工程地质勘察在水利工程的重要性

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摘要：工程地勘为工程基本建设的首要环节，是后续工程设计人员和施工单位进行方案设计和采取相应施工方案的前提条件，不能轻易忽视。本文通过对某电排站与某河涌改道工程分析，从工程实例出发，表明了当工程地勘资料失真，将造成工程设计方案调整、增加工程基础处理难度和费用；当工程地勘资料准确明了，即可优化工程设计，降低相关工程基础处理难度和费用。工程设计人员须重视工程地勘的重要性，不能简单了事，尤其是水利工程这种基本民生工程，若水利工程失事造成的经济损失和产生的社会影响将无法估量。

关键词：工程勘察；水利工程；重要性

水利工程地质勘察是指为满足工程建设的规划、设计、施工、运营及综合治理等的需要，对地形、地质及水文等状况进行测绘、勘探测试，并提供相应成果和资料的活动。研究和查明工程建设场地的地质地理环境特征，可以对建设场地做出详细论证，保证工程的合理进行，促使工程取得最佳的经济、社会与环境效益。水利工程前期地质勘察是水利工程建设的首要环节，所有水工建筑物的基础处理方案均根据地勘所提供的数据来进行设计，如果前期地勘资料不完善，将对整个工程产生无法估计的损失。

1某电排站工程建设

1．1工程概况

本工程是具有排涝、防洪综合利用的公益性水利工程，包括电排站和自排涵两部分。本工程安装4台900HD－11．5型导叶式混流泵，设计排涝流量共为9．76m3／s，装机容量为1420kW。自排涵的最大排水流量为79．78m3／s。（1）防洪标准。根据相关的规程规范［1－2］，该工程等别为Ⅲ等，工程规模为中型，主要建筑物为3级，次要建筑物为4级，临时建筑物5级。泵站的防洪标准为30年一遇，校核标准为100年一遇。（2）治涝标准。本工程排涝标准为10年一遇，24h暴雨所产生的径流量3d排干。

1．2工程地质条件及基础处理方式

（1）原设计阶段地勘资料及基础处理方式。根据原设计阶段野外钻探揭露，工程场地内分布的地层自上而下有：素填土（Qml）、黏土（Qall4）、粉质黏土（Qell4）、全风化花岗片麻岩（K），下伏基岩强风化花岗片麻岩（K）。本河段河道平直，地层整体上抗渗性好，适宜本工程的建设。工程主体部分，采用天然基础；若地基不能满足承载力要求时，可采用搅拌桩等方式处理地基，或可采用土层“粉质黏土③”和以下强风化花岗片麻岩作为基础持力层。“黏土②”层，地基承载力特征值为160kPa（标贯击数N＝9．9），“粉质黏土③”层地基承载力特征值为200kPa（标贯击数N＝16．9），“全风化花岗片麻岩④1”层地基承载力特征值为350kPa（标贯击数N＝34．7），“强风化花岗片麻岩④2”地基承载力特征值为450kPa（标贯击数N＝76．1）。项目所在场地区附近天然建筑材料储量丰富，质量较好，采运方便，运距在20km以内［3］。进出水渠的开挖土料晒干后可用于回填，回填时应满足密实度的要求。土方不足部分，可从土料场补充；已完成对土料场勘查工作。设计人员根据地勘单位提供的相关地勘数据进行设计，经设计本工程仅内江扶壁式挡墙和外江防洪闸基需进行水泥石粉换填，其余水工建筑物（主泵房、穿堤压力箱涵、自排涵、外江自排闸，以及外江悬臂式挡墙）均采用天然基础，不需进行基础处理（具体详见表1）。同时，根据地勘资料显示，开挖土料可用于工程回填，故原设计阶段考虑利用开挖土料进行回填，不足部分进行外购土料，经土石方平衡计算，原设计阶段外购土方为959．36m3。工程基础处理方式见表1。根据设计资料，施工单位在完成主泵房下部浇筑，破堤开挖，准备进行穿堤箱涵施工时，发现开挖土层与设计地勘资料不符，地质条件较差，不能按设计要求施工，在重新进行了施工补勘后发现，工程外江部分基础土层与原设计阶段地勘土层严重不符。（2）施工补勘阶段地勘资料与基础处理方式。由地勘单位提供的施工阶段最新地勘资料显示，电排站穿堤箱涵（压力箱涵、自排涵）从第二节开始，外江防洪闸、外江自排闸、出水消力池、浆砌石护坡，以及外江悬臂式挡墙等主要建筑物基础土层均为“淤泥质黏土①”层，该土层“为高液限黏土；呈流塑状，成分主要为黏粒，含粉砂和腐殖质，揭露厚度6．00～13．30m，平均层厚8．83m；地基承载力特征值为90kPa，标贯击数N＝1．8”。由于已进行工程施工，外江防洪堤防也已破堤开挖，故设计人员在根据最新的施工补勘资料的基础上，综合考虑各方面因素后，对电排站穿堤箱涵（压力箱涵、自排涵）从第二节开始，外江防洪闸、外江自排闸、出水消力池、浆砌石护坡，以及外江悬臂式挡墙等主要建筑物采用水泥搅拌桩地基处理方式，见表2。

1．3土方工程量变化

由原设计阶段地勘资料可知，堤防及外江土层为：素填土①、黏土②、粉质黏土③、全风化花岗片麻岩④1、强风化花岗片麻岩④2；而且“进出水渠的开挖土料晒干后可用于回填，回填时应满足密实度的要求”，所以，原设计阶段均考虑利用开挖土料进行回填，不足部分才进行外购土料，经土石方平衡计算，原设计阶段外购土方仅为959．36m3（压实方）。施工阶段地勘成果显示，外江土层基本为“淤泥质黏土①”，根据相关质量检测站提供的现场开挖土料试验报告显示，“淤泥质黏土①”黏粒含量为27．4％，塑性指数为28．7，不满足土料回填要求，该土料不能重复利用。·88·水利科学与寒区工程原设计阶段本工程土石方开挖共计约5．35万m3，由项目区开挖产生，填方量约4．20万m3，弃渣约1．28万m3，外购土方0．10万m3（压实方）。以施工阶段地勘资料为依据，重新进行土方开挖边坡设计，计算后，本工程土石方开挖共计约6．22万m3，由项目区开挖产生，填方量约4．99万m3，弃渣约3．01万m3，外购土方1．50万m3。1．4工程投资变化根据施工阶段地勘资料，本工程基础处理进行设计变更及重新复核土石方平衡后，工程设计变更增加工程投资为108．01万元，其中，主体工程投资预算为95．94万元，专项工程（水土保持）投资为12．07万元。

2某河涌改道工程建设

2．1工程概况

本工程为地铁建设车辆段配套工程，因地铁车辆段的建设需对占用的河道进行改道设计。根据相关的规程规范及区域相关的水系规划和防洪排涝规划，本次排洪渠改道项目防洪设防标准定为20年一遇。

2．2设计方案

（1）北侧排洪渠。北侧排洪渠总长1463．91m，其中排洪渠建设长度1255．31m，渠宽10．00m，中间设置4处跌水，分别是1＃跌水（桩号0＋092．7，长80．0m，跌差7．0m）、2＃跌水（桩号0＋589．0，长45．8m，跌差3．0m），3＃跌水（桩号0＋961．0，长45．8m，跌差3．0m），4＃跌水（桩号1＋239．0，长37．0m，跌差2．0m）；渠首因交通需要，重建交通桥1座，净宽10．00m。（2）西侧排洪渠。西侧排洪渠总长405．50m，其中箱涵段长90．00m，明渠段长315．50m。前段Y段长107．5m（Y0＋090～Y0＋197．5），后段Z段（分流渠）长208．0m（Z0＋000～Z0＋208．0）。渠道进口高程为34．5m，排洪渠在Y0＋175．0附近进行分流，当设计洪水高程低于Z0＋000渠道底高程33．1m时洪水通过下游公路暗涵排走；当设计洪水高程高于Z0＋000渠道底高程33．1m时洪水从分流渠排入北侧排洪渠，于北侧排洪渠汇合排走，Z段分流流量为Q＝14．6m3／s。

2．3水工建筑物基础处理方式

设计人员根据初步勘察资料对北侧排洪渠和西侧排洪渠进行设计。经设计，除北侧排洪渠渠首交通桥（荷载等级：公路－Ⅱ级）位于粉质黏土层需采用钢筋混凝土预制方桩基础处理和西侧排洪渠箱涵段采用基础换填外，其余部分均采用天然基础。在工程施工前，进行了施工详勘，根据施工详勘资料，北侧排洪渠渠首交通桥桥墩基础坐落于“卵石层＜3－4＞”，地基承载力为400kPa，满足设计要求，故在施工图阶段交通桥基础处理方式修改为天然基础，取消交通桥基础处理方案（钢筋混凝土预制方桩），节省工程投资18．24万元。

3结语

由上述两个工程实例说明，水利工程前期地勘对水利工程的重要性，工程前期地勘为工程基本建设的首要环节，后续设计人员以及施工单位均是根据前期地勘资料进行方案设计及采取相应的施工方案，如果工程地勘资料不准，将对工程产生具体的影响。尤其是水利工程这种基本民生工程，若水利工程失事造成的经济损失和产生的社会影响将无法估量。因此，工程前期勘察对水利工程十分重要，不能轻易忽视，须重视其重要性。

参考文献：

［1］中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局．水利水电工程地质勘察规范：GB50487—2008［S］．北京：中国计划出版社，2008．

［2］中华人民共和国水利部．中小型水利水电工程地质勘察规范：SL55—2005［S］．北京：中国水利水电出版社，2005．

［3］王石锋．浅谈地质勘察工作对水利工程的影响［J］．江西建材，2014（20）：113．

作者：黄超雄 单位：广东水科院勘测设计院