工程地質(zhì)勘察在水利工程的重要性
時間:2022-12-22 09:49:17
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摘要:工程地勘為工程基本建設(shè)的首要環(huán)節(jié),是后續(xù)工程設(shè)計(jì)人員和施工單位進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和采取相應(yīng)施工方案的前提條件,不能輕易忽視。本文通過對某電排站與某河涌改道工程分析,從工程實(shí)例出發(fā),表明了當(dāng)工程地勘資料失真,將造成工程設(shè)計(jì)方案調(diào)整、增加工程基礎(chǔ)處理難度和費(fèi)用;當(dāng)工程地勘資料準(zhǔn)確明了,即可優(yōu)化工程設(shè)計(jì),降低相關(guān)工程基礎(chǔ)處理難度和費(fèi)用。工程設(shè)計(jì)人員須重視工程地勘的重要性,不能簡單了事,尤其是水利工程這種基本民生工程,若水利工程失事造成的經(jīng)濟(jì)損失和產(chǎn)生的社會影響將無法估量。
關(guān)鍵詞:工程勘察;水利工程;重要性
水利工程地質(zhì)勘察是指為滿足工程建設(shè)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營及綜合治理等的需要,對地形、地質(zhì)及水文等狀況進(jìn)行測繪、勘探測試,并提供相應(yīng)成果和資料的活動。研究和查明工程建設(shè)場地的地質(zhì)地理環(huán)境特征,可以對建設(shè)場地做出詳細(xì)論證,保證工程的合理進(jìn)行,促使工程取得最佳的經(jīng)濟(jì)、社會與環(huán)境效益。水利工程前期地質(zhì)勘察是水利工程建設(shè)的首要環(huán)節(jié),所有水工建筑物的基礎(chǔ)處理方案均根據(jù)地勘所提供的數(shù)據(jù)來進(jìn)行設(shè)計(jì),如果前期地勘資料不完善,將對整個工程產(chǎn)生無法估計(jì)的損失。
1某電排站工程建設(shè)
1.1工程概況
本工程是具有排澇、防洪綜合利用的公益性水利工程,包括電排站和自排涵兩部分。本工程安裝4臺900HD-11.5型導(dǎo)葉式混流泵,設(shè)計(jì)排澇流量共為9.76m3/s,裝機(jī)容量為1420kW。自排涵的最大排水流量為79.78m3/s。(1)防洪標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)相關(guān)的規(guī)程規(guī)范[1-2],該工程等別為Ⅲ等,工程規(guī)模為中型,主要建筑物為3級,次要建筑物為4級,臨時建筑物5級。泵站的防洪標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇,校核標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇。(2)治澇標(biāo)準(zhǔn)。本工程排澇標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇,24h暴雨所產(chǎn)生的徑流量3d排干。
1.2工程地質(zhì)條件及基礎(chǔ)處理方式
(1)原設(shè)計(jì)階段地勘資料及基礎(chǔ)處理方式。根據(jù)原設(shè)計(jì)階段野外鉆探揭露,工程場地內(nèi)分布的地層自上而下有:素填土(Qml)、黏土(Qall4)、粉質(zhì)黏土(Qell4)、全風(fēng)化花崗片麻巖(K),下伏基巖強(qiáng)風(fēng)化花崗片麻巖(K)。本河段河道平直,地層整體上抗?jié)B性好,適宜本工程的建設(shè)。工程主體部分,采用天然基礎(chǔ);若地基不能滿足承載力要求時,可采用攪拌樁等方式處理地基,或可采用土層“粉質(zhì)黏土③”和以下強(qiáng)風(fēng)化花崗片麻巖作為基礎(chǔ)持力層?!梆ね立凇睂樱鼗休d力特征值為160kPa(標(biāo)貫擊數(shù)N=9.9),“粉質(zhì)黏土③”層地基承載力特征值為200kPa(標(biāo)貫擊數(shù)N=16.9),“全風(fēng)化花崗片麻巖④1”層地基承載力特征值為350kPa(標(biāo)貫擊數(shù)N=34.7),“強(qiáng)風(fēng)化花崗片麻巖④2”地基承載力特征值為450kPa(標(biāo)貫擊數(shù)N=76.1)。項(xiàng)目所在場地區(qū)附近天然建筑材料儲量豐富,質(zhì)量較好,采運(yùn)方便,運(yùn)距在20km以內(nèi)[3]。進(jìn)出水渠的開挖土料曬干后可用于回填,回填時應(yīng)滿足密實(shí)度的要求。土方不足部分,可從土料場補(bǔ)充;已完成對土料場勘查工作。設(shè)計(jì)人員根據(jù)地勘單位提供的相關(guān)地勘數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì),經(jīng)設(shè)計(jì)本工程僅內(nèi)江扶壁式擋墻和外江防洪閘基需進(jìn)行水泥石粉換填,其余水工建筑物(主泵房、穿堤壓力箱涵、自排涵、外江自排閘,以及外江懸臂式擋墻)均采用天然基礎(chǔ),不需進(jìn)行基礎(chǔ)處理(具體詳見表1)。同時,根據(jù)地勘資料顯示,開挖土料可用于工程回填,故原設(shè)計(jì)階段考慮利用開挖土料進(jìn)行回填,不足部分進(jìn)行外購?fù)亮?,?jīng)土石方平衡計(jì)算,原設(shè)計(jì)階段外購?fù)练綖?59.36m3。工程基礎(chǔ)處理方式見表1。根據(jù)設(shè)計(jì)資料,施工單位在完成主泵房下部澆筑,破堤開挖,準(zhǔn)備進(jìn)行穿堤箱涵施工時,發(fā)現(xiàn)開挖土層與設(shè)計(jì)地勘資料不符,地質(zhì)條件較差,不能按設(shè)計(jì)要求施工,在重新進(jìn)行了施工補(bǔ)勘后發(fā)現(xiàn),工程外江部分基礎(chǔ)土層與原設(shè)計(jì)階段地勘土層嚴(yán)重不符。(2)施工補(bǔ)勘階段地勘資料與基礎(chǔ)處理方式。由地勘單位提供的施工階段最新地勘資料顯示,電排站穿堤箱涵(壓力箱涵、自排涵)從第二節(jié)開始,外江防洪閘、外江自排閘、出水消力池、漿砌石護(hù)坡,以及外江懸臂式擋墻等主要建筑物基礎(chǔ)土層均為“淤泥質(zhì)黏土①”層,該土層“為高液限黏土;呈流塑狀,成分主要為黏粒,含粉砂和腐殖質(zhì),揭露厚度6.00~13.30m,平均層厚8.83m;地基承載力特征值為90kPa,標(biāo)貫擊數(shù)N=1.8”。由于已進(jìn)行工程施工,外江防洪堤防也已破堤開挖,故設(shè)計(jì)人員在根據(jù)最新的施工補(bǔ)勘資料的基礎(chǔ)上,綜合考慮各方面因素后,對電排站穿堤箱涵(壓力箱涵、自排涵)從第二節(jié)開始,外江防洪閘、外江自排閘、出水消力池、漿砌石護(hù)坡,以及外江懸臂式擋墻等主要建筑物采用水泥攪拌樁地基處理方式,見表2。
1.3土方工程量變化
由原設(shè)計(jì)階段地勘資料可知,堤防及外江土層為:素填土①、黏土②、粉質(zhì)黏土③、全風(fēng)化花崗片麻巖④1、強(qiáng)風(fēng)化花崗片麻巖④2;而且“進(jìn)出水渠的開挖土料曬干后可用于回填,回填時應(yīng)滿足密實(shí)度的要求”,所以,原設(shè)計(jì)階段均考慮利用開挖土料進(jìn)行回填,不足部分才進(jìn)行外購?fù)亮希?jīng)土石方平衡計(jì)算,原設(shè)計(jì)階段外購?fù)练絻H為959.36m3(壓實(shí)方)。施工階段地勘成果顯示,外江土層基本為“淤泥質(zhì)黏土①”,根據(jù)相關(guān)質(zhì)量檢測站提供的現(xiàn)場開挖土料試驗(yàn)報(bào)告顯示,“淤泥質(zhì)黏土①”黏粒含量為27.4%,塑性指數(shù)為28.7,不滿足土料回填要求,該土料不能重復(fù)利用?!?8·水利科學(xué)與寒區(qū)工程原設(shè)計(jì)階段本工程土石方開挖共計(jì)約5.35萬m3,由項(xiàng)目區(qū)開挖產(chǎn)生,填方量約4.20萬m3,棄渣約1.28萬m3,外購?fù)练?.10萬m3(壓實(shí)方)。以施工階段地勘資料為依據(jù),重新進(jìn)行土方開挖邊坡設(shè)計(jì),計(jì)算后,本工程土石方開挖共計(jì)約6.22萬m3,由項(xiàng)目區(qū)開挖產(chǎn)生,填方量約4.99萬m3,棄渣約3.01萬m3,外購?fù)练?.50萬m3。1.4工程投資變化根據(jù)施工階段地勘資料,本工程基礎(chǔ)處理進(jìn)行設(shè)計(jì)變更及重新復(fù)核土石方平衡后,工程設(shè)計(jì)變更增加工程投資為108.01萬元,其中,主體工程投資預(yù)算為95.94萬元,專項(xiàng)工程(水土保持)投資為12.07萬元。
2某河涌改道工程建設(shè)
2.1工程概況
本工程為地鐵建設(shè)車輛段配套工程,因地鐵車輛段的建設(shè)需對占用的河道進(jìn)行改道設(shè)計(jì)。根據(jù)相關(guān)的規(guī)程規(guī)范及區(qū)域相關(guān)的水系規(guī)劃和防洪排澇規(guī)劃,本次排洪渠改道項(xiàng)目防洪設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)定為20年一遇。
2.2設(shè)計(jì)方案
(1)北側(cè)排洪渠。北側(cè)排洪渠總長1463.91m,其中排洪渠建設(shè)長度1255.31m,渠寬10.00m,中間設(shè)置4處跌水,分別是1#跌水(樁號0+092.7,長80.0m,跌差7.0m)、2#跌水(樁號0+589.0,長45.8m,跌差3.0m),3#跌水(樁號0+961.0,長45.8m,跌差3.0m),4#跌水(樁號1+239.0,長37.0m,跌差2.0m);渠首因交通需要,重建交通橋1座,凈寬10.00m。(2)西側(cè)排洪渠。西側(cè)排洪渠總長405.50m,其中箱涵段長90.00m,明渠段長315.50m。前段Y段長107.5m(Y0+090~Y0+197.5),后段Z段(分流渠)長208.0m(Z0+000~Z0+208.0)。渠道進(jìn)口高程為34.5m,排洪渠在Y0+175.0附近進(jìn)行分流,當(dāng)設(shè)計(jì)洪水高程低于Z0+000渠道底高程33.1m時洪水通過下游公路暗涵排走;當(dāng)設(shè)計(jì)洪水高程高于Z0+000渠道底高程33.1m時洪水從分流渠排入北側(cè)排洪渠,于北側(cè)排洪渠匯合排走,Z段分流流量為Q=14.6m3/s。
2.3水工建筑物基礎(chǔ)處理方式
設(shè)計(jì)人員根據(jù)初步勘察資料對北側(cè)排洪渠和西側(cè)排洪渠進(jìn)行設(shè)計(jì)。經(jīng)設(shè)計(jì),除北側(cè)排洪渠渠首交通橋(荷載等級:公路-Ⅱ級)位于粉質(zhì)黏土層需采用鋼筋混凝土預(yù)制方樁基礎(chǔ)處理和西側(cè)排洪渠箱涵段采用基礎(chǔ)換填外,其余部分均采用天然基礎(chǔ)。在工程施工前,進(jìn)行了施工詳勘,根據(jù)施工詳勘資料,北側(cè)排洪渠渠首交通橋橋墩基礎(chǔ)坐落于“卵石層<3-4>”,地基承載力為400kPa,滿足設(shè)計(jì)要求,故在施工圖階段交通橋基礎(chǔ)處理方式修改為天然基礎(chǔ),取消交通橋基礎(chǔ)處理方案(鋼筋混凝土預(yù)制方樁),節(jié)省工程投資18.24萬元。
3結(jié)語
由上述兩個工程實(shí)例說明,水利工程前期地勘對水利工程的重要性,工程前期地勘為工程基本建設(shè)的首要環(huán)節(jié),后續(xù)設(shè)計(jì)人員以及施工單位均是根據(jù)前期地勘資料進(jìn)行方案設(shè)計(jì)及采取相應(yīng)的施工方案,如果工程地勘資料不準(zhǔn),將對工程產(chǎn)生具體的影響。尤其是水利工程這種基本民生工程,若水利工程失事造成的經(jīng)濟(jì)損失和產(chǎn)生的社會影響將無法估量。因此,工程前期勘察對水利工程十分重要,不能輕易忽視,須重視其重要性。
參考文獻(xiàn):
[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部,中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范:GB50487—2008[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2008.
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[3]王石鋒.淺談地質(zhì)勘察工作對水利工程的影響[J].江西建材,2014(20):113.
作者:黃超雄 單位:廣東水科院勘測設(shè)計(jì)院