摘要:本文通過對已建水庫工程地質勘查和和除險加固勘察設計及施工工作等方面總結幾點問題，供同行參考。
　　關鍵詞:水庫工程；工程勘察；探討
　　1地質勘察階段問題
　　地質勘察要求的內容和精度與勘察階段有關,而勘察階段一般與設計階段相一致。《中小型水利水電工程地質勘察規(guī)范》(SL55-2005)明確要求,病險水庫工程地質勘察分為水庫安全鑒定勘察和除險加固設計勘察,且除險加固設計勘察階段應與設計階段相適應。一般已建水庫運行期或多或少都出現(xiàn)一些問題,有些影響到水庫安全運用成為病險水庫,地質勘察目的就是為水庫的安全鑒定和加固設計服務。因此,在充分收集、掌握水庫工程已有的地質、設計、施工、驗收和水庫運行中各種監(jiān)測、歷次的病險情處理等資料的基礎上,通過現(xiàn)場踏勘大致了解水庫存在的基本問題后,預估到水庫加固設計可行性研究階段要牽涉到的設計內容,這樣可考慮把安全鑒定勘察和可行性研究設計階段的地質勘察合并為一個階段進行,待可行性研究設計批復后,再根據(jù)批復要求,在初步設計階段補充前一階段地質勘察未考慮到某些方面的地質問題。這樣簡化地質勘察階段。優(yōu)點體現(xiàn)在如下兩下方面:①節(jié)省勘察工程量和勘察費用;②安全鑒定結論出籠后,可緊接著進行可行性研究階段的加固設計,時間安排緊湊,爭取早日立項通過審批,早日除險加固。但要求地質勘察工程師應具有較高的地質、水工方面的專業(yè)水平和豐富的水庫勘察、設計工作經驗。因為只有充分掌握水庫存在的基本問題,勘察內容和目的非常明確后,勘察成果才符合上述要求。
　　2應重視已有地質勘察資料的利用和水庫運行以來出現(xiàn)問題的了解
　　應全面收集水庫已有的地質、設計、施工和水庫運行中各種監(jiān)測及歷次病險情的處理等資料。特別要掌握建庫前后水庫已進行的地質勘察工作,了解水庫存在的基本地質問題,結合現(xiàn)場踏勘了解水庫目前存在的問題,初步估計水庫存在問題的地質原因,擬定下一步將要進行地質勘察工作的重點內容,制訂詳細的勘察計劃(工作大綱)。
　　3樞紐建筑物勘探要求
　　在復核大壩壩址和庫區(qū)地質圖以及進行少量物探的基礎上,對大壩、溢洪道、輸水涵管、輸水隧洞進行詳細的勘探。
　　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,至少應布置3條橫剖面線,應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個地質鉆孔,迎水坡布置1～2個、背水坡布～3個地質鉆孔。壩頂平行壩軸線的地質剖面應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,進行滲透性分區(qū),找出防滲范圍,為加固設計提供依據(jù)。對于土壩最大壩高處的垂直壩軸線地質剖面、背水坡排水反濾體內坡處及外坡腳部位應有地質鉆孔,目的是了解反濾體有效性和反濾體下壩基的地質情況。土石壩防滲軸線上地質鉆探孔深應根據(jù)《輾壓式土石壩設計規(guī)范》(SL274-2001)的防滲要求確定,中型水庫3級壩孔深至透水率5Lu以下5--10m,小型水庫大壩則至透水率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、背水坡應取足夠數(shù)量的原狀土樣進行室內土工試驗,使各項物理力學性質指標具有統(tǒng)計意義。中型水庫3級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,均質壩取樣間距為每鉆進215～310m取原狀土樣1組,遇到特殊部位要專門針對取樣。為評價大壩的填筑狀況,垂直軸線最大壩高處勘探部面線的地質鉆孔按每5～10m高差分層取鉆孔巖芯擾動土樣1～3組,進行室內顆分、比重、液塑限和擊實試驗,測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)相應級別大壩的壓實度要求,求得大壩目前填土應達到的干密度,對比原狀土樣實測干密度可知目前大壩填土壓實是否達到要求。
　　土石壩地質鉆探與其它行業(yè)如工民建、交通的鉆探要求不同,鉆進過程嚴禁用泥墻護壁鉆進,應采用垂擊干打全斷面取芯鉆具鉆進或套管護壁雙管雙動清水循環(huán)鉆進。鉆進過程對土層段進行注水試驗,巖層段進行壓水試驗。試驗段長一般為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,壓水難起壓達到013MPa時,段長應縮短為210～310m。
　　漿砌石壩地質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,孔深應進入透水率5～10Lu的微風化巖層以下510m。鉆進采用雙層單動壓卡式鉆具鉆進,盡量提高采芯率(采芯率要在98%以上),根據(jù)現(xiàn)場稱重測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。防滲墻鉆孔鉆進時也應進行壓水試驗。鉆探結束后應觀測鉆孔水位。取混凝土試樣、砂漿試樣及少量巖石試樣進行室內抗壓、抗?jié)B、彈模等試驗。
　　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剖面線,目的是了解底板、閘墩、側墻的地質情況;此外,在陡坡段、消力池、沖刷坑部位應布置控制性的地質鉆孔。各鉆孔每鉆進210～215m取原狀土樣1組,取樣總數(shù)在12～18組(含巖樣),底板、側墻底應進行標準貫入試驗,以下每115m標貫1次。控制段地質鉆孔均應進行現(xiàn)場注壓水試驗。
　　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,地質鉆孔3～5個,進水口部位應布置控制性地質鉆孔。取原狀土樣6～12組,每孔均應進行標準貫入試驗和注水試驗。
　　在擬計劃布置新的涵管進水口部位布置地質鉆孔或擬重建新的壩下輸水涵管部位布置縱向地質剖面線,地質鉆孔3～5個。位于岸坡巖層內的輸水隧洞以現(xiàn)場調查、地質測繪為主,進水口洞內圍巖穩(wěn)定時一般不需布置地質鉆孔,只有出現(xiàn)斷層、巖溶等不良地質現(xiàn)象時才根據(jù)實際情況布置勘探鉆孔。
　　4土壩滲透系數(shù)的取值問題
　　土壩原狀土樣室內滲透試驗測得滲透系數(shù),現(xiàn)場地質鉆探鉆孔也分層測得壩體的滲透系數(shù),兩者差異較大。后者是前者的10～100倍,部分設計人員無法理解,也不知該如何選取。這得從兩者測試手段、測試結果反映的孔隙滲透性談起。粘性土樣室內試驗測定滲透系數(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,礫石直徑大于40mm時均無法取樣,只能舍棄。當環(huán)刀內壁止水良好時,試驗測定的滲流量為小土團土顆粒之間孔隙的滲流量,代表了這個小土團的垂直滲透系數(shù)Kv。現(xiàn)場鉆孔注水試驗測定滲透系數(shù)反映水從直徑為120～110mm、段長(高)為5m、展開面積達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(見圖1)。注水試驗測定的滲流量包括上述4部分孔隙引起的滲流量。由于細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得多,因此,室內試驗測定的滲透系數(shù)遠小于現(xiàn)場注水試驗測定結果就不足為怪了。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)場注水試驗測定的滲透系數(shù)越大。只有填土為較均勻以粉粘粒為主且均勻壓實,不出現(xiàn)裂縫空洞等情況時兩者測試結果才相差較小。由于現(xiàn)場注水試驗測定的滲透系數(shù)綜合地反映了填土的顆粒組成、填筑狀況、大壩運用后土體的變化情況等總孔隙的滲透特性,較真實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)的選取應以現(xiàn)場注水試驗測定的結果為準,室內試驗結果僅供參考。

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