赤泥尾礦庫潰壩搶險(xiǎn)勘察工作要點(diǎn)淺析

劉念新，盛 超

（西北有色勘測(cè)工程有限責(zé)任公司,陜西 西安 710038）

1 潰壩后場(chǎng)地情況

受連續(xù)暴雨等極端天氣的影響,某赤泥尾礦庫庫區(qū)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害,從而引發(fā)該赤泥尾礦庫初期壩中部至左壩肩段發(fā)生潰壩。潰壩段寬度240 m左右,其中初期壩壩體發(fā)生變形段寬度約為140 m（圖1）,壩體破壞赤泥滑出壩體段寬度約為100 m（圖2）。左、右壩肩均產(chǎn)生多道貫穿壩體的裂縫（圖3、圖4）。壩內(nèi)赤泥滑入下游溝谷約1.8 km。

圖1 初期壩破壞變形圖

圖2 赤泥滑出圖

圖3 右壩肩裂縫圖

圖4 左壩肩裂縫圖

壩體上裂縫發(fā)育（圖3、圖4）。

壩內(nèi)赤泥采用干排法堆積,但由于強(qiáng)降雨影響,壩內(nèi)赤泥含水率較大,大部分區(qū)域赤泥為軟塑、流塑狀（圖5）,局部區(qū)域有積水（圖6）。

圖5 壩內(nèi)赤泥

圖6 右壩肩上游局部區(qū)域有積水

發(fā)生潰壩事故后,壩內(nèi)赤泥滑入下游溝谷嚴(yán)重影響庫區(qū)周邊單位和居民的正常生產(chǎn)、生活。急需采取有效的修整壩體和處理赤泥的工程措施。此時(shí),赤泥尾礦庫的搶險(xiǎn)勘察就尤為重要。

2 勘察任務(wù)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,應(yīng)業(yè)主要求勘察任務(wù)如下：

1）查明當(dāng)前狀況下壩體和庫區(qū)赤泥的物理力學(xué)性質(zhì)及工程特征；

2）查明現(xiàn)有壩體及庫區(qū)浸潤線的高度及對(duì)壩體穩(wěn)定性的影響；

3）根據(jù)選定的計(jì)算參數(shù),進(jìn)行二維條件下壩體現(xiàn)狀的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及滲流穩(wěn)定性評(píng)價(jià)；

4）勘察成果滿足壩體治理設(shè)計(jì)需要；

5）提出有效的赤泥尾礦庫壩體的修整建議；

6）10 天內(nèi)提交初步勘察結(jié)論,15 天提交正式勘察報(bào)告。

該勘察項(xiàng)目的任務(wù)中,工期是整個(gè)勘察項(xiàng)目的重中之重。因此在保證安全和質(zhì)量的前提下,整個(gè)項(xiàng)目的勘察工作都圍繞縮短工期這個(gè)核心問題來進(jìn)行。

3 勘察工作的實(shí)施

接到勘察任務(wù)后,首先組織技術(shù)人員對(duì)庫區(qū)勘察場(chǎng)地進(jìn)行踏勘,并安排專業(yè)技術(shù)人員對(duì)整個(gè)庫區(qū)進(jìn)行工程測(cè)繪。通過踏勘對(duì)場(chǎng)地環(huán)境進(jìn)行整體認(rèn)識(shí),初步擬定勘探線和原位測(cè)試的位置,并重點(diǎn)記錄場(chǎng)地內(nèi)地形環(huán)境復(fù)雜的區(qū)域。然后根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求編制勘察方案。具體勘察方案如下：

1）為查明壩體和庫區(qū)內(nèi)赤泥的物理力學(xué)性質(zhì)及工程特征,布置4 條勘探線,共計(jì)27 個(gè)勘探點(diǎn)；

2）在壩體碾壓粉質(zhì)粘土和庫區(qū)赤泥中進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)約120次,在壩體碎石土中進(jìn)行重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)約140 次；在庫區(qū)表層赤泥中進(jìn)行十字板剪切試驗(yàn)70 次；

3）在鉆孔中取原狀土樣約240 件,分別進(jìn)行常規(guī)試驗(yàn)200 件,固結(jié)快剪試驗(yàn)200 組,飽和快剪試驗(yàn)20 組,三軸剪切試驗(yàn)24 組,滲透試驗(yàn)12 組,土質(zhì)和水質(zhì)腐蝕性分析各3 件；

4）庫區(qū)、壩體及周邊環(huán)境的詳細(xì)地質(zhì)調(diào)查并進(jìn)行工程地質(zhì)填圖和地質(zhì)點(diǎn)的編錄。

勘察方案編制完成后,制定勘察工期保證措施和勘察質(zhì)量保證措施。保證措施主要包括技術(shù)、人員、機(jī)械設(shè)備三個(gè)方面。

①在開工前,項(xiàng)目部全員進(jìn)行技術(shù)交底,重點(diǎn)闡述取樣、原位測(cè)試的技術(shù)要求。勘察作業(yè)期間,在保證勘察人員、設(shè)備安全的前提下,嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范、勘察方案中的技術(shù)要求。

②人員保證措施 根據(jù)勘察方案合理安排項(xiàng)目部成員并分組管理。根據(jù)實(shí)際需要將所有人員分為鉆探組、原位測(cè)試組、后勤保障組。鉆探組主要負(fù)責(zé)鉆機(jī)鉆探取樣、孔內(nèi)原位測(cè)試和鉆機(jī)機(jī)械維修保養(yǎng)工作。原位測(cè)試組負(fù)責(zé)十字板剪切試驗(yàn)、地質(zhì)環(huán)境調(diào)查和地質(zhì)填圖工作。后勤保障組負(fù)責(zé)與業(yè)主聯(lián)系、協(xié)調(diào)解決現(xiàn)場(chǎng)工作難題、巖芯土樣的運(yùn)輸和勘察作業(yè)人員的日常生活安排。每組選出組長,組長合理分配組內(nèi)詳細(xì)工作事宜。組長均由項(xiàng)目負(fù)責(zé)統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)安排工作。各組同時(shí)展開組內(nèi)工作。

③ 機(jī)械設(shè)備保證措施 根據(jù)勘察方案和勘察工期合理安排機(jī)械設(shè)備進(jìn)場(chǎng)。在估算鉆機(jī)設(shè)備數(shù)量時(shí),酌情增加1~2 臺(tái)鉆機(jī)設(shè)備。鉆機(jī)設(shè)備入場(chǎng)時(shí),檢查設(shè)備禁止帶病作業(yè)。對(duì)于場(chǎng)地地形環(huán)境復(fù)雜的區(qū)域,請(qǐng)業(yè)主安排大型機(jī)械配合修路和搬運(yùn)鉆機(jī)設(shè)備。

為保證工期,地質(zhì)環(huán)境調(diào)查、原位測(cè)試（十字板剪切試驗(yàn)）和鉆探工作同時(shí)進(jìn)行。在鉆機(jī)設(shè)備無法到達(dá)的區(qū)域布置多個(gè)勘探點(diǎn)進(jìn)行原位測(cè)試（十字板剪切試驗(yàn)）,及時(shí)整理勘察資料。

鉆探中取得的土樣按勘察方案填寫送樣單,分批次送往試驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn),在開展鉆探工作的同時(shí)進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果及時(shí)反饋,再由勘察技術(shù)人員整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果,編寫資料。

4 勘察中遇到的問題及解決方案

實(shí)際勘察工作中按照勘察方案,于壩體兩側(cè)庫區(qū)共布置4 條勘探線,其中1-1、2-2、4-4 勘探線上鉆孔均布置在壩體及較干燥、可塑狀態(tài)的赤泥上,個(gè)別鉆孔采用大型挖掘機(jī)配合修路后順利施工。

由于3-3 勘探線布置在潰壩區(qū)域,該區(qū)域表層主要為含水率較高的赤泥,鉆機(jī)設(shè)備無法直接到達(dá)設(shè)計(jì)孔位進(jìn)行施工。針對(duì)此情況,安排有經(jīng)驗(yàn)的鉆機(jī)機(jī)長每日對(duì)設(shè)計(jì)孔位區(qū)域進(jìn)行踏勘,調(diào)查場(chǎng)地情況,再根據(jù)實(shí)際情況擬定鉆機(jī)設(shè)備入場(chǎng)方案。最后確定的鉆機(jī)入場(chǎng)方案有2 個(gè)。

方案一：由業(yè)主籌措幾百個(gè)鐵皮汽油桶,并安排機(jī)械、人員利用汽油桶鋪設(shè)鉆探施工便道（浮橋）。在鋪設(shè)便道前,制定詳實(shí)的施工方案和安全應(yīng)急預(yù)案,確保作業(yè)人員、設(shè)備的安全。在鋪設(shè)便道和勘察作業(yè)期間,安排專人進(jìn)行安全巡查。

方案二：使用現(xiàn)場(chǎng)大型推土機(jī)修整出施工便道,在便道上鋪設(shè)木板,鉆機(jī)在木板上行走就位、鉆孔。在鋪設(shè)便道時(shí),安排專人進(jìn)行安全巡查。

方案比選：方案一實(shí)施時(shí)難度較大,耗時(shí)較長,耗材較難準(zhǔn)備齊全,實(shí)施費(fèi)用較大。在鋪設(shè)完成的施工便道（浮橋）上鉆機(jī)施工難度較大。但方案一能將便道（浮橋）鋪設(shè)至大型設(shè)備無法到達(dá)的區(qū)域。相對(duì)于方案二,方案一能更好地讓鉆機(jī)等勘察設(shè)備進(jìn)入場(chǎng)地條件差的勘察區(qū)域進(jìn)行作業(yè),尤其是水面、軟泥等區(qū)域。

方案二相較于方案一實(shí)施難度較小,耗時(shí)短,耗材容易備齊,實(shí)施費(fèi)用小,鋪設(shè)的施工便道更平坦更寬,鉆機(jī)鉆探難度相對(duì)較低。方案二實(shí)施時(shí)局限性較大,只能在較干、較硬的赤泥上實(shí)施。

由于方案二的投入較小、耗時(shí)短,相對(duì)安全可靠,并結(jié)合勘察場(chǎng)地的實(shí)際情況,該項(xiàng)目在施工中優(yōu)先選取了方案二,方案一為備選方案。

方案二實(shí)施中,采用大型挖掘機(jī)修整進(jìn)入庫區(qū)的施工便道（圖7、圖8）,再采用大型推土機(jī)推平施工便道。于局部較軟區(qū)域鋪設(shè)木板,履帶式鉆機(jī)由施工便道到達(dá)設(shè)計(jì)孔位進(jìn)行鉆探作業(yè)（圖9、圖10）。由于庫區(qū)內(nèi)的赤泥較軟,鉆探作業(yè)時(shí)發(fā)生沉陷。在較嚴(yán)重的區(qū)域,先撤出鉆探人員和設(shè)備。搭建鉆探作業(yè)平臺(tái)完成后,再安排鉆探人員和設(shè)備進(jìn)入該區(qū)域進(jìn)行勘察工作。鉆探、原位測(cè)試、取樣作業(yè)完成后,鉆機(jī)及時(shí)撤出赤泥庫區(qū)。

圖7 大型挖掘機(jī)修整施工便道

圖8 大型推土機(jī)修整施工便道

圖9 進(jìn)行鉆探作業(yè)的鉆機(jī)

圖10 鉆探巖芯圖

雖然勘察工作遇到了不少困難和問題,最終整個(gè)項(xiàng)目的勘察工作順利完成,將最后一批巖芯土樣送往實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行土工試驗(yàn)。撤場(chǎng)后于室內(nèi)進(jìn)行資料的整理,編寫勘察初步結(jié)論和勘察成果報(bào)告。

5 結(jié)語

赤泥庫壩體搶險(xiǎn)加固勘察項(xiàng)目是一個(gè)搶險(xiǎn)性項(xiàng)目,工期緊、場(chǎng)地情況復(fù)雜。面臨困難時(shí),全體參與人員群策群力,采取有效的施工措施,最終順利及時(shí)的完成了勘察工作。

針對(duì)搶險(xiǎn)類勘察項(xiàng)目,應(yīng)先對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行詳細(xì)的踏勘,記錄場(chǎng)地中環(huán)境條件惡劣的地段。在踏勘的同時(shí)初步擬定勘探線、勘探點(diǎn)的布置方案。踏勘結(jié)束后,根據(jù)規(guī)范、業(yè)主要求、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件制定詳細(xì)、符合技術(shù)要求的勘察方案。然后對(duì)場(chǎng)地中環(huán)境條件惡劣的地段制定多種有針對(duì)性的、切實(shí)可行的施工措施以保證勘探作業(yè)的順利進(jìn)行。在施工措施實(shí)施前,認(rèn)真進(jìn)行方案比選,選取最易執(zhí)行的、最可行的措施和備選措施與業(yè)主溝通,在業(yè)主的配合下實(shí)施施工措施。在實(shí)施中,要時(shí)刻注意人員、機(jī)械設(shè)備的安全。最后確保順利完成勘探作業(yè),向業(yè)主提交成果報(bào)告。