保定中小河流工程地質勘察工作方法探討

任煥強，賈占軍，劉 偉,2

（1.保定市水利水電勘測設計院，河北 保定 071051；2.保定市江河水利咨詢監理有限公司,河北 保定 071051）

保定地區中小河流堤防大部分建于20世紀50～60年代，建設初期未做工程地質勘察工作，普遍存在防洪標準低、密實性差、抗沖刷能力差、堤身單薄、堤基滲透穩定不滿足要求或岸坡穩定性差等問題。

河道治理工程屬于綜合性水利工程，沒有專門的工程地質勘察規范可依。隨著近幾年大量河道治理工程項目的逐步實施，規范中小河流治理工程勘測設計工作尤為重要，水利部于2011年1月6日頒布了《中小河流近期治理工程初步設計指導意見》，地質勘察應以規程、規范為基礎，結合本地區河道管理地質勘察工作的經驗，對勘察過程中常見的問題進行了探討，并提出了針對性建議。

1 地質勘察階段劃分

中小型河道治理工程地質勘察階段的劃分，原則上應與設計階段相適應。

1.1 中等或簡單地質條件河道

可不細分勘察階段，按初步設計階段精度一次性完成。

1.2 地質條件比較復雜的河道

首先進行可行性研究階段地質勘察，在搜集已有地質資料的基礎上可適當簡化外業勘察工作，布置少量鉆探或坑探。

2 地質勘察工作布置

河道屬線性工程，往往涉及山區、山前平原或內陸平原，工程地質條件差異較大。應根據地質復雜程度進行針對性地質勘察，避免生搬硬套有關規程及規范。

2.1 山區中小河流

2.1.1 其地層巖性復雜，厚度變化較大，多以砂卵石、碎石土、基巖為主

一般地段以地質調查及坑探取樣為主，閘、壩等建筑物地段布置工程地質鉆探，并依托勘探孔形成1～2個地質剖面線。

2.2 平原中小河流

2.2.1 第四系地層沉積較厚，堤防或護岸工程沿工程線路布置地質剖面線

勘探點不必均勻布置，最大間距500m，如果區間有穿堤建筑物可一并布置，地貌、地質條件復雜地段應適當加密鉆孔；地質條件簡單且不存在工程地質問題的河段還可適當放大鉆孔間距；已有堤防鉆孔應盡可能沿堤頂布置，以查明堤身地層巖性、密實性、均勻性及有無孔洞等地質缺陷。

靠近河床險工段的鉆孔至少深入至深泓點以下3～5m，以滿足計算沖刷深度或滲透穩定要求；遠離河床部位岸坡及堤防受河流影響較小，鉆孔深度可適當減小，深入至堤基以下5～10m或堤身高度的1.0～1.5倍；堤內、堤外靠近取土坑、采砂坑地段屬險工地段，容易產生堤基滲透破壞，鉆孔深度應超過坑底3m以下。

為了驗算河道沖刷深，需沿河灘地或河床布置探坑，探坑深度不宜小于1.5m，人工采取具有代表性的擾動樣。

2.2.2 小型河流兩堤間距較窄，橫向工程地質條件變化不大

地質縱剖面線鉆孔可布置在河道一側，亦可沿兩側交錯布置，初設階段沿河道方向鉆孔間距控制在500m以內。

4 工程地質分段

有些河道治理勘察報告沒有進行工程地質分段，不管線路多長，對治理河段整體進行工程地質評價，這是不可取的，不同地段工程地質條件的差異性是客觀存在的。常用的工程地質分段方法有以下2種：

4.1 地層結構分段法

地基巖土主要包括粘性土、砂性土、粗粒土和基巖。根據沿線地層結構及成因類型特征，分為單層結構、雙層二元結構、多層混合結構，如壤土單層地基段、壤土及砂壤土雙層地基段、粘砂礫多層地基段等。一般以地基影響范圍內的巖性組合特征進行劃分，如果劃分深度范圍太大，地質分段容易產生混亂，且工程地質評價缺乏針對性。

地質分段一般從上游至下游按里程樁號進行劃分；也可不完全按樁號順序，將地質結構及工程地質條件相似的地段分為同一地質段，這樣可使勘察報告描述清楚而避免重復。

4.2 工程地質問題分段法

常見工程地質問題主要有：滲透變形、沉降變形、崩岸、滑塌等。堤身的險情主要為滑坡、散浸、管涌、堤身單薄等。由于堤身屬水工建筑物，工程地質分段主要是針對堤基而言，根據工程地質問題的嚴重程度，具體可劃分為穩定堤基（岸坡）段、穩定性較差堤基（岸坡）段、不穩定堤基（岸坡）段，具體還可根據問題類型細分：“滲透變形不穩定堤基段”，“滑塌不穩定岸坡段”，“抗沖穩定性較差岸坡段”等。

上述兩種分段方法直觀、簡單、適用，在實際工作中得到了廣泛應用，具體采用哪種方法較好還要具體分析，筆者認為工程地質問題較少或不嚴重的河道治理工程可采用地層結構分段法，反之宜采用工程地質問題分段法。

5 地基處理措施

5.1 軟土持力層地基

對已建堤防工程影響不大。經過多年運行基本穩定，但對于閘、壩或護岸工程來說，地基過度變形或不均勻沉降容易造成建筑物結構性破壞，建筑物主體開裂或傾斜大部分是由于地基處理措施不到位或建筑物基礎型式不當造成的。

5.2 可液化的砂土或少粘性土地基

對7°及以上地區的水閘建筑物采取處理措施是必要的，常采用加密法或換土法，但對堤防及護岸工程危害性較小，可簡化處理或不處理。

5.3 淺層強透水地基

在閘壩地基、堤外低洼地段的堤防產生滲透破壞的可能性較大，可采用粘性土截水槽及其他垂直截滲的方法，其他地段一般不做處理。

6 天然建筑材料勘察

6.1 土料場位置確定

河道治理工程需要大量土料、砂料，原則上應依據規范要求進行初查和詳查，但在初步設計階段往往難以確定土料場具體位置，或在后期實施過程中由于種種原因改變土料場位置，造成前期土料場勘察資料的浪費。筆者認為，初設階段土料場勘察精度可適當降低，待施工圖設計階段或施工階段再補充必要的取樣試驗工作。

6.2 天然建筑材料就近取用

過去修筑堤防一般沿河道外側取土，但由于需要占用大量耕地，現在實施難度越來越大；為了不占或少占耕地和節省投資，長年干枯的河道，地下水位埋深較深的寬淺河道，應優先考慮在堤內河灘地或河床取土。迄今為止，北方大部分平原河道砂土已被開采，僅有少量砂土還可直接取用，有些河段已開采至下部穩定土層，如果沿途有土料場可直接利用，應注意取土區與堤防之間要留出安全距離，采深不宜過大，以防改變原來河流態勢。另外，地下水埋深較淺的河道或堤間距較小的河道不宜在堤內取土。

6.3 材料外購

如果工程區附近缺少合適的天然建筑材料，可采取外購方式，并提出天然建筑材料性質、用量及質量指標。

7 物理力學參數

抗剪強度是堤身、岸坡抗滑穩定計算的基本參數之一。有些勘察報告只提供直接快剪強度，按照堤防工程設計規范要求，穩定計算需要的抗剪強度指標包括直接快剪、直接慢剪、固結快剪、三軸剪等強度指標。實際工作中由于慢剪及三軸剪試驗繁瑣應用較少，一般多采用直接快剪和飽固快剪強度，用于簡化計算不同工況下的堤防及岸坡抗滑穩定安全系數。

地基承載力是閘壩等建筑物及護岸基礎設計的重要依據。如果勘察期間地下水位較低，則地基土含水量及液性指數試驗值偏低，砂土或少粘性土標準貫入擊數偏大，以此確定的地基承載力亦明顯偏高，考慮到河道行洪期高水位工況，濕土地基承載力明顯降低，應結合臨近工程經驗對地基承載力進行適當折減。

8 結語

相對水庫除險加固、隧洞等水利工程而言，河道治理工程地質勘察難度不大，但具有較大的靈活性，地質工作者應認真理解《指導意見》關于工程地質工作的內容及要求，參照相關規程、規范，針對每一項工程的特征及其工程地質條件，制定切實可行的地質勘察方案，防止地質勘察不清，或過度勘察造成浪費。地質評價內容要結論明確、重點突出、建議合理，為河道治理工程設計及施工提供可靠的基礎地質資料。

［1］水利部.中小河流近期治理工程初步設計指導意見［Z］.2011.

［2］SL188—2005，堤防工程地質勘察規程［S］.

［3］SL55—2005，中小型水利水電工程地質勘察規范［S］.

［4］賀立新，左重輝.中小河流治理地質勘察與工程設計若干問題思考［J］.湖南水利水電，2011（6）.

［5］張曉蘭.我國中小河流治理存在的問題及對策［J］.水利發展研究，2005（5）.