù)安全鑒定勘察和除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)勘察,且除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)勘察階段應(yīng)與設(shè)計(jì)階段相適應(yīng)。一般已建水庫(kù)運(yùn)行期或多或少都出現(xiàn)一些問(wèn)題,有些影響到水庫(kù)安全運(yùn)用成為病險(xiǎn)水庫(kù),地質(zhì)勘察目的就是為水庫(kù)的安全鑒定和加固設(shè)計(jì)服務(wù)。因此,在充分收集、掌握水庫(kù)工程已有的地質(zhì)、設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收和水庫(kù)運(yùn)行中各種監(jiān)測(cè)、歷次的病險(xiǎn)情處理等資料的基礎(chǔ)上,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘大致了解水庫(kù)存在的基本問(wèn)題后,預(yù)估到水庫(kù)加固設(shè)計(jì)可行性研究階段要牽涉到的設(shè)計(jì)內(nèi)容,這樣可考慮把安全鑒定勘察和可行性研究設(shè)計(jì)階段的地質(zhì)勘察合并為一個(gè)階段進(jìn)行,待可行性研究設(shè)計(jì)批復(fù)后,再根據(jù)批復(fù)要求,在初步設(shè)計(jì)階段補(bǔ)充前一階段地質(zhì)勘察未考慮到某些方面的地質(zhì)問(wèn)題。這樣簡(jiǎn)化地質(zhì)勘察階段。優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在如下兩下方面:①節(jié)省勘察工程量和勘察費(fèi)用;②安全鑒定結(jié)論出籠后,可緊接著進(jìn)行可行性研究階段的加固設(shè)計(jì),時(shí)間安排緊湊,爭(zhēng)取早日立項(xiàng)通過(guò)審批,早日除險(xiǎn)加固。但要求地質(zhì)勘察工程師應(yīng)具有較高的地質(zhì)、水工方面的專業(yè)水平和豐富的水庫(kù)勘察、設(shè)計(jì)工作經(jīng)驗(yàn)。因?yàn)橹挥谐浞终莆账畮?kù)存在的基本問(wèn)題,勘察內(nèi)容和目的非常明確后,勘察成果才符合上述要求。
　　2應(yīng)重視已有地質(zhì)勘察資料的利用和水庫(kù)運(yùn)行以來(lái)出現(xiàn)問(wèn)題的了解
　　應(yīng)全面收集水庫(kù)已有的地質(zhì)、設(shè)計(jì)、施工和水庫(kù)運(yùn)行中各種監(jiān)測(cè)及歷次病險(xiǎn)情的處理等資料。特別要掌握建庫(kù)前后水庫(kù)已進(jìn)行的地質(zhì)勘察工作,了解水庫(kù)存在的基本地質(zhì)問(wèn)題,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)踏勘了解水庫(kù)目前存在的問(wèn)題,初步估計(jì)水庫(kù)存在問(wèn)題的地質(zhì)原因,擬定下一步將要進(jìn)行地質(zhì)勘察工作的重點(diǎn)內(nèi)容,制訂詳細(xì)的勘察計(jì)劃(工作大綱)。
　　3樞紐建筑物勘探要求
　　在復(fù)核大壩壩址和庫(kù)區(qū)地質(zhì)圖以及進(jìn)行少量物探的基礎(chǔ)上,對(duì)大壩、溢洪道、輸水涵管、輸水隧洞進(jìn)行詳細(xì)的勘探。
　　3．1大壩
　　垂直和平行壩軸線布置勘探剖面線。垂直壩軸線剖面線間距為50～100m,至少應(yīng)布置3條橫剖面線,應(yīng)布置在最大壩高處和左、右壩段存在滲漏部位,以及出現(xiàn)裂縫、明顯沉陷部位。每條剖面線上壩頂防滲軸線處布置1個(gè)地質(zhì)鉆孔,迎水坡布置1～2個(gè)、背水坡布～3個(gè)地質(zhì)鉆孔。壩頂平行壩軸線的地質(zhì)剖面應(yīng)放在大壩防滲軸線上,且左、右壩壩段近壩頭部位鉆孔孔距應(yīng)加密到2510～5010m,目的是了解大壩防滲軸線上大壩壩體、壩基的防滲性能及左、右岸坡是否存在繞滲的可能,進(jìn)行滲透性分區(qū),找出防滲范圍,為加固設(shè)計(jì)提供依據(jù)。對(duì)于土壩最大壩高處的垂直壩軸線地質(zhì)剖面、背水坡排水反濾體內(nèi)坡處及外坡腳部位應(yīng)有地質(zhì)鉆孔,目的是了解反濾體有效性和反濾體下壩基的地質(zhì)情況。土石壩防滲軸線上地質(zhì)鉆探孔深應(yīng)根據(jù)《輾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL274-2001)的防滲要求確定,中型水庫(kù)3級(jí)壩孔深至透水率5Lu以下5--10m,小型水庫(kù)大壩則至透水率10Lu以下5--10m。其余鉆孔孔深根據(jù)(SL55-2005)要求深入壩基5～10m。土石壩壩基、壩體迎水坡、背水坡應(yīng)取足夠數(shù)量的原狀土樣進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn),使各項(xiàng)物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)具有統(tǒng)計(jì)意義。中型水庫(kù)3級(jí)壩壩體迎水坡取土樣(含部分壩頂土樣)12～24組,背水坡18～30組,壩基6～12組,均質(zhì)壩取樣間距為每鉆進(jìn)215～310m取原狀土樣1組,遇到特殊部位要專門(mén)針對(duì)取樣。為評(píng)價(jià)大壩的填筑狀況,垂直軸線最大壩高處勘探部面線的地質(zhì)鉆孔按每5～10m高差分層取鉆孔巖芯擾動(dòng)土樣1～3組,進(jìn)行室內(nèi)顆分、比重、液塑限和擊實(shí)試驗(yàn),測(cè)得大壩每層填土的最優(yōu)含水率和最大干密度,按規(guī)范(SL274-2001)相應(yīng)級(jí)別大壩的壓實(shí)度要求,求得大壩目前填土應(yīng)達(dá)到的干密度,對(duì)比原狀土樣實(shí)測(cè)干密度可知目前大壩填土壓實(shí)是否達(dá)到要求。
　　土石壩地質(zhì)鉆探與其它行業(yè)如工民建、交通的鉆探要求不同,鉆進(jìn)過(guò)程嚴(yán)禁用泥墻護(hù)壁鉆進(jìn),應(yīng)采用垂擊干打全斷面取芯鉆具鉆進(jìn)或套管護(hù)壁雙管雙動(dòng)清水循環(huán)鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過(guò)程對(duì)土層段進(jìn)行注水試驗(yàn),巖層段進(jìn)行壓水試驗(yàn)。試驗(yàn)段長(zhǎng)一般為510m,在填土特別松散吸水量大的壩段,壩基存在裂隙、溶溝、溶槽的部位,壓水難起壓達(dá)到013MPa時(shí),段長(zhǎng)應(yīng)縮短為210～310m。
　　漿砌石壩地質(zhì)勘探在壩頂沿防滲墻中間部位和壩后肩部位布置平行壩軸線的勘探剖面線,鉆孔間距為20～50m,孔深應(yīng)進(jìn)入透水率5～10Lu的微風(fēng)化巖層以下510m。鉆進(jìn)采用雙層單動(dòng)壓卡式鉆具鉆進(jìn),盡量提高采芯率(采芯率要在98%以上),根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)稱重測(cè)得漿砌石芯樣總重量、芯樣中塊石的重量,可推求出漿砌石容重。防滲墻鉆孔鉆進(jìn)時(shí)也應(yīng)進(jìn)行壓水試驗(yàn)。鉆探結(jié)束后應(yīng)觀測(cè)鉆孔水位。取混凝土試樣、砂漿試樣及少量巖石試樣進(jìn)行室內(nèi)抗壓、抗?jié)B、彈模等試驗(yàn)。
　　3．2溢洪道
　　在控制段沿水流方向布置縱向和垂直水流方向布置橫向地質(zhì)剖面線,目的是了解底板、閘墩、側(cè)墻的地質(zhì)情況;此外,在陡坡段、消力池、沖刷坑部位應(yīng)布置控制性的地質(zhì)鉆孔。各鉆孔每鉆進(jìn)210～215m取原狀土樣1組,取樣總數(shù)在12～18組(含巖樣),底板、側(cè)墻底應(yīng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn),以下每115m標(biāo)貫1次。控制段地質(zhì)鉆孔均應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)注壓水試驗(yàn)。
　　3．3輸水涵管
　　壩下輸水涵管勘探沿涵管縱向離管邊緣015m處布置剖面線1條,地質(zhì)鉆孔3～5個(gè),進(jìn)水口部位應(yīng)布置控制性地質(zhì)鉆孔。取原狀土樣6～12組,每孔均應(yīng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和注水試驗(yàn)。
　　在擬計(jì)劃布置新的涵管進(jìn)水口部位布置地質(zhì)鉆孔或擬重建新的壩下輸水涵管部位布置縱向地質(zhì)剖面線,地質(zhì)鉆孔3～5個(gè)。位于岸坡巖層內(nèi)的輸水隧洞以現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、地質(zhì)測(cè)繪為主,進(jìn)水口洞內(nèi)圍巖穩(wěn)定時(shí)一般不需布置地質(zhì)鉆孔,只有出現(xiàn)斷層、巖溶等不良地質(zhì)現(xiàn)象時(shí)才根據(jù)實(shí)際情況布置勘探鉆孔。
　　4土壩滲透系數(shù)的取值問(wèn)題
　　土壩原狀土樣室內(nèi)滲透試驗(yàn)測(cè)得滲透系數(shù),現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)鉆探鉆孔也分層測(cè)得壩體的滲透系數(shù),兩者差異較大。后者是前者的10～100倍,部分設(shè)計(jì)人員無(wú)法理解,也不知該如何選取。這得從兩者測(cè)試手段、測(cè)試結(jié)果反映的孔隙滲透性談起。粘性土樣室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定滲透系數(shù)一般采用南55型滲透儀,滲透環(huán)刀高為40mm、內(nèi)徑為6118mm、體積為120cm3。環(huán)刀切取的土樣為礫石直徑小于40mm,粘、粉粒含量較大且較均勻的小土團(tuán),礫石直徑大于40mm時(shí)均無(wú)法取樣,只能舍棄。當(dāng)環(huán)刀內(nèi)壁止水良好時(shí),試驗(yàn)測(cè)定的滲流量為小土團(tuán)土顆粒之間孔隙的滲流量,代表了這個(gè)小土團(tuán)的垂直滲透系數(shù)Kv。現(xiàn)場(chǎng)鉆孔注水試驗(yàn)測(cè)定滲透系數(shù)反映水從直徑為120～110mm、段長(zhǎng)(高)為5m、展開(kāi)面積達(dá)18852～17281cm2的圓柱狀表面滲透到其四周土體的能力。顯然它是由試驗(yàn)段附近土體的孔隙決定的,包括小于40mm礫石、砂粒、粉粘粒之間孔隙、大于40mm(如40～200mm)礫石巖塊孔隙、集中架空孔隙、填土分層間隙、土體裂縫間隙等(見(jiàn)圖1)。注水試驗(yàn)測(cè)定的滲流量包括上述4部分孔隙引起的滲流量。由于細(xì)顆粒孔隙只是土體總孔隙的極小部分,若在相同的水力比降作用下,滲透速率前者比后者細(xì)得多,因此,室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定的滲透系數(shù)遠(yuǎn)小于現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果就不足為怪了。而且,大壩填土礫石含量越大、越不均勻,填土越松散,填土分層越明顯,現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)測(cè)定的滲透系數(shù)越大。只有填土為較均勻以粉粘粒為主且均勻壓實(shí),不出現(xiàn)裂縫空洞等情況時(shí)兩者測(cè)試結(jié)果才相差較小。由于現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)測(cè)定的滲透系數(shù)綜合地反映了填土的顆粒組成、填筑狀況、大壩運(yùn)用后土體的變化情況等總孔隙的滲透特性,較真實(shí)客觀地反映了目前大壩壩體的滲透性,因此,建議滲透系數(shù)的選取應(yīng)以現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)測(cè)定的結(jié)果為準(zhǔn),室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果僅供參考。

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