復雜地質下水利工程的勘測施工方法

【摘要】我國由于地貌廣闊，地形在區域上的差異性較大，形成了部分地區地基巖體密實且堅硬，卻又存在一部分地區地質環境復雜的特征，良莠不齊的地質環境導致某些地區難以進行準確的勘測，進而加大了施工難度。本文通過介紹目前先進的地質勘測技術和施工技術，并根據某個處于復雜地質環境下的水利工程實例，來探討水利工程上對于復雜地質條件的處理措施。

【關鍵詞】復雜地質；地基；水利；勘測；技術

1、復雜地質簡介

目前，在我國現行的地質等級規范中，通過對地質勘測的難度，將地質條件分為三級，其中，一級地質條件最為惡劣，通常存在地形地貌復雜、水文條件不佳、深部巖性多樣、地質災害頻繁等問題，且時常存在軟弱夾層，某些地方由于破人為工程活動較為強烈，常年覆蓋有多年的膨脹性、濕陷性和鹽漬性的凍土層。二級為一般工程情況下的地質條件，雖然也可能存在一些破碎巖體和軟弱夾層，有些還存在地下水的影響，但是這些都在正常勘測施工所能接受的范圍內，是可以人為的進行處理和回避的。三級一般代表地質條件良好，幾乎沒有地下巖體活動以及軟弱破碎帶，且巖土的種類十分單一，便于鉆探并進行試驗分析，工程結構十分簡單。

2、復雜地質環境下的勘測施工技術

上文介紹了復雜地質條件下可能遇到的一些問題，結合這一系列客觀存在的工程難題，需要針對性的使用一些實用的勘察施工技術來精確的處理各種復雜地質條件下的工程情況，并充分利用各類技術的特點與優勢，進行問題的定向解決。由于地質問題有些就存在于工程現場，例如邊坡巖體中存在破碎帶，基巖滲透性較大等，這些需要我們利用施工技術進行加固、防滲等處理；而另一類則存在于地底深部，一般很難勘測到，這就需要利用一些深部勘探技術進行勘測并及時處理或回避這些，以保證工程的安全穩定。因此，對復雜地質條件下所能夠適用的勘測施工技術進行了集合，并對各技術進行介紹。

2.1 勘察技術

地質勘察的主要任務是對復雜地質條件下，工程區域范圍內的地質構造特征進行調查分析，對勘察區所存在一切不良地質進行揭露，通過這種方法讓現場工作隊有辦法精確了解施工區域巖土體特征以及具體的分布情況，在此信息基礎上，實現施工質量的最優化。要實現上述目標，需要在現場采用各種各樣的工程技術手段以及方法，一般的地質勘察技術有巖層鉆探技術、原位測試試驗技術、遙感測量等。

①巖層鉆探技術：在當前我國工程技術較為先進的條件下，具有十分豐富的鉆機設備可用來進行巖層鉆探。其中，主要有三種鉆探技術是適用于復雜地質條件下作業的：第一種技術為回轉式鉆進鉆探；第二種技術為泥漿護壁式下的鉆探；第三種技術為全采芯式鉆探。舉例來說，在工程上針對復雜地質條件下的砂土層的而言，一般需要控制巖芯的采取率達到75%以上的標準，而針對與粘性土層而言，則需要控制巖芯的采取率達到高于90%的標準。在鉆探的過程中，需要對處于各深度下的巖土層進行取樣實驗分析，并對其特點進行詳細記錄，這樣才能對地層的結構以及分布特點進行準確評估。

②原位測試試驗技術：對于復雜地質條件下的水利工程地質勘察來說，原位測試試驗技術是一種十分實用的方法，主要為標準貫入試驗、靜力和動力觸探、側向壓力試驗、十字板剪切、現場直剪試驗、應力鏟試驗等試驗。對于各類原位試驗，都需要對試驗質量進行控制，拿靜力觸探試驗來說，一般需要對三點要素進行質量控制：第一，貫入錘擊需要保持連續，觸探桿應盡量保持豎直，控制偏斜度在2%以內，并防止其晃動；第二，若貫入深度小于10m，每當貫入深度增加1m后，應轉動探桿1.5圈，若貫入深度大于10m，則應改為每完成0.2m的貫入深度便將探桿轉動1圈；第三，若貫入0.15m需要達到50次的錘擊數，則表示土體致密性良好，可終止實驗進程。

③遙感測量：遙感技術作為3S技術中的重要部分，可以用來對地質規律進行測量研究，是一種優良的地質勘察方法。該技術主要是從空中對地質信息取得宏觀上的布局結構，其利用的原理主要是通過發射的電磁波對地質體所取得的反應為依據，并結合已有的地質調查情況，對一定區域范圍內 的地質構造進行分析判斷。從工程需要的角度上來看，遙感測量不僅擁有低成本、高效率以及調查范圍廣的優點，它還可以避開地面條件的束縛，因此目前此測量技術被發展應用于地質構造調查以及礦物搜索等地方。

2.2 施工技術

根據我國眾多工程實例，在復雜地質條件下有大比例的區域中存在著較為松散的粉細砂地層、軟弱破碎帶等情況，這對于地基而言，是一種極差的條件，很可能對所建的建筑結構的后期運營造成嚴重安全問題。因此，為消除建筑的安全隱患，需要在對該區域地質情況進行詳細調查的前提下，進行工程施工改造，對不良地基進行一定合理的優化，一般主要有水泥攪拌樁、后注漿灌注樁、灌漿錨桿等措施。

①水泥攪拌樁：在水利工程中，若遇到軟土地基，為了保證質量，這便需要施工人員采用合適的方法對其進行處理。工程實踐證明，對于軟土地基來說，水泥攪拌樁是一種能夠較好的適應該地基條件的技術，即利用混凝土作為樁體，通過拌合使其與地基進行強制性結合，在處理后，原來的軟土層會經過了硬化，強度將會具有顯著改善，在根本上改善了地基質量，從而滿足了水利工程建設的需要。

②后注漿灌注樁：該技術主要針對于較差的軟土地基，首先制備好的一定量的水泥砂漿，在灌注樁成孔的過程中，于樁的兩端和兩側分別埋下若干注漿閥和管，直至混凝土固化成型后，將之前制備完成的水泥砂漿注入樁基中。

③灌漿錨桿：先對地層進行一定深度的鉆孔，通過將水泥砂漿或者是其他的灌漿材料和一定規格的鋼拉桿、鋼筋等高強度錨桿錨固在之前的鉆孔中，利用錨固體來承受拉應力，進而達到地基穩定的效果。其中需要注意的是錨桿的選取需要考慮受拉桿件的抗拉強度，因此其材料一般為鋼筋、高強鋼絲束以及鋼絞線等。

3、工程實例

本工程位于四川境內，為金沙江一級支流電站開發項目，正常蓄水位2001m，壩頂高程2007m，最大壩高54m，總裝機容量17.8萬KW.h。電站壩址區兩岸山高600～800 m，河谷橫斷面呈“V”字形，左岸壩基土壤質地以粉砂質泥巖、泥質粉砂巖和含礫砂巖為主，層次明顯。通過鉆探技術和原位測試試驗對該工程區域的地質情況進行了分析：

①土質較差。由于該工程中土質多為軟土層，而上部內均為雜填土，土質屬中軟地層，這樣無論是施工導流施工還是土方護坡施工都有一定的施工難度；

②邊坡地質結構復雜且巖性較差。存在有軟弱夾層以及破碎帶。

③地下水的存在。由于本場區地下水較淺，走向及水量不清，導致施工中會遇到不少難題；

現根據這些方面，結合工程地質情況，對該區域的地基岸坡進行了適當的優化處理。

由于地基為軟土層且土質較差，出于經濟適用性考慮，選擇使用水泥攪拌樁進行地基加固，施工流程如下：首先對場地進行準備，在打樁機就位后便開始進行水泥漿的制備，然后開始預攪下沉，之后提升打樁機進行噴漿攪拌，然后下沉進行第二次噴漿攪拌直至成樁，流程步驟見圖1。

對于岸坡的加固防滑措施主要采用水泥滑樁技術和錨桿支護相結合，首先采用隔樁開挖的方式進行孔樁開挖，直至開挖至巖石面，在此過程中保持邊開挖邊支護的方案，以此來保證施工的安全進行，錨桿采用型號為Φ25@2.0m、長度2.5m的自鉆式錨桿，支護采用的是鋼筋混凝土，其鋼筋主筋型號為Φ25@20cm，分布筋型號為Φ18@25cm。通過抗滑和加固相結合的方式對岸坡的安全穩定進行了優化。

4、結語

實踐表明，無論是勘察技術還是施工及時，都是在不斷更新和發展的，然而，對于地質條件復雜的工程項目來說，如果單獨利用某一工程技術，是很難達到預期目的的，這便需要通過對地質條件的分析，通過各種技術的結合，才能對工程條件進行經濟有效的優化處理。

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