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我國已建江河堤防工程總長20余萬公里,98特大洪水后尚有大量堤防工程正在規劃建設中。許多已建堤防工程過去基本上沒有進行過真正工程意義上的工程地質勘察,更談不上各大江河湖海堤防工程系統化規范性的地質資料的匯編與分析整理工作。正因為如此,許多堤防工程在98特大洪水期間險象環生,出險堤段堤基的地質條件沒有足夠的資料可供搶險分析,為確保萬無一失,只能按最壞情況進行搶險,其人力物力的巨大付出實在是不得已而為之;洪水期間上至中央下到地方的各級領導以及全國人民的精神緊張程度和精力耗費更是無法用實物價值去衡量。如此被動局面,一方面是大自然教訓人類的生動一課,另一方面則是祖先給我們留下的世紀難題。
建國以來,隨著大規模工程建設的需要,工程地質專業從無到有,日益發展壯大,成為國家工程建設不可缺少的重要基礎性專業。工程地質勘察的法規性準則也逐漸成熟與完善,與工程地質相關的規程規范相繼出臺,并結合工程實踐的反饋信息進行修訂修編。水利部1997年2月了行業標準《堤防工程地質勘察規程》(以下簡稱《規程》,編號SL/T188,同年5月1日起實施),這是我國堤防工程地質勘察的第一部法規性行業標準。而國家標準《堤防工程設計規范》(以下簡稱《規范》,編號為GB50286-98,自1998年10月15日起施行)則是98特大洪水之后出臺的。特大洪水前后出臺的這兩部法定標準或許是歷史的巧合,也許是歷史的必然。巧合與必然都說明這樣一個事實:工程地質是工程建設的基礎和偵察兵,具有超前意識和預見性,信不信由你。
《規程》頒布前的堤防工程地質勘察工作基本上沒有什么標準。《規程》頒布后,地質工作有規可循,有法可依。更為98特大洪水后大規模堤防建設奠定了基礎。首次頒布此《規程》,與工程實際存在一些差異再所難免。《規程》實施三年多來,主要存在三方面的問題,一是《規程》本身的實踐性與可操作性問題;二是地質師對《規程》的理解程度與把握尺度;三是人們對堤防工程地質勘察的認識程度與理解程度。近兩年來,生產第一線的廣大地質師對《規程》提出了許多好的意見和建議,我們在工程審查過程中,也在逐漸地深化對堤防工程和《規程》的理解,力求較準確地把握審查尺度,緊密地與工程實際相結合,避免教條和呆板地執行《規程》中明顯與工程實際不相符合的條款,要求客觀地、創造性地應用和執行《規程》,同時也強調執行《規程》的嚴肅性。
近年來,堤防工程地質勘察工作基本上可以滿足堤防工程設計與施工的要求。隨著工程實踐經驗的積累和對堤防工程深層次的認識與理解,一些具有全局性和普遍性的問題,迫切需要提出來進行討論,以便引起足夠的重視。
2堤防工程隱患與險情分類
2.1分類的意義與原則
堤防工程存在隱患出現險情,導致大洪水時十分緊張。大規模的堤防工程建設正是針對隱患和險情而提出來的“整險加固”或“除險加固”。顯然,對隱患和險情實施科學分類,不僅是從實踐上升到理論的成熟過程,也為堤防工程的勘測設計工作明確了任務,同時為“加固”工程指明方向,提供依據。
在分類之前,我們先給出險情和隱患的定義:
險情是指正在發生或發生過程中被搶險保住了的事故堤段,具有直觀性,措施明確性等特點。針對險情,需要分析出險原因,界定險情性質,預測再次出險的可能性,落實工程措施,確保大堤安全。
隱患是指尚未發生或可能將要發生險情的事故堤段,具有隱伏性,隨機性,再生性等特點,更需要技術人員的分析判斷,以便對癥下藥,采取措施消除隱患。
險情與隱患有明顯區別但又并沒有嚴格的界線,往往在險情中存在著隱患,在隱患中孕育著險情。辯證地看,險情是隱患發展到一定程度后的質變或必然結果,隱患是潛藏著的險情。從過程時態來看,險情是現在進行時或過去完成時態;隱患是過去、現在和將來組成的全過程時態,或單個過程時態。
本文分類的原則主要體現在:水工建筑物(堤身、穿堤建筑物)與天然地質體(堤基)區別開來,出險堤段和存在隱患的堤段與非出險堤段和不存在隱患的堤段區別開來,再按險情和隱患的性質進一步細化,作為指導后續工作的綱要。
2.2堤防工程險情分類
按出險部位可分為堤基險情、崩岸險情、堤身險情和穿堤建筑物險情,這是出險時首先要明確的基本類型。前兩類與地質條件直接有關,后兩類與地質條件間接有關。可進一步劃分如下:
(1)與地質條件與河勢演變均有關系的險情:崩岸險情,具有可預見性、直觀性、發展性和多變性特征。
崩岸類險情多發生在河流凹岸迎流頂沖或深弘逼岸區段,地質條件往往是抗沖刷能力較差的細砂類土或粘性土。由于河水位與河勢流態的變化關系,有的崩岸險情并不發生在洪水期(高水位)而是在退水期(低水位),因此可以進一步將崩岸險情分為洪水期崩岸險情和枯水期崩岸險情,前者搶險緊張,后者可以從容對待。
(2)與地質條件直接有關的險情(主要為堤基險情,包括穿堤建筑物地基險情):堤基滲透破壞險情、堤基滑動破壞險情和堤基沉降破壞險情等。
堤基滲透破壞險情具有一定的隱伏性,往往不易準確判斷,洪水期發生的滲透破壞實例與理論計算有較大出入。另外,還需注意將承壓水性質的滲透破壞與堤基接觸沖刷或砂性土堤基滲透破壞區別開來,因為滲透破壞機制不同,工程措施當然也不一樣。
存在滑動或沉降破壞險情的堤段,堤基大多分布有軟弱土層,土體抗剪強度低,壓縮系數大;另一類滑動或沉降破壞是隨著崩岸險情而產生的,此類險情危害最大,搶險最困難。此外,堤基內或堤基外可能存在陡坎或堤坡太陡,或堤身填筑施工速度太快,都可能出現類似破壞。
以上險情實際上也就是我們通常要求界定明確的堤防工程的三大主要工程地質問題:崩岸、滲透破壞、滑動或沉降破壞。
(3)與地質條件基本無關或關系不大的險情(主要為堤身險情):堤身滲透破壞險情(與堤身質量有關,如堤身土體的密實程度、填筑土體的滲透性質和堤身單薄等)、堤身滑動破壞險情和堤身沉降破壞險情等。
2.3堤防工程隱患分類
按隱患存在的部位可分為:堤身隱患、穿堤建筑物隱患和堤基隱患。
按隱患的性質可分為:常規患和特殊患。
常規患:堤身單薄,堤坡太陡,填筑質量差,填筑體中存在砂性土夾層,有明顯的堤身裂縫等。與地質條件直接有關的主要為堤基類隱患(包括穿堤建筑物地基)。例如上覆粘性土層薄,或本身即為砂性土堤基(包括淺層砂性土透鏡體),存在滲透破壞的可能性;堤基有軟弱土層分布,存在滑動穩定問題。
常規患具有直觀性和可檢測性,隱患的分析和工程處理措施都較為明確,一般情況下可以通過常規性的堤防工程維修加固予以消除。
特殊患:進一步可分為隨機患(堤身或堤基隨機分布有生物洞穴、植物腐爛物等)、再生患(生物洞穴類隱患具有再生性)、人類活動留下的隱患(例如城市區與堤外江河相通的早已被廢棄了的各類排泄管道,工程勘探留下的封堵不合格的鉆孔等)以及地質條件不明的堤基隱患等等。
特殊患規律性差,檢測困難,在洪水期一旦演變成險情,其突發性質增加了搶險難度。
2.4險情和隱患與堤型之間的關系
堤防工程的主體~防洪大堤,絕大多數為就地取材填筑的土堤類型,由于筑堤的歷史條件、筑堤材料、自然環境等等因素復雜,為后人留下了長期隱患,洪水期險情不斷,令人心驚。鑒于土堤存在的這些問題,近年來一些城市區的堤防工程比較傾向于改土堤為混凝土防洪墻(堤)。混凝土墻可以基本排除堤身隱患和險情,但卻增加了堤基的出險負擔。一是堤基的受力條件發生了較大變化,原來的土堤是大面積分布荷載,混凝土墻改為集中荷載;二是堤基較長滲徑變為水頭集中的較短滲徑。混凝土墻顯然對堤基地質條件提出了更高的要求,這是地質工作需要重視的。
另一方面,險情和隱患與堤防工程的擋水性質在很大關系。例如一些丘陵山區城市堤防工程,其擋水性質為暴漲暴落,遠不能與長江中下游堤防工程高水位較長時間運行情況相提并論,其險情和隱患的性質也是有差別的,需要區別對待。而《規范》中只是對堤防工程的等級標準有所規定,并沒有對反映出險情和隱患與等級標準之間的關系,需要由有經驗的地質師和設計師根據具體情況去理解與把握。
3堤基工程地質分段
3.1堤基工程地質分段存在的問題
自然界的地質條件千差萬別。堤防工程是長距離線狀工程,跨越了不同的地質單元,不進行分段分類區別對待顯然是不行的。堤基工程地質分段又稱堤基工程地質分類。在實際工程中,一些勘測設計單位不進行工程地質分段,或分段不合理,或即便是進行了地質分段,但其巖土體的物理力學參數又不進行分段統計分析,工程地質條件明顯不同的堤段沒有區別開來。還有一些堤基工程地質分段的結果不同程度地存在自相矛盾性,對工程設計和工程措施的選定缺乏針對性。當然,更多的情況是工程地質分段的合理性與科學性不足。
例如某設計院參加過大量堤防工程地質勘察,有豐富的堤防工程地質勘察經驗,他們進行堤基工程地質分段所考慮的因素有:上覆粘性土層的厚度、外灘寬度和歷史險情等,將堤基分為工程地質條件好、較好、較差和差四個等級。如此分段其大原則沒有什么問題,但對于一些特殊組合則不易明確。例如,某堤基段其上覆粘性土層足夠厚,堤內也沒有任何險情,但堤外無灘,受水流沖刷崩岸嚴重,是典型的險工險段。將這種堤段分成工程地質條件差或較差都不一定合適。因為出現的險情不是堤基本身的工程地質條件差,而是堤外腳受水流沖刷產生的崩塌或塌滑,且在不同水位條件下其險情不同,與江河水流及河勢變化都有關系。顯然,崩岸類險工險段在堤基工程地質分段時應結合河勢水流特征單獨進行分類,以便于有針對性考慮工程處理措施。例如對某一類崩岸問題,拋石護腳是有效的,而另一類崩岸問題或許要與“丁壩”挑流改變流態相結合才能從根本上解決問題,或者無建“丁堤”的條件,則需考慮“樁”、“籠”等工程措施。
另一方面,對于堤基工程地質條件用“好”與“差”來評價,其針對性不強。例如,存在滲透破壞的堤基劃為工程地質條件差,而實際上可能此類堤基的承載能力和抗滑穩定性都是很好的,如砂性土堤基。又如淤泥質土類堤基,其承載能力和抗滑穩定性差些,但滲透系數卻很小,抗滲條件是好的。如此等等,用常規的工程地質條件好或差來評價,都存在明顯的矛盾。
目前各勘測單位自行制定的堤基工程地質分段原則,基本上是以工程地質條件為基礎,再考慮一些自然因素和工程因素,筆者認為這種分段法的思路源自于常規的工程地質分類法,跳不出傳統思維的約束,不能較好地適應堤防工程的實際,需要探索新路。
3.2堤基工程地質分段
我們在進行傳統意義上的工程地質評價時,通常從工程地質條件出發,結合工程建筑物特點,界定出主要工程地質問題。在堤基工程地質分段中,我們不妨借用逆向思維的思想,以工程地質問題為主線,以工程地質條件為基礎,再結合歷史險情類型,爭取探討出一個符合工程實際的堤基工程地質分段法。
本文強調的是“工程地質”分段,因此主要是對堤基而言的。我們知道,無論堤基地質條件有多復雜,其主要工程地質問題則是明確的,歸納起來主要為三類(即三大主要工程地質問題):崩岸、滲透破壞、滑動與沉降變形。絕大多數堤基巖土體不外乎為:砂性土、粘性土和砂性土與粘性土的混合結構;城市區雜填土較為復雜,另當別論。
根據以上以工程地質問題為主線的分段原則,我們首先將堤基分為三大類:Ⅰ類(不存在問題的堤基)、Ⅱ類(可能存在問題的堤基)和Ⅲ類(存在問題的堤基)。對于Ⅱ類和Ⅲ類堤基,按其存在問題的性質可繼續劃分亞類。
(1)Ⅲ類(存在問題的堤基)
堤基發生過歷史險情,尤其是一些每年汛期都要出險的部位,在汛期要投入大量的人力物力搶險才能保證大堤安全的堤段。按出除性質又分為兩個亞類:Ⅲ-1和Ⅲ-2類。
Ⅲ-1類:主要指崩岸類,這是在堤基分段時對有問題的堤基段應首先分出來的一類。
Ⅲ-2類:除崩岸之外的一切堤基存在問題的堤段。按工程地質問題繼續分出兩個子類:
Ⅲ-2-1類:存在滲透破壞的堤基段。汛期出現過冒砂、涌混水等險情;堤基為砂性土,或表層粘性土較薄,或淺層有砂性土透境體分布,或堤身與堤基接觸部位存在滲漏破壞問題。
Ⅲ-2-2類:存在滑動與沉降變形的堤基段。運行期或施工期發生過堤基土層滑動,或沉降過大導致堤身開裂;堤基有壓縮性大、承載力和抗剪強度低的軟弱土層分布,或堤基清基不徹底,導致堤身與堤基接觸面存在滑動軟弱帶。
(2)Ⅱ類(可能存在問題的堤基段)
此類與前述的堤基隱患相對應。在汛期有一定滲水情況發生,但并未發展成為險情;或經地質勘察,地基中存在砂性土透鏡體、軟弱夾層等不利地質條件,經滲控或穩定性驗算,安全系數達不到規范要求的堤基;或存在生物洞穴等其它隱患的堤基。
(3)Ⅰ類(不存在問題堤基段)
歷史上無險情發生,堤基為厚度較大的粘性土或基巖,物性指標和力學指標均較好,不存在三大主要工程地質問題。
(4)結合工程實際進一步細分亞類的原則
以上分類法,從宏觀上將堤基分為三大類別,但在具體實施過程中,還可以根據工程實際按不同工程地質條件和工程地質問題進一步細化。例如,對于Ⅱ類堤基段,可以按可能存在問題的性質進一步細化;對于Ⅲ類堤基段,也可以按存在問題的嚴重程度或巖土體的性質等進一步細化。堤基分段的科學性、合理性、實用性和可操作性,不但是地質師對堤防工程理解程度的反映,更是一項創造性的工作。本文所提出的分段原則和方法,尚有待工程實踐去檢驗。
3.3堤基工程地質分段對勘測設計工作的指導作用
在進行工程地質勘察時,Ⅲ類是重點,應根據具體情況加密勘探點;Ⅱ類次之,實施常規性勘探即可;Ⅰ類基本上可以不考慮地質勘察。設計方面,Ⅲ類堤基必須考慮工程措施;Ⅱ類堤基應視具體情況而定,也可以通過進一步勘探和檢測或監測結果來確定工程措施;Ⅰ類堤基則不需要采取工程措施,僅僅通過堤防工程的常規性維護即可。
4執行《堤防工程地質勘察規程》的基本原則
從《堤防工程地質勘察規程》頒布實施三年多來的實踐可以看到,除了《規程》本身存在一些尚需修訂的問題之外,能夠將《規程》與工程實際相結合,創造性地執行和應用《規程》,準確地把握《規程》的原則性與靈活性,是對地質師綜合素質的高標準要求。業務能力和創新意識,是檢驗和考察我們對堤防工程的認識深度與理解能力。筆者的理解主要反映在以下幾個方面。
4.1勘測階段
已建堤防除險加固工程可以一次進場,達到初設深度;新建堤防可按可研和初設兩個階段進行。其理由是:新建堤防存在線路比選問題,不可能將比選堤線的工程地質條件都按初設要求做到相同深度;已建堤防一般不存在線路比選問題,因此也就不存在多階段多方案的反復比選問題。另外,新建堤防工程應該在規劃階段即開展工程地質工作,以便將規劃線路從地質專業的角度先期界定其可行性。
4.2勘測深度及勘探工作量
在實際工作中,對于堤防工程勘測深度與勘探工作量問題,在理解和把握上有較大差異。有人喜歡嚴格按《規程》要求布置勘探工作量,而少在工程地質條件的查明與工程地質問題的分析方面下功夫。筆者強烈主張,一是將安全正常運行的堤段與險工險段區別開來,二是將堤身出險情況與堤基出險情況區別開來,分別對待。這也是本文費了較多筆墨進行險情隱患分類和堤基工程地質分段的目的之一。特別是經歷了98特大洪水考驗過的堤防工程,未出險的堤段完全沒有必要“嚴格”按照《規程》要求的勘探工作量去實施地質勘探,即使按照《規程》中的上限要求,也是一種毫無意義的巨大浪費。而應在分析險工險段的具體問題之基礎上明確勘察目的,研究和選擇勘探方法,合理布置勘探工作量,重點在工程地質問題的分析上下功夫。如果認可本文提出的堤基分段原則和方法,地質勘探工作的布置則更為方向明確目標清楚。
4.3《規程》原則性與靈活性的準確把握
《規程》的原則性和嚴肅性是不可置疑的,這并不等于“死”規定。明顯與工程實際不相符合的具體問題,需要由地質師的創造性勞動加以“靈活”處理。規程規范是指導技術工作的法規性文件,并不等同于為犯罪分子定罪的法律條款,因此執行規程規范是可以有“靈活”性的。靈活性的把握原則是:不應因忠實嚴格執行規程規范而遺漏重大工程地質問題,留下工程隱患造成工程事故;也不應造成不必要的浪費。例如,對于某些特殊的險工險段、Ⅲ類堤基、城市區規律性差的雜填土和人類活動留下的隱患管道等,《規程》規定的勘探工作量可能就不能滿足要求;而對于安全正常運行多年的Ⅰ類堤基,按《規程》規定的勘探工作量又顯得沒有必要。總之,準確把握執行規程規范的原則性與靈活性,需要地質師的責任心、業務水平和創新意識,同時也體現出了工程地質專業的特殊性與復雜性。
5不同行業標準之間的關系
堤防工程地基多為土質地基,其工程地質評價的基本理論依據是土力學,因而容易與工民建基礎設計相混淆。目前反映比較集中的是執行水利行業標準還是執行以工民建為主要對象的《巖土工程勘察規范》(國家標準GB50021—94簡稱《巖土規范》)。兩個標準既有共同之處,又有一定的差異。我們認為應該以水利行業標準為主要依據,同時參照《巖土規范》。原因是:①《巖土規范》主要是針對一般性工民建地基勘察與評價,而水工建筑物與工民建有根本性的區別,前者地基所承受的荷載以垂直向為主,建筑物對地基的要求主要反映在承載力;后者的荷載是垂向與水平向的組合,地基巖土體處于復雜應力狀態,特別是水荷載對地基巖土體的復雜作用,是水工建筑物與工民建的根本區別。②《巖土規范》在總則中表示該規范適用于除水利工程、……以外的工程建設巖土工程勘察。明確了不適用于水利工程。③《巖土規范》中對勘探量的安排和勘探工作的布置主要依照巖土工程勘察等級來制定,而堤防工程則主要從工程勘測設計的階段來確定。
關于土的分類問題,也是近年來較為混亂的問題之一。1990年以前,土的分類主要以1962年版的《土工試驗操作規程》為依據,采用土的分類三角坐標,這種分類法以顆分為基礎,以礫石、砂粒和細粒的含量百分比來給細粒土定名。廣大設計院應用這種分類方法比較成熟。1991年國標《土的分類標準》(GBJ145-90)頒布,此標準以顆分為基礎,以塑性指數和液限為控制指標對土進行分類,1999年頒布的水利行業標準《土工試驗規程》對土的分類也沿用此國標。我們認為,目前兩種分類都有各自的特點,原則上應使用國標和最新的行業標準為主,現階段也可以根據各單位對標準的理解和與工程相結合的具體情況,互相參照使用,只要能夠客觀地反映工程實際,滿足為工程設計提供有關地質參數的要求即可。另一方面,我們也提倡和鼓勵對此類問題深入探討,為進一步統一標準進行實踐和理論準備。
6堤防工程地質勘察的成果資料
堤防工程地質勘察所獲得的基礎性資料數據,具有種類繁多數量巨大的特點。這些資料數據的分析整理歸納匯總,要求標準化,計算機化,最后形成能夠通過計算機綜合管理的數字化的基礎資料數據庫系統,并與堤防工程的其它資料數據庫系統集成,充分應用計算機網絡技術,為堤防工程建設、管理和抗洪搶險提供使用方便功能強大的檢索查詢指揮調度系統。集成后的系統可在局域網、城域網、廣域網和Internet/Intranet上運行。系統要求具有靈活的結構定義、多種存儲方式、強大方便的查詢定位功能、豐富的統計報表功能以及可靠的數據安全保證體系等;能夠通過圖示圖表提供隱患預測、險情分析、搶險提示、決策支持、模擬潰堤和決口后洪水進堤的演變趨勢。目前的基礎性工作是制定目標,統一規劃,結構設計,系統集成。
堤防工程數據庫系統需要列為專題研究,力爭全國統一,至少也應該全流域統一。各類資料數據的使用權限、歸檔管理、存儲格式和形式、存儲介質等等,都應該及早研究,統一規定。
7結語
98特大洪水期間,抗洪搶險場面之驚心動魄,至今仍然令人難以忘懷。大洪水給人以大啟示。中國歷史上前所未有的大規模堤防工程建設在98特大洪水之后迅速拉開序幕。經歷了98特大洪水洗禮過的江河堤防工程,其工程隱患基本暴露無遺,認真研究堤防工程的出險機理,總結未出險工程的成功范例,吸取前人修建堤防工程的歷史經驗,做好堤防工程的勘測設計工作,是肩負著堤防工程建設的各級領導和工程技術人員的神圣職責。
近幾年來我們參加了大量堤防工程審查,在向生產第一線的廣大工程技術干部學習的同時,也對堤防工程地質勘察中普遍存在的一些問題進行了認真思考。本文對于執行《規程》的原則、勘探工作量的控制、勘測資料的整理等等問題表明了我們的觀點;關于堤防工程險情和隱患分類,我們認為是實踐上升到理論的必然過程;關于堤基分段分類的原則與方法,屬于工程地質理論與實踐相結合的探討性課題,同時又是指導工程勘測設計的基礎性工作。
本文觀點供同行們參考,愿與大家共同討論。
參考文獻:
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2韋港、冀建疆,堤防工程與環境地質問題,《水利規劃設計》,水利部水利水電規劃設計總院院刊,2000年第1期。
2地質災害治理工程施工圖審點
地質災害防治工程設計文件及圖紙審查工作首先以貫徹初步設計的理念為基礎,以現行標準規范、法律法規為依據,以避讓方式優先進行管道優化,以管道與地質災害體的空間關系為根基,對施工圖階段的設計文件和圖紙進行全面審查。各類地質災害設計的審點不同。滑坡治理工程的審點:①滑坡范圍、規模是否己查清,滑動面(帶)判別是否合理,力學參數取值是否準確;②影響滑坡穩定的主要因素是否清楚;③滑坡的力學類型及地質模型、宏觀穩定性評價是否正確,穩定性系數計算和剩余下滑力(推力)計算是否正確;④管道線路是否有優化和避讓空間;⑤選擇的支擋方式是否合理,支擋位置是否可行;⑥支擋參數的取值是否合理,設計選擇工況是否合理,設計計算方法是否正確,計算結果是否準確;⑦支擋工程量是否恰當,支擋工程與管道施工的先后順序及結合方法是否合理。崩塌治理工程的審點:①危巖、危石分布范圍;②崩塌落石范圍,危險區域是否己查清;③危巖(危石)崩落路徑分析是否合理,落石滾落速度計算及沖擊破壞的沖擊力計算方法是否合理、計算結果是否正確;④攔擋防護方案是否可行,攔擋設置工程位置是否有效,工程量是否合理恰當;⑤攔擋工程是否與自然地形有效結合,是否與管道施工、管道運營有效結合;⑥崩塌堆積體會否產生滑動及其對管道的危害。泥石流治理工程的審點:①泥石流的形成區、流通區、堆積區是否已經查清;②管道經過斷面的地質結構和巖土特征;③泥石流的流速、沖刷深度,尤其是管道通過處的泥石流沖刷深度和建議管道埋深;④對管道形成破壞力的各種因素分析是否透徹,防護措施是否得當;⑤泥石流溝與大溝的關系,尤其是泥石流堆積擠占大溝時使得大溝變窄,大溝流速加大,沖刷深度加大,沖切側蝕能力增強,該情況下管道防護設計是否加強。巖溶治理工程的審點:①巖溶延伸方向、規模大小是否已查清,巖溶與管道的空間關系等;②溶洞壁、洞頂巖性及其完整程度,溶洞的穩定性評價是否正確;③治理設計方案是否合理可行,以及治理后對周圍環境的影響;④設計計算是否正確,治理工程量是否合理。
工程測量廣泛應用于工程施工的各個階段,它為工程施工提供可靠的測量數據,降低了工程施工的失誤率,對工程施工質量的提高具有重要的作用。因此,工程施工人員必須提高對工程測量的重視,充分認識工程測量對施工質量控制管理的重要性,進而提出有效的管理策略,以促進工程施工質量的提高。
(1)工程前期準備階段的工程測量對工程質量控制管理的重要作用。工程施工前期準備工作中,最為重要的是對工程進行總體的規劃,并結合實際情況設計出科學、合理的工程施工圖紙。
在工程施工圖紙的設計過程中,需要工作人員對工程施工現場進行實地勘測,分析影響工程施工質量的各種客觀因素,同時對工程的大小、方位等進行測量,盡量做到與周圍環境相融合,在設計中盡量避免出現質量通病,杜絕安全隱患。工程測量作為工程施工圖紙設計所應用的基礎技術之一,對工程施工質量具有重要的作用。
(2)工程施工階段的工程測量對工程質量控制管理的重要作用。工程施工階段有很多環節是需要工作人員反復測量并校對進行的,這樣才能夠有效保證施工的有效性。筆者對一些需要嚴格進行工程測量的環節進行分析,以期從提高工程測量的精確性上,來促進工程質量的提高。
①工程平面、高度控制樁位。任何工程施工都需要有一個符合標準的平面與高度,施工人員必須對工程平面與高度進行嚴格的控制,不能出現樁位偏差超出規范要求的情況,一旦誤差過大,將對工程的安全性造成一定的威脅,如果不能及時進行修正,很可能會出現工程檢驗不過關、工程返工的情況,這不僅嚴重影響工程的進度與質量,同時也會造成工程施工單位經濟效益與社會效益的損失。因此,在工程施工過程中,工程測量人員必須按照工程設計,對工程平面、高度控制樁位進行嚴格的放線測量,保證樁位設置的精度與規范性,同時對工程其他基礎施工進行測量,以保證工程施工的安全與質量。
②工程垂直控制放線測量。對于建筑工程來說,保證建筑物的垂直度是工程施工中最為重要的工作之一,這項工作離不開工程測量技術的幫助。工程測量不僅要對建筑工程整體的垂直度進行放線測量,同時還要對每一個樓層的垂直度進行放線測量。工程測量人員所測量的垂直度數據是施工人員施工的重要依據,精準的數據信息是保證建筑工程垂直度的關鍵,它對工程質量的提高也起著積極的促進作用。因此,在工程測量工作中,垂直度的控制是非常重要的。
③工程竣工階段的工程測量對工程質量控制管理的重要作用。工程竣工之后并不會馬上投入使用,相關工作人員還會對工程進行最后的驗收,以保證工程的質量,其中工程測量是最為重要的一項工作。工程測量人員將對容易出現質量通病的工程點進行詳細的測量,尤其是一些易于變形的地方,更會提高重視,以專業的態度與技術進行測量工作,從而參照國家標準,對工程施工質量打分,同時也為工程后期的修正工作提供數據參考,進一步提高工程施工的質量。
加強工程測量管理,提高工程施工質量
加強工程測量管理,不僅可以有效避免一些工程施工質量通病,同時還可以有效提高工程施工的效率,對工程施工單位工程造價的控制與管理等都具有積極的促進作用。因此,在工程施工過程中,工程施工單位必須將工程測量放在重要的位置上,加強工程測量管理,提高工程施工質量。
(1)提高工程測量人員的綜合素質。工程測量人員素質的高低,直接影響到工程測量的精確性,因此,必須做好工程測量人員的培訓工作。這不僅需要測量人員的專業技術進一步提高,同時還要對其法律素質與道德品質進行培養,以提高測量人員的綜合素質,更好地為工程施工質量提高工作。
(2)加強對施工現場的管理。施工現場的安全管理是工程施工管理的重要工作之一,管理人員不僅要對施工人員、施工工藝等進行管理,同時還應該對工程測量所使用的儀器設備等進行嚴格的管理,定期進行維修與養護,以保證工程測量儀器使用的有效性,進而為提高工程測量精確性與工程施工質量奠定基礎。
2地質勘察的具體工作要求和方法
對于水利工程的地質勘察階段可以分為四個它們分別是:規劃———研究———設計———施工,在地質勘查時必須保證各階段工作和設計要求相適應,每個階段的地質勘察任務必須嚴格按照合同進行,要明確設計意圖,清楚設計階段和各項技術指標的要求,熟悉施工圖紙,如果即將在野外進行勘察活動時,對前往地區的地質考察非常必要,收集資料和分析地形做好準備工作,為了進一步的了解當地自然條件必須結合實際的設計,編制出工程地質勘察總綱領。
2.1工程地質勘察大綱內容
工程地質大綱的內容應包括以下內容:(1)進行勘察的主要目的、現場的工程情況和勘查主要的階段;(2)了解所要勘察地方的工作條件、地形和地質情況;(3)熟知勘察工作的內容使用方法和完成的工程量;(4)規定確定的計劃進度和竣工時間;(5)預算所需經費;(6)書寫勘察資料;(7)包含地質勘察工程繪制布置示意圖。在制定勘察總綱領時可根據實際的地質變化做出相應的調整。
2.2工程地質勘察的施工要求
工程地質勘察的施工要求首先是地質測繪的進行,根據勘察階段設定工程地質測繪的比例尺,也可以根據建設項目的特點和地點選取合適的比例;不論選取哪種比例尺,都必須有勘探點或者露頭觀察點表示在工程測繪的過程中。工程地質在測繪時可參考人造衛星、航空測量和地面攝像片遙感資料對地質解釋,解釋的結果可根據野外審核和檢驗。在水利工程的地質勘探過程中,保持適宜的巖土物性和場地地形,選擇適合的物探方法和應用物探技術。像常見的坑、洞、孔、井常被這些勘探工程綜合利用。在每次的施工前應對各類鉆孔進行施工程序設計和鉆孔的專業設計,并按原來設計的要求進行施工。巖土試驗將原位測試和室內試驗相結合所使用的。通常室內試驗是土工試驗的基礎,輔助為原位測試。室內試驗以及原位測試在巖土試驗的眼中都是一樣的重要。不同試樣和原位測試點應該擁有地質代表性。
2.3工程地質勘察的編制程序
(1)對收集到的外業和試驗資料進行核實統計。這項工作的開展總是在外業進行完開始,在勘察前需要對各個資料進行檢查是否完善,尤其是實驗資料,可依據這些資料繪制測量結果表、勘探點(鉆孔)平面位置圖和勘察工作量統計表。(2)參考土工試驗和原位測試的相關資料,修正地質資料。這些工作的開展很重要很重要,在工作中卻是常常被工作人員遺忘。因此,實驗資料和野外定名出現不對應的現象,還出現了原位測試和砂土狀態的實驗資料不符合的結果,像一些野外定名為黏土的,實驗結果塑性指數不大于17;此外,野外定名是細砂的,根據實驗資料顯示是中砂的,它的顆粒含量以每顆0.25~0.5mm顆粒到達含量的50%以上;還有野外名為可塑性黏性土的,它的實驗液性指數不于0;野外名為稍密狀況的砂性土,砂性土的貫入擊數標準不大于10,野外定為淤泥或者名為淤泥質土的,實驗結果的孔隙比不到1;對于那些野外名為硬塑性黏性土的,小于18擊數。綜上所述產生這些矛盾是由于野外分層深度和定名具有不準確性,還有個原因是試驗資料具有不真實性,面對這樣的情況應該找出問題,及時的改正,讓實驗資料和巖土定名的數據結果達到一致。(3)描述鉆孔工程地質概況繪制綜合柱狀圖。(4)對巖土地質層劃分,繪制分層統計表,對數理統計。地基巖土的分層的適合性直接影響著評價好壞。所以這個工作需要按原因類型、地質年限、巖土特性、風化程度、狀態、力學特征進行全面的考慮,合理的規劃每個巖土層,根據數據繪制分層統計表,其中包含每個巖土層的埋藏條件和分布狀態的統計表,實驗測試和原位測試的物理力學統計表等。最后進行試驗資料的統計整理,計算分層承載力。(5)繪制工程地質剖面圖以及相關的專門圖件。(6)書寫文字報告,為了減少重復率就得按照以上的順序進行,避免出錯,提升工作效率是保證質量的大前提。對于勘察場規模大的場地或者地貌地質復雜的場地而言,可以采取有針對性的進行勘察例如分區勘察,最后做出評價。對于完整的工程地質勘察報告的書寫,它是由五部分組成,分別為正文、附表、附圖、附照和插表。而對地質勘察要書寫的文字部分應包括該區域的地質情況、地質條件和地貌條件,還有地質勘察的結論和實施的意見建議等都是其中需要書寫的部分。另外,為了使報告更具有真實性,相應的加入一些和勘探有關的圖表數據等都會幫助提升內容的價值。
1.1砂卵石層鉆進技術
砂卵礫石層因具有厚度大、埋藏深、結構復雜、質地堅硬等特點,一直是水利水電工程鉆探面臨的技術難題。后經大量的研究和實踐,研究出了SM植物膠和MY-1A植物膠沖洗液金剛石鉆進法,顯著提高了砂卵石層鉆進效率。實際施工時將膨潤土、水、堿、SM植物膠按照一定的比例配置成沖洗液應用到鉆進施工中,憑借其良好的減阻、減震性能,能夠有效防止孔壁坍塌和保護巖心的作用。
1.2金剛石鉆進技術
目前,水利水電工程地質勘測中金剛石鉆進技術較為常用。結合大量地質勘測實踐經驗,為提高金剛石鉆進效率,實際施工時應重點把握以下3項內容:
1)結合巖石的風化程度選擇合適的開孔鉆頭,通常情況下開孔時使用0.3~0.5m長的巖芯管進行施工。隨著鉆孔深度的增加,為避免孔傾斜應適當增加巖芯管長度。開孔鉆進時應使用麻花鉆,鉆進到達風化巖石時應使用短巖芯管長取粉管鉆進,以及時將巖粉撈取出來。
2)確定下套管層數時應綜合考慮孔深和孔徑情況,并且套管不能彎曲,各部位連接應牢固。同時,使用水泥或黏土將套管口封閉嚴密,以防止巖粉進入套管,給鉆進工作造成干擾。
3)下鉆時經過掉塊或孔口管換徑位置時應緩慢下鉆,遇阻時應輕輕轉動鉆具,避免猛提和猛頓鉆具。
1.3金剛石繩索取芯鉆進技術
該技術最大特點為能在不提鉆的狀況下,利用繩索將包含巖心的內管提到地面上,進而能夠方便地采取巖芯。因此被廣泛應用到淺孔、深孔鉆孔作業中。尤其在水利水電地質勘測過程中能有效避免孔壁掉塊、坍塌情況的發生,能有效提高地質勘測效率。
1.4套鉆技術
利用套鉆技術能有效地從軟弱層帶中獲取原狀巖芯,尤其在軟弱或破碎夾層中能較好地保證巖芯質量。具體施工時應做到:
1)在鉆孔段的中心位置鉆取36~46mm直徑大小的鉆孔,當鉆孔深度達到1~1.5m時進行插筋并將黏結劑灌入其中。
2)等待黏結劑凝結后,使用直徑110mm孔徑套取巖芯。主要因為在黏結劑的作用下插入的細鋼管和巖芯凝結在一起,因此能完整的取出軟弱夾層且能使其保持較好的原有狀態。該技術應用在眾多的水利水電工程地質勘測中,取得了良好的效果。
1.5軟弱夾層鉆技術
在軟弱夾層中使用一般的金剛石鉆進法施工成功率較低,為此應使用專門的技術以提高軟弱夾層鉆進效率。在軟弱夾層鉆進施工時通常使用軟夾層鉆技術,該技術運用的取芯鉆具包括巖芯阻塞報警裝置、扶正裝置、懸掛裝置等部件構成。同時還包括一些減少振動、免受擠壓和沖刷的保護系統。經實踐證明該技術在水利水電工程地質勘測中發揮巨大的經濟效益。
1.6大口徑鉆探技術
水利水電地質勘測中豎井的開鑿很大程度上使用機械設備,一方面它能提高勘測施工效率,另一方面能降低勞動強度提高勘測作業安全系數,而且作業中能減小對巖體結構的影響。當前,大口徑鉆探技術使用的設備可開鑿直徑為800~1200mm的鉆井,而且鉆井深度可結合鉆井方法調整,取芯操作時雖鉆井直徑不超過1200mm,但鉆進深度可達50~60m。如進行全斷面鉆進孔徑為800~1200mm,孔深可超過100m。總之,利用大口徑鉆探技術可通過孔壁和巖芯不但能觀察地質風化、斷層、透水性、巖性等狀況,而且還可研究水文地質結構和巖體結構。
2遙感技術勘測方法
遙感技術在水利水電工程地質勘測上的應用,大大提高了地質勘測的靈活性和準確性。依據遙感平臺高度可將遙感勘測技術分為地面遙感、航空遙感和航天遙感3種類型。且利用該技術獲得的陸地攝影照片、航片、衛星照片等材料均是真實自然景觀的圖像,因此能夠較清晰、全面的反映出巖溶、泥石流、崩塌、滑坡等地質現象,同時還能從中觀察出地質構造、地層巖性和地貌形態。遙感勘測技術具有信息豐富、視野廣闊、獲得的影像具有一定周期性等優點,被廣泛應用在水利水電工程地質勘測工作中。
2.1研究區域構造穩定性
利用遙感技術能夠獲得大量的高質量線性構造信息,因此能夠準確地反映出地貌形態、水系分布以及地質特征等信息,進而幫助地質勘測技術人員更好地研究水利水電工程周圍地區構造格架,評估工程周邊地區構造穩定性提供準確素材。
2.2調查自然災害
水利水電工程附近諸如泥石流、滑坡、崩塌自然災害的調查是地質勘測工作的重要組成部分。針對該項內容的勘測如借助遙感技術提供的彩紅外片或航衛片,結合現場勘查提供的資料進行全面的分析,能較詳細的了解影響水利水電工程穩定性的自然災害情況,對保證水利水電工程穩定性運行具有重要意義。
2.3調查巖溶情況
遙感技術提供的影像材料尤其彩紅外影像,能為分析水利水電工程巖溶情況提供準確參考。一方面從影像中能很好的判讀巖溶地貌狀況,另一方面能從介質紅外光譜差異性上分析泉水和地下水分布信息。國內很多水利水電工程地質勘測時,利用該方法研究巖溶及其滲漏問題取得較好效果。
2.4地質測繪填圖
地質測繪時要求在保證成圖現場校準和確保野外工作量的基礎上,提倡使用遙感圖進行地質測繪。而且部分地區大比例尺工程地質圖應首先考慮遙感成圖。這些要求均在我國水利水電工程勘測相關文件中有所體現。
2.5地質編錄巖土工程開挖面
為更好的完成水利水電工程施工中存檔備查、安全預報、反饋設計等環節工作,應借助遙感技術進行地質編錄以指導水利水電工程地下工程開挖施工。為此,我國相關研究部門,在完善高邊坡快速地質編錄系統的基礎上,成功應用到水利水電工程項目中。實際施工時結合使用數碼攝像機,并進行現場采集和數據預處理,運用專門的軟件系統進行處理后能夠獲得任意方位的線劃圖和連續的彩色影響。
2.6研究防洪、水土保持情況
我國相關科研單位曾利用TM衛片,對負責區域的水利水電工程附近的泥石流、滑坡情況進行解譯,同時對其發育情況進行劃分最終獲得了區劃圖,并在此基礎上提出了治理和建立預警系統意見,進而為負責區域的水利水電工程防洪、水土保持工作的開展提供價值較高的資料。
3工程物探方法
我國水利水電工程地質勘測中工程物探方法的應用起步較晚,直到20個世紀90年代,一些研究單位中才配備管線儀、聲波儀、透視儀、電法儀以及綜合測井儀等設備,使地質勘測野外數據采集精度得到較大提高,一定程度上促進了我國地質勘測技術的發展。
3.1地球物理層析成像技術
該技術借助已存在的鉆孔或平洞,對發射和接受的投射波進行采集和處理,進而獲得孔洞間波速值,最終對區間的巖體做出判斷。實際勘測施工中如未找到有效且經濟的方法,采用該技術往往能取得較好的效果,它不但減少操作勞動量,而且還能提高巖體物理力學整體評價質量。因此,我國非常重視該種技術在水利水電工程項目中的應用。
3.2鉆孔彩色電視系統
該系統在確定泥化夾層位置、形狀和尺寸方面發揮重要作用。經過多年的發展鉆孔彩色電視系統經過了a91mm、a53mm、50mm階段,其中a53mm彩色電視系統中的鉆孔在a56mm金剛石鉆孔基礎上發展而來,50mm的鉆孔彩色電視系統為在地質勘測中更好的觀察水平風鉆情況研制而成,該系統中首次運用了CCD光電耦合器件,具有性能穩定、集成度高、設計合理等優點。在科技發展推動下,鉆孔彩色電視系統融合了數字和圖像處理技術,功能越來越強大,例如主機將錄像機、監視器、控制器融合為一體,能接入口徑不同的鉆孔電視探頭,不但實現了數字化壓縮存儲,而且為后期的處理提供較大便利。
3.3高密度電法勘探
高密度電法工作依據的原理仍包含在電阻率法的范疇之內,不過其將地震勘探數據采集方法引入進來。進行野外實際勘測時能將所有電極設置在測點上,并利用電測儀和程控電極開關的轉換實現數據的及時采集,同時將采集的數據進行處理進而獲得地電剖面圖。該方法融合了計算機和現代電子技術,能顯著提高地電數據采集效率。
2.系統模塊基本操作地質信息管理系統由數據庫、錄入、成果輸出、系統、程序等5個模塊組成,每個模塊內包含數量不等的圖標命令,具體功能設計上既服從實際地質工作流程、也打破了專業分工的制約。數據庫:包括連接、在線/離線兩個圖標命令,前者定義登錄方式,即在線登錄中心數據庫還是離線登錄本機數據庫;后者定義數據傳遞方式,即在線上傳到服務器端、還是離線從其他離線數據庫導入。錄入:包括工程、工程階段、和工程部位三個圖標,分別用于創建新的工程、選擇工程階段、和創建新的工程部位,構成數據管理器的目錄和骨架。成果輸出:該系統可以輸出常用圖件及表格,鉆孔柱狀圖、節理統計圖、鉆孔平硐坑井統計表格等。系統:包括參數定義、角色管理、用戶管理三個圖標,其中的參數定義是對每個工程的相關術語進行統一定義與管理,比如,同一地層的名稱必須唯一,由授權用戶定義,無權限的用戶只能選擇定義的結果。角色管理包括創建新角色、選擇現有角色編輯和刪除角色,根據流程創建或選擇一個角色并授權其應具備的權限;用戶管理包括創建新用戶、選擇一個用戶進行編輯、刪除、鎖定或者解鎖用戶以及修改當前用戶密碼,在編輯一個用戶時,可以分配其角色并賦予相應工程的操作權限,一個用戶也可以擁有多個不同的“角色”。程序:窗口管理和退出系統,前者通過進行界面右側瀏覽器的顯示/隱藏設置,顧名思義,后者是退出數據庫系統。其中系統模塊所包括的角色管理和用戶管理是對不同用戶數據庫操作權限進行管理,該系統在在線工作模式下可以實現角色管理和用戶管理兩項權限管理功能,對不同用戶的操作權限進行控制。
3.角色管理根據實際工程需要由系統管理員創建角色,也可以對已經存在的角色進行編輯或刪除等操作,不同角色具有不同數據庫操作權限,管理員通過配置這個權限,控制其訪問功能菜單的行為。角色管理采用流程式操作,用戶根據需要可以勾選任意一個選項,但允許用戶(管理員)進行的操作方式存在差別。在對話框中可以對已有的角色名稱和描述進行修改,還可以在表單管理界面對訪問權限進行設置。目前該信息管理系統包含基本信息、鉆孔數據、平硐數據、地質點數據、測試數據物探數據、地應力、文件管理和系統設置共九個表單文件,鑒于數據庫涉及到多個專業方向,如物探、地質、測試等,具有角色管理權限的用戶可以通過對用戶設置專業需要的表單并賦予相應的只讀、讀寫和拒絕訪問的權限實現不同專業的不同用戶的數據庫操作權限。用戶管理系統管理員可以在用戶管理中創建一個新用戶、選擇一個用戶編輯、刪除和鎖定/解鎖用戶以及修改當前用戶密碼等操作。在用戶管理中選擇一個用戶賦予相應的角色,給予該用戶可操作的工程。此外,用戶還有一定的工程訪問權限,管理員可以通過配置用戶的工程控制其訪問工程的行為。當用戶需要在線使用中心數據庫,需要對用戶設置一定的權限,程序通過添加和編輯角色等功能實現。
1前言
壩陵河大橋離擬建貴州省鎮寧至勝境關高速公路起點約21km,地處黔中山原地帶。高速公路在關嶺縣東北跨越壩陵河峽谷,峽谷兩岸地勢陡峭,地形變化急劇,高差起伏大,河谷深切達400~600m。橋址區屬構造剝蝕、溶蝕中低山河谷地貌。巖石建造類型以碳酸鹽巖與陸源碎屑巖互層,以碳酸鹽巖構成峽谷谷坡,以碎屑巖互層構成谷底及緩坡為基本特征。壩陵河流向與區域地質構造線方向(NW)基本一致。河谷西岸地形較陡,地形坡度40~70°,近河谷一帶為陡崖。橋位區西岸(關嶺岸)錨碇地段處于斜坡中部,出露的巖層有三疊系中統竹桿坡組第一段(T2z1)中厚層狀泥晶灰巖和楊柳井組(T2y)中厚層狀白云巖[1,2]。弱風化巖體直接出露于地表,微新巖體埋深30~50m。
壩陵河懸索橋主跨1068m,橋面總寬度24.5m,東岸錨碇采用重力式錨,西岸錨碇采用隧道式錨。西岸隧道式錨碇在技術設計中全長74.7m,最大埋深78m,主要由散索鞍支墩、錨室(34.7m)和錨塞體(40m)三部分組成,兩錨體相距18~6.36m。錨塞體和錨室為一傾斜、變截面結構,上緣為圓形,下緣為矩形,縱向呈楔形棱臺,矩形截面尺寸為10m×5.8m~21m×14.5m。西岸每根主纜纜力(P)約為270MN,水平夾角約26°。錨體中設預應力錨固系統,主纜索股通過索股錨固連接器與錨體中的預應力錨固系統連接。
懸索橋錨碇在承受來自主纜的豎向反力的同時,主要還承受主纜的水平拉力,是懸索橋的關鍵承載結構之一,其總體穩定性和受力狀態直接影響到大橋的安全和長期使用的可靠性。壩陵河懸索橋是鎮寧-勝境關高速公路的重要節點,針對該大橋施工圖設計階段,本文提出壩陵河懸索橋西岸隧道式錨碇及其邊坡的工程地質力學研究建議。鑒于錨碇型式受到地形、地質條件的限制,國內外采用隧道式錨碇的大跨懸索橋為數較少[3-7],見諸文獻報道的更少,本研究建議有不適當之處,請專家批評指正。
2巖體工程地質力學研究建議
2.1錨碇圍巖工程地質條件研究
西岸隧道式錨碇坐落于邊坡淺表弱風化~微新巖體中,弱風化~微新巖體的工程地質條件關系到錨碇隧洞的成洞條件及錨碇體系在主纜拉力荷載作用下的整體穩定狀態。
邊坡淺表部中存在卸荷巖體。巖體卸荷帶是伴隨河谷下切過程或邊坡開挖過程中,由于應力釋放,巖體向臨空面方向發生卸荷回彈變形,能量的釋放導致斜坡淺表一定范圍巖體內應力的調整,淺表部位應力降低,而坡體更深部位產生更大程度的應力集中。由于表部應力降低導致巖體回彈膨脹、結構松弛,破壞巖體的完整性,并在集中應力和殘余應力作用下產生卸荷裂隙。巖體應力的降低最直觀的表現是導致巖體松弛和原有的裂隙發生各種變化,形成新環境下的裂隙網絡。這些裂隙一部分是遷就原有構造裂隙引張擴大經改造形成[8],有一些是微裂隙擴展后的顯式裂隙,也有在新的應力環境和外動力環境下形成的裂隙。在巖體卸荷、應力降低的過程中,隨著新的裂隙系統的形成,也為外動力或風化營力提供了通道,加速巖體的風化和應力的進一步降低。風化巖體裂隙的增多,是巖體卸荷和風化共同造就的。
西岸錨碇邊坡巖體在淺部節理裂隙發育,巖體透水性較好,滲透系數高;隨著深度的增加,透水性逐漸減弱。深部的巖溶發育情況有待研究。
據初步設計階段工程勘察資料,西岸錨碇邊坡出露的灰巖和白云巖的產狀為:傾向50~80°,傾角48~87°。主要發育三組優勢節理:①155°∠57°;②220°∠34°;③333°∠46°。在巖層層面、不利結構面組合切割和深部巖溶發育情況下,在主纜巨大拉力下,不能夠排除存在深部拉裂滑移面威脅西岸錨碇邊坡整體穩定性的可能性。
錨碇圍巖工程地質條件研究內容包括:
(1)研究從邊坡表部至深部巖體中裂隙的分布密度及張開度變化,揭示巖體的卸荷程度,為錨碇施工期和運行期邊坡巖體質量評價以及巖體質量變化趨勢提供可靠基礎資料;
(2)在巖層層面和不利結構面組合切割下,由于錨碇工程荷載,研究巖體中形成的潛在不穩定塊體的安全度以及西岸錨碇邊坡的整體穩定性;
(3)采用地球物理勘探方法,研究邊坡深部溶蝕裂隙與溶蝕洞穴的分布規律及其發育特征。
2.2錨碇圍巖工程力學特性研究
主懸索的巨大拉力通過索股、錨桿傳人隧道中填充的(預應力)混凝土,再通過(錨塞體)混凝土與隧道巖體的摩阻力和粘結力傳遞給周圍的巖體。隧道式錨碇在巨大主纜拉力荷載作用下,不僅要維持自身的抗拔穩定,同時還要將自身承受的主纜拉力傳遞到錨碇圍巖中,以充分利用圍巖的承載能力,使錨碇和圍巖共同作用形成一個整體的承載體系。
錨碇圍巖工程力學特性研究包括三個方面:
(1)錨塞體與巖體之間的抗剪摩擦力學性能[9,10]和粘結特性試驗研究;
(2)錨碇下部及兩錨體之間的巖體處于復雜的拉剪應力狀態,研究錨碇圍巖在拉剪應力下的變形及強度特性,尤其是弱風化~微新圍巖在拉剪復雜應力下的變形、強度及疲勞試驗研究,模擬其破壞現象和破壞過程,從而掌握其破壞機制;
(3)巖體在中度~輕度工程爆破開挖擾動下的力學性能研究。
錨碇圍巖工程力學試驗目的是確定錨碇邊坡巖體力學參數建議值,供設計和三維數值仿真采用。建議在設計錨碇區域附近開挖一試驗斜硐,采取巖樣,并在硐壁打適量鉆孔,進行室內巖石力學試驗和原位巖石力學性質及配套的各項試驗研究工作。主要包括室內巖石力學三軸剪切試驗、節理(裂隙)測量、巖體變形特性(靜載)試驗、巖體抗剪(抗剪斷)試驗、巖體抗拉試驗、混凝土與基巖膠結面抗剪和摩擦等試驗和硐室聲波普測、硐室地球物理勘探、含水量測試、鉆孔聲波測試、鉆孔壓水試驗等試驗研究工作。錨碇系統的摩阻力由基巖與錨碇系統接觸面的正應力與摩擦系數來決定,摩擦系數一般由相似原理進行模型試驗或現場測試得到。硐室地球物理勘探是查明錨碇圍巖(主要是錨碇下部及兩錨體之間的巖體)中的巖溶發育情況。
試驗資料的整理應通過對現場和室內大量試驗數據的綜合分析,結合現行有關行業規范(規程)和工程經驗的類比,提出西岸隧道式錨碇邊坡區域巖體力學參數建議值,供設計采用。
2.3錨碇圍巖滲透及抗溶蝕特性研究
壩陵河懸索橋西岸錨碇圍巖為弱風化~微新的灰巖和白云巖,屬于易溶蝕化巖體。錨碇邊坡地段地下水主要為(節理)裂隙水、巖溶裂隙水和巖溶孔(洞)穴水。西岸隧道式錨碇錨體混凝土澆筑后,在邊坡巖體中形成不透水體(阻滲體),從而改變錨碇邊坡的地下水滲流場。可以預見,地下水將從錨塞體混凝土邊緣繞滲,因此錨塞體與圍巖的交界部位巖體更易遭到溶蝕,削弱錨塞體混凝土與圍巖之間的摩阻力和粘結力。錨碇圍巖滲透特性的研究應著重錨塞體與圍巖的交界部位巖體的滲透性能與抵抗溶蝕的能力的試驗研究。
為防治錨塞體與圍巖交界部位巖體的溶蝕危害采取的工程措施,主要是加強錨碇邊坡坡面的排水工程。
2.4錨碇及其圍巖相互作用三維數值模擬研究
由于懸索橋安全是依靠錨碇固定橋的體系,錨碇發生移動將嚴重影響橋梁體系,甚至導致橋體破壞,因此研究西岸隧道式錨碇的錨塊及其圍巖在主動拉力作用下的穩定性、瞬時變位與長期變位是相當重要的。應建立真實反映隧道式錨碇錨體和圍巖二者相互作用、考慮施工過程非線性、地質結構面影響等的三維數值仿真模型,對錨碇穩定性及變位進行預測[11]。
2.5錨碇隧道鉆爆開挖及支護的施工技術試驗
根據西岸隧道式錨碇為傾斜、變截面的工程特點,需研究錨碇隧道的鉆爆開挖以及支護的施工技術[12-14]。在隧道式錨碇施工過程中,自始至終都要注意嚴格控制圍巖的完整性,盡量避免對圍巖產生過大的擾動。為保證主纜等硐內鋼結構的使用壽命,錨碇的防水按GB50108-2001二級標準進行控制,要求較高。施工開挖后應對圍巖中的塑性變形帶進行擠密壓漿處理,以使錨塞體混凝土與圍巖緊密結合。
2.6錨碇錨固系統試驗
試驗目的是驗證用于壩陵河大橋錨碇錨固系統的各產品力學性能是否滿足設計要求。試驗內容包括錨拉桿組件靜載試驗、疲勞試驗及錨具組裝件靜載試驗和疲勞試驗[15]等。
2.7大體積混凝土澆筑防裂的施工技術研究
[中圖分類號] F301 [文獻碼] C [文章編號] 1000-405X(2012)-11-38-1
土地資產一直與國有企業之間存在著較為密切的關系,作為稀缺資源,土地資產的價值已經在我國市場經濟發展過程中體現出來。以往無償進行劃撥用地的方式,土地使用者不具備轉讓、出租以及抵押土地的權力,這樣的限制已經無法順應市場經濟改革下的企業制度改革要求。所以,國有企業制度改革過程中土地處理成為了重要內容之一。我國相關政策規定在兩種情況下,土地處理無需繳納土地出讓金。主要是將土地使用權作價出資以及通過授權經營的方式來進行土地處理。這兩種土地處理方式減輕了企業制度改革成本,但是在執行過程中還是存在很多問題。
1改制企業的土地資產運作情況
我國經濟體制改革下,土地使用權從去無價轉為有價,所以企業所擁有的國有資產也相應的不斷增多,在企業體制改革過程中,針對不同性質土地,應該采用相應的土地處理方式。
1.1以出讓的方式來獲得得土地使用權
目前,大部分經濟實力較強、日常運營效率較高的企業都會采用以出讓的方式來獲得土地使用權,企業不僅可以擁有土地出租、抵押以及轉讓的權力,還可以獲得在企業使用土地的年限內土地增值收益。企業通過已出讓方式獲得的土地大部分屬于企業生產與經營的用地。因此,通過出讓方式而取得的土地,都應該將這部分資產計入股本。另外,與購買廠房以及設備一樣,以這種方式獲得的土地也相當于是購買生產資料。在土地使用年限期滿后,國家有權無償收回土地的使用權。
1.2行政劃撥的土地處置方式
針對行政劃撥的土地,國家相關部門給出了改制企業的土地處理三種方式:其一,企業補辦土地出讓手續,補繳土地出讓的費用,將作為企業法人資產的土地作價入股;其二,企業通過租賃的方式獲得土地使用權,每年向國家繳納規定的土地租金;其三,國家將土地使用權作為股本,入股改制企業。
1.3集體土地處理方式
集體土地的處理方式與行政劃撥較為相似,主要有幾下幾種方式:第一,集體土地補辦土地征用手續,土地國有化之后,再將土地使用權出讓、租賃或者作價入股改制企業;第二,集體土地的自身所有權性質不變,土地資產看作是當地集體股份加入企業;第三,向擁有土地所有權的地方政府交納租賃費用,以租賃形式獲得土地使用權。
2我國企業改制過程中土地處理的問題
2.1授權經營土地處理問題
所謂授權經營的土地使用權,主要是指國家將規定年期的土地使用權,在作價后授權給規定企業經營管理,這類企業主要是國家控股、國有獨資或者是國家授權投資的企業機構。相關政策規定,授權經濟的土地使用權可以在使用年限內,作價入股以及租賃,也可以在這類企業的直屬、控股或是參股企業間進行依法轉讓,如果是改變原有用途,向這類企業以往的單位或者是個人進行轉讓時,應該向相關部門申報,審核通過后也無需繳納土地出讓金。但是在實際操作過程中遇到以下問題:
(1)授權經營的土地是否為有償使用;
(2)授權經營的土地使用權如何處理;
(3)授權經營土地的使用期限。
2.2作價入股的土地使用權處理問題
國家將一定使用年期國有土地的使用權作價,并投資改制后的新企業,其后由新企業擁有該土地使用權。作價入股的土地可以按照相關法律進行土地權的轉讓、出租與抵押。這類土地資產處理方式,企業無需繳納出讓金或者是租賃費用,所以對于改制企業而言壓力較小。但是國家必須與企業共同承擔風險,由于國家股的特殊性,在企業管理過程中難度較大,而且由于土地價值較高,所以國家股往往占據了企業股本大半,影響了企業效益與其他股東的審查積極性。
2.3非經營性質的土地使用權處理問題
國有企業的改制過程中,往往都是采取的整體改制,所以以往的非經營性質的資產以及對應的土地使用權也從原有企業剝離出來,這類主要是指原國有企業的學校、職工住宅、醫院等福利性基礎設施。但是在實際處理過程中,這類土地還是由新企業繼續使用,但是新企業不具備土地使用權。
2.4土地價值認定問題
在企業改制過程中,會委托資產評估機構對企業整體資產進行評估,其中包括土地資產,但是這個價值認定往往與土地評估機構認定的價值存在較大差異,這種差異導致應繳納土地出讓金在轉贈國家資本過程中數量不清的問題。
3企業改制過程中土地處理有效措施
3.1明確授權經營與作價入股的土地使用權權能
針對授權經營與作價入股這兩種類型流轉應該作出明確規定。我國相關政策主要解決了土地資產劃撥到改制企業的問題,而對于土地使用權進入改制企業的資產后全能沒有明確規定,操作過程中存在很多問題。
3.2改制企業的土地處理應該包括非經營性的資產
1水利水電工程建設與環境問題
1.1水利水電工程與地震問題水庫等水利水電工程建筑物蓄水后,由于地應力的調整或水體下滲等原因,觸發了地質斷層的復活而誘發地震。研究表明,要觸發一個比較大的地震需具備以下三個條件:①水庫巖石比較破碎,且處理效果不十分理想;②存在有利于應力集中的地質環境條件;③水庫水荷載所產生的超孔隙水壓力足夠大。關于水庫誘發地震的事件國內外均有報道,一般而言,水庫的壩址沒有較大的斷裂帶存在,僅僅是水荷載引起的地應力,誘發地震的可能性是很小的。但如果誘發大的地震,那將是災難性的。從1987年的資料至今,我國已建設的壩高在15米以上的水庫共18000多座,已發現水庫誘發地震的有13座。[1]
1.2水利水電工程與水文問題水利水電工程建成后改變了下游河道的流量過程或周圍環境水域的分布,從而對周圍環境造成影響。例如:①大壩水庫不僅存蓄了汛期洪水,而且還截流了非汛期的基流,往往會使下游河道水位大幅度下降甚至斷流,并引起周圍地下水位下降,從而帶來一系列的環境生態問題;②下游天然湖泊或池塘因斷絕水的來源而干涸;③下游地區的地下水位下降;④入海口因河水流量減少引起河口淤積,造成海水倒灌;⑤因河流流量減少,使得河流自凈能力降低;⑥以發電為主的水庫,多在電力系統中擔任峰荷,下泄流量的日變化幅度較大,致使下游河道水位變化較大,對航運、灌溉引水和養魚等均有較大影響;⑦當水庫下游河道水位大幅度下降以至斷流時,勢必造成水質的惡化。由此可見,水利水電工程對水文的影響是不容忽視的一個重要問題。[2]
1.3水利水電工程與氣候問題一般情況下,區域性氣候狀況受大氣環流和水體分布所控制。如果修建大、中型水庫及灌溉工程后,當地水體的分布會發生較大的變化。如原先的陸地變成了水體或濕地。局部地表空氣變得較以前更加濕潤,形成新的小氣候,對當地氣候會產生一定的影響。主要表現在對降雨、氣溫、風和霧等氣象因子的影響方面。
1.4水利水電工程與魚類、生物物種問題①對魚類的影響:切斷了洄游性魚類的洄游通道;水庫深孔下泄的水溫較低,影響下游魚類的生長和繁殖;下泄清水,影響了下游魚類的餌料,從而影響魚類的產量;高壩溢流泄洪時,高速水流造成水中氮氧含量過于飽和,致使魚類產生氣泡病。②對植物和動物的影響:庫區淹沒和永久性的工程建筑物對植物和動物都會造成直接破壞;同時局部氣候變化、土壤沼澤化、鹽堿化等都會對動植物的種類、結構及生活環境等造成影響。
2工程地質工作中存在的問題
2.1工程地質勘察的質量問題在工程地質勘察過程中,主要問題有以下幾種:①工程概念不清,勘探側重點不明確,針對性不強,方法不當,手段落后;②工程地質分析工作中所選擇的理論、方法、計算公式等與實際情況有較大出入,其適應條件的物理意義混淆不清;③地質報告中基本地質條件不清楚。我們遇到的主要工程地質問題有:①界定不準確或論證不充分,有問題遺漏甚至結論性錯誤;②有些地質報告沒有地質結論,也有些工程沒有做多少地質工作就先下結論,極不嚴肅。此類問題產生往往造成階段性工程審查不能一次性通過,可能延誤開發時機;或者盡管通過了審查,但卻給工程留下了隱患,這種情況的危險性極大。[4]
2.2勘測周期不合理的問題從工程地質勘察到地質報告的提交需要一定的工作周期,這是再簡單不過的道理,然而有些工程卻沒有進行基礎性的前期投入。主要存在問題有以下幾個方面:①一旦需要申報項目,立即就要求提交地質報告;②今天剛剛提交可研報告,明天就要求提交初設報告。此類情況多為地方性工程,一般國家投資的大型工程出現這種局面的不多。沒有足夠的勘測周期所造成的后果是嚴重的,由于地質條件不清楚,直接導致投資控制不住,施工后修改設計等情況。更可怕的是留下了工程隱患,可能造成重大的工程事故。:
3結語
工程地質學是20世紀才建立和發展起來的一門地球科學。水利水電工程地質勘察是所有行業中涉及面最廣、問題最復雜、任務最艱巨、聲望最高、最具權威性的龍頭行業,它具有自身的特殊性與復雜性。水利水電工程建設與環境保護是一項長遠的任務,是水利水電工程順利進行的重要保證之一。保護和改善工程環境是保證人們身體健康的需要,是現代化大生產和保證工程質量的客觀要求,是保證工程永久利益的必須條件。工程地質工作的質量,對工程方案的決策和工程建設的順利進行至關重要。由于地質問題引起的工程事故時有發生,輕則修改設計延誤工期,嚴重時造成工程失事,給人民生命財產帶來重大損失。近年來。工程地質勘察質量有下滑趨勢,工程地質分析不夠深入,有時甚至出現工程地質評價結論性錯誤這樣嚴重的問題。筆者認為,總結分析水利水電工程地質勘察過程中存在的問題,具有重要的現實意義。
參考文獻:
[1]林妙月.區域構造穩定性及地震性危險評價問題[M].北京:地震出版社,2008:99-100.
1.2監督模式混亂由于地鐵工程劃屬的監督站不同,其監督的側重點和尺度把握也不同,監督模式存在較大的差異。這種差異不僅存在于不同城市之間,也存在于一個城市不同的監督站之間:有的城市地鐵工程全部交由房屋建筑監督站監管,有的則由市政工程監督站監管,還有的城市把一條線的站房工程交由房屋建筑監督站監管,將區間工程交由市政工程監督站監管。一個不容忽視的問題是,無論是房屋建筑還是市政工程,其在施工工藝、安全風險、單位工程質量驗收等方面都與地鐵工程有著顯著的不同,故地鐵工程不能簡單地套用房建工程模式或者是市政工程模式。此外,各個地市的專業監督站有的質量安全合為一體,有的分開設立,且不同的監督站在工程報監、行政事項辦事流程、監督檢查模式、驗收程序、創優評優機制等引用的制度辦法和規章有很大不同,造成一個工程標段甚至要接受多個監督站的管理,令項目參建各方疲于應付各類檢查又苦不堪言。
1.3質量安全分割我國大多數城市的地鐵工程質量監督和安全監督是分散在不同的專業監督站的,即便在一個監督站,也分設了專門的質量監督科室和安全監督科室,質量、安全監督工作相對獨立,相互之間缺少支撐和互動。當前,質量監督管理多側重于現場的永久結構和實體,對臨時輔助結構和設備安全對質量的影響有所忽視;安全監督管理則側重于現場人的行為和安全防護,對結構質量對安全的影響有所忽視。
1.4監督人員匱乏地鐵工程涉及專業多、技術含量高、施工風險大,各類新技術、新工藝、新材料、新設備等不斷涌現,且幾乎涵蓋了房屋建筑工程、市政基礎設施工程、軌道工程、電氣化安裝工程等大多數專業,但多數城市存在地鐵監督專業人員相對缺乏、專業素質相對薄弱、監督經驗相對不足等實際情況,有的監督站將某一個監督科室確定為負責地鐵監督的責任科室,定編僅4~5人,有的監督站直接將地鐵工程劃分到負責監管重點工程的科室,落到具體監督的人,數量更少。相對于地鐵工程繁多的專業,監督機構不僅配備的人員有限,且配備的專業人才遠不及工程實際需要(按照一個專業配備一個專業人才,至少需要幾十個,但實際很難達到),這直接影響了工程監督的實效。
1.5報監手續滯后工程質量安全監督機構一般把保證安全施工的措施、安全事故應急救援預案等作為安全報監的必要條件,把巖土工程勘察文件審查報告、施工圖設計文件審查批準書作為質量報監的必要條件。不同的監督機構設置的報監條件不盡相同,一般安全報監手續比較容易,報監要件大多能夠及時提交,但由于對勘察、施工圖審查文件沒有要求,監督過程中對白圖施工有所忽視;而質量報監相對繁瑣,對勘察、施工圖審查文件要求嚴格。由于地鐵工程受限于征地拆線和管線遷移,勘察、設計單位會根據實地情況分階段出勘察報告、設計圖紙,工程現場存在分段、分點開工建設的客觀情況,故施工前提供完整的勘察文件和施工圖審查文件在不少城市很難做到,有的工程甚至到竣工驗收時才辦理了正式的報監手續。因此,經常會出現一些工程辦理了齊全的安全監督手續,安全監督機構已介入了正常的監督,而質量監督手續因勘察、施工圖審查意見書不完整而未辦理,質量監督機構未介入監督或以下發停工通知代替監督的現象。這既不符合質量安全監督機構服務指導重點工程建設的客觀需要,又影響了建設行政主管部門的公信力。
2地鐵工程質量安全一體化監督模式分析
2.1整合監督資源對參與地鐵工程監督的機構和人員進行優化整合,合理配置專業,抽調有相關經驗的人員組建地鐵專業監督站。南京市于2012年12月1日成立了國內首家軌道交通工程專業監督站,全面負責南京市地鐵建設的安全和質量監督工作。成立專業監督站的目的,不僅要著手解決目前地鐵建設標準滯后、法律法規不夠完善的問題,形成系統的軌道交通工程監督管理制度,也將通過建立完善的建設工程監督模式,對重要部位與環節、工程竣工驗收、危險性較大的分部分項工程、重大風險源,以及管理不規范的責任主體實施監督。隨后合肥、溫州等城市也相繼成立了地鐵專業監督站。國內尚有其他多個城市在著手籌備地鐵專業監督站。
2.2統一監督模式充分借鑒當前比較成熟的房屋建筑工程和市政工程的監督模式,并結合地鐵工程的實際情況取長補短,探索出一套適合地鐵工程的監督模式;規范從工程報監、告知交底、首次行為檢查、監督抽巡查、專項檢查、起重設備告知和登記備案、監督抽測、監督抽檢、節點驗收、單位工程竣工驗收等一系列的監督業務流程,著力解決地鐵工程長期分散監管的問題,做到以下6個結合:(1)檢查形式———隨機抽查與專題巡查相結合;(2)監督內容———實體監督與行為監督相結合;(3)監督節點———一般節點與關鍵節點相結合;(4)監督手段———監督抽查與監督抽檢相結合;(5)監督反饋———問題通報與現場點評相結合;(6)問題處置———告誡談話與監督執法相結合。
2.3質量安全一崗雙責住房和城鄉建設部在“2011年全國城市軌道交通工程質量安全聯絡員會議”上明確要求各地在軌道交通建設中探索質量安全監督一體化模式。工程建設過程中,質量和安全的實現均離不開對工藝工序和實施過程的管控,質量與安全是密不可分的,產品質量、工程質量、工作質量是安全生產的基本要求,安全生產保障了質量的實現。地鐵建設過程中,基坑開挖、鋼支撐架設等過程中的諸多問題很難將其簡單歸為質量或是安全范疇,且施工方面的很多技術規范是不分質量或安全的,因此質量與安全從本質上講難以割裂。例如:涉及到基坑結構安全的很多技術條款分散在質量方面的規范中,如果不懂,也不看質量規范,安全就很難抓到點子上;區間隧道施工會遇到盾構機始發、掘進、接收、旁通道開挖等幾個重要風險環節,安全風險節點控制不好,就很難實現盾構機的平穩推進,更難以確保管片拼裝質量和防水質量,一些城市曾有因掘進過程中的涌水涌沙處理不及時而造成整條已成洞區間廢棄的案例。因此應對監督員實施一崗雙責制,要求其既學習質量規范又學習安全規范,做到融會貫通;到現場檢查時,既要看質量又要看安全,每抽查完一個單位工程后要同時簽發質量和安全監督文書。
2.4建立監督檢查專家庫一個監督機構很難配齊地鐵工程所有專業的人才,引入專家參加工程監督是有效解決監督人員數量和經驗不足、專業不齊的辦法。建立地鐵質量安全監督檢查專家庫,根據每位專家的專業特長進行分類登記管理,通過專家參與制定專項檢查方案和檢查表格,不僅在現場檢查時發現深層次的問題,同時將經驗迅速傳輸給年輕的監督人員,培養壯大監督力量。
2.5優化工程報監程序
(1)質量與安全實施同步報監。將安全和質量報監的要件進行有機整合,以單位工程為監督單元,在工程施工前同步辦理,從而大大簡化了報監流程,為監督服務對象節約了時間和工作量。此外,質量安全報監應把勘察和施工圖審查文件作為前置條件,因為未取得勘察和設計圖紙就進行施工在任何時候都是嚴重的違法違規行為,對工程的安全、質量均構成了極大的威脅。
(2)實施分段報監。根據勘察、施工圖及審查文件分階段出的客觀現狀和特點,以單位工程為報監單元,根據不同的工程類型劃分為若干不同的報監階段,在最后一個階段報監時轉成該單位工程的完整報監。例如,站房主體分為圍護結構、主體結構、附屬結構三個階段,盾構區間工程分為主體隧道、聯絡通道兩個階段,每個階段不能再進行分解劃分,這樣,既方便建設單位辦理監督手續,又便于監督機構按出圖情況介入監督。
(3)實施提前介入。對于勘察、施工圖審查文件齊全,但由于其他手續上的問題尚不能辦理正式報監的,由建設單位向建設行政主管部門打申請報告,監督機構依據批示意見提前介入對重點工程的監督,通過先期的政策指引和業務指導,促使參建各方事先了解當地的行政規章和相關要求,避免因滯后報監、滯后監督帶來的先天性質量安全隱患。
2水利水電工程地質勘察技術與應用
近年來,我國在水利水電工程勘察技術手段獲得了飛速發展,從深度、廣度及精度上都獲得了巨大的進步,其主要的技術手段及應用如下:
2.1工程地質測繪工程地質測繪是運用地質學的理論和方法,通過野外調查和綜合研究勘察場區的地形地貌、地層巖性、地質構造、不良物理地質現象、水文地質條件等,并將它們填繪在適當比例尺的地形圖上,為下一步布置勘探孔、試驗及長期觀測工作打下基礎。工程地質測繪的比例尺主要取決于不同的設計階段。工程地質測繪使用的地形圖必須是符合精度要求的同等或大于工程地質測繪比例尺的地形圖。圖件的精度和詳細程度,應與地質測繪比例尺相適應。在圖上,大于2mm的地質現象應盡量反映,寬度不足2mm的重要工程地質單元,如軟弱夾層、斷層等,要擴大比例尺表示,并注示其實際數據。地質界線誤差,一般不超過相應比例尺圖上的2mm。
2.2水文地質測繪水文地質測繪是通過對地質、地貌、第四紀沖洪積物、新構造運動、地下水的調查,填繪出水文地質圖,查明勘察場區內地下水形成與分布的基本規律,在此基礎上做出初步的開發利用遠景評價,并對區內存在的水文地質問題等提出防治措施。
2.3工程地質勘探工程地質勘探是在工程地質測繪的基礎上,進一步查明地下工程出現的問題和取得較深入的資料。主要有工程鉆探、工程物探、坑探、遙感技術等。
2.3.1工程鉆探。鉆探是指為了鑒別和劃分地層,用鉆機從地表向地下鉆進,在地層中形成圓柱形鉆孔。鉆探是水利水電工程勘察中最基礎的一種方法,應用廣泛。鉆探通過鉆孔采取不同深度的巖芯可直觀地確定地層巖性,地質構造,巖體風化特征等,從而判斷地質情況,查明地下水的類型。從鉆孔中取出的巖石、土樣可進行室內試驗,用以測定巖土層的物理力學性質和指標。利用鉆孔可進行工程地質、水文地質及灌漿試驗、長期觀測工作及地應力測量等。地質人員在鉆探過程中應根據鉆探質量要求,認真記錄鉆探中出現的各種地質現象;對于像砂礫石層、軟弱夾層、滑坡等特殊地段,應選擇合理的鉆探方法以保證成果能夠真實反映該地段的地質條件。
2.3.2工程物探。工程物探是工程地球物理勘探的簡稱,它是以地下巖土層(或地質體)的物性差異為基礎,通過儀器觀測自然或人工物理場的變化,確定地下地質體的空間展布范圍(大小、形狀、埋深等)并可測定巖土體的物性參數,達到解決地質問題的一種物理勘探方法。巖層有不同的物理性質,物探應用觀測儀器來測量勘探區的物理參數,如導電性、彈性、磁性、密度等參數。工程物探主要有以位場理論為基礎的重力場勘探、磁場勘探、直流電場勘探等,以及以波動理論為基礎的地震波勘探、電滋波勘探等。
2.3.3坑探。坑探是指用挖坑方式觀察地層地質情況的作業。其特點是勘察人員能直接觀察到地質結構,便于素描,且準確可靠。對研究斷層破碎帶、軟弱泥化夾層和滑動面(帶)等的空間分布特點及其工程性質等有重要意義。坑探主要包括探坑、探槽、淺井、豎井、斜井、平洞等。由于坑探人員能夠直接深入地進行觀察,記錄,揭示地質現象,且對地質體擾動較小,可以不受限制地采取原狀結構試樣,并可用來做現場大型試驗,所以坑探在水利水電項目中作為一種輔助勘察手段被廣泛使用。
2.3.4遙感技術。遙感技術是通過對信息的分析、研究,確定目標物屬性和相互關系的一種技術,它從遠處探測、感知物體或事物而不直接接觸目標物或現象而搜集信息,在水利水電勘察中也應用較為廣泛。遙感技術根據遙感平臺高度的不同,一般分為地面遙感、航空遙感和航天遙感共3大類。按探測電磁波的工作波段分類,可分為可見光遙感、紅外遙感、微波遙感等。遙感技術優勢:(1)感測范圍大,具有綜合、宏觀的特點(大面積同步觀測)。(2)信息量大,具有手段多,技術先進的特點。(時效性)。(3)獲取信息快,更新周期短,具有動態監測特點。(數據的綜合性和可比性)