土石坝安全鉴定阶段的地质勘探工作探讨

王惠民

(福建省水利管理中心，福州 350001)

福建省已建成水库3664座，其中大型水库21座、中型水库181座，土石坝占水库总数的80%。自2000年开展水库大坝安全鉴定工作以来，我省小(1)型以上水库已完成安全鉴定1200多座，未安全鉴定2400余座。按照《水库大坝安全鉴定办法》:坝高15m以上或库容100万m3以上的水库大坝均应在竣工验收后五年内进行安全鉴定，以后每隔6～10年进行一次;水库运行中如遭遇特大洪水、强烈地震、工程发生重大事故或出现影响安全的异常现象后，应组织专门的安全鉴定。因此，土石坝安全鉴定成果是工程运行管理的重要依据之一。只有有的放矢地开展工程地质勘探，才能正确地作出工程运行条件和病险性质的判断和评价。该阶段的地质勘探成果是做好土石坝安全鉴定的重要内容之一，也是土石坝除险加固重要的前期工作。

1 地质勘探的重要性

地质勘探的目的是探明水库三大建筑物的地质运行条件、现有工程地质隐患和库岸地质稳定性问题，为工程运行管理和水库除险加固提供依据。我省安全鉴定阶段地质勘探存在的不足主要包括:ⓐ大部分的土石坝工程地质勘探报告，仅对土坝填土料的物理力学指标等性质进行阐述并对大坝基础地质和库岸地质条件进行评价，忽视了存在隐患的重点勘探和评价，影响了工程安全鉴定的准确性;ⓑ钻孔中忽视初见水位和稳定水位的观测记录，造成渗流评价中人为因素影响较大;ⓒ输水涵洞渗漏造成事故是逐年渗漏所致。由于输水涵洞周边土体受到渗漏影响以及小(1)型以下水库大多数输水涵洞结构尺寸偏小，难以检查且存在隐蔽性，因此，输水涵洞的重要性和渗漏问题被忽视。在地质勘探工作中，只见输水涵洞地质属性的评价，未见该建筑物岩基节理情况及周边填土的地质勘探情况及相应评价，造成工程隐患未及时掌握，严重者引发工程失事。如:山西洪洞县曲亭水库始建于1959年，坝体为水中倒土坝，后经多次改、扩建，工程状况极其复杂。2013年2月，曲亭水库输水涵洞漏水，涵洞上方的大坝填土被带走导致坝体坍塌，致使下游4个村庄被淹，南同蒲铁路和108国道交通中断;ⓓ根据《水库大坝安全评价导则》(SL 258—2000)，水库三大建筑物之一存在安全运行隐患，该工程为三类坝，即为病险库。增强对大坝(含坝基)、输水涵洞和溢洪道地质勘探重要性的认识，在工程存在隐患时就能及时除险加固，从而确保工程下游人民生命和财产安全。

总之，工程管理单位、地质勘探单位、鉴定承担单位和鉴定审定部门要重视地质勘探工作，使地质勘探的结论为工程运行管理和安全鉴定提供有力的依据。笔者认为:对于正常的工程，作简单的工程地质勘探，可以了解工程运行地质条件;对于存在安全隐患的工程，除按《水利水电工程地质勘探规范》(GB 50487—2008)和《中小型水利水电工程地质勘探规范》(SL 55—2005)基本要求外，还应针对工程存在的隐患位置，重点开展工程地质勘探。如:探明并专题论述渗漏、变形、滑坡的部位与工程地质特性的关系，为工程全面、准确安全鉴定奠定基础，从而避免因地质勘探的重要性认识不足导致地质勘探与工程安全鉴定准确性不相符，造成工程隐患得不到消除。

2 地质勘探工作方法

水库安全鉴定是围绕工程运行条件对存在问题进行评价。工程能得到真实的评价，做好地质勘探工作是前提。笔者认为，做好地质勘探工作应从如下几点入手:

2.1 认真分析既有资料，准确把握工程地质问题

工程勘探前，工程管理单位应尽可能收集水库大坝已有的地质资料、设计资料、施工记录和水库运行中各种监测、险情、病害位置及病害处理、区域地震等资料。在地质勘探单位、鉴定承担单位熟悉资料的情况下，由工程管理单位牵头，三家一起阅读、分析、消化资料，尤其要着重针对隐患工程的病因分析，特别是与地质有关的病因必须全面深入分析，大致判明工程运行的条件和存在大坝安全运行隐患的地质成因，形成一致看法统一观念才可能有的放矢地去开展工程地质勘探工作，布置并实施必要的地质勘探，为工程安全鉴定提供可靠的勘探资料。

2.2 现场核实有关资料及布孔

对所收集的各种基础资料，工程管理单位、地质勘探单位、鉴定承担单位应组织有关人员通过现场踏勘进行复核，确认工程的隐患位置、规模等。针对基础资料缺失和工程安全隐患等问题，地质勘探单位现场说明布置探孔位置及数量的目的，经现场探讨确认地质勘探方案。如:莆田东方红水库主坝为黏土心墙堆石坝，1969年5月基本建成，同年6月，库水位为70.0m时，主坝桩号0+220高程55.00m(坝脚)发现集中漏水，经过1971年、1996～1998年和2004年三次灌浆处理，虽然集中漏水量有所减少，但集中漏水现象仍存在，当库水位为71.00m时，该处漏水量为14.30m3/d。2012年年初，在确认水库安鉴地质勘探方案中，地质勘探单位和鉴定承担单位就该问题根据该处原施工地质资料，分析了可能导致该处渗漏的原因，根据分析的结果确定布设1孔方案，探明了该处地质与集中漏水的关系。

2.3 安全鉴定勘探思路与要求

安全鉴定阶段地质勘探的思路:工程无隐患，探明运行条件;工程存在安全隐患，依据工程隐患成因，探明隐患与地质的关系。

2.3.1 水库工程常见的主要隐患

受运行条件、地理、地质条件等影响，各水库工程存在各种各样的隐患。根据我省大坝工程安全鉴定以来的资料归纳，主要隐患有:ⓐ建库前库岸已产生一定的位移或滑塌且未进行处理。工程运行中，由于地下水环境发生改变而加剧其不稳定性，造成库岸不稳定;ⓑ由于碾压不够和填筑土含水量偏高，造成大坝沉降问题;ⓒ坝体填筑密实度达不到要求且坝段间施工缝自坝底至坝顶均未作碾压处理或处理不当，导致土石坝裂缝;ⓓ大坝防渗体的空隙过大或穿坝涵洞及其他构筑物差异变形产生的渗漏缝隙，引发土石坝渗透稳定问题;ⓔ基础松散岩土孔隙、断层软弱破碎带、软弱破碎夹层和岩溶洞穴存在所引起的坝基渗透稳定问题;ⓕ溢洪道山体高边坡过陡，造成滑坡影响泄洪安全;ⓖ挑流鼻坎的尺寸不满足滑动稳定、倾复稳定和允许的基础应力要求;ⓗ土质溢洪道陡坡的护砌厚度不满足滑动安全。

2.3.2 安全鉴定地质勘探

安全鉴定地质勘探应根据工程实际情况，开展库区地质、坝体和坝基勘探、输水涵洞地质勘探和溢洪道工程地质勘探工作。

2.3.2.1 库区地质勘探

库岸在工程蓄水前期已产生一定的位移或滑塌，在建水库时未进行处理，蓄水后，由于地下水位的变化而加剧库岸不稳定性，尤其是近坝不稳定体，对水库的安全影响最大。库岸地质勘探不管是否存在隐患，都要进行勘察，尤其是要对近坝库岸的潜在危险进行研究。勘探方法一般采用地质测绘和槽坑探的地表研究以及必要的工程钻探。

2.3.2.2 坝体工程地质勘探

了解大坝坝体心墙、代替料、砂砾料等各填筑区的现状情况，以及裂缝位置、宽度、性状;渗漏通道、范围、性质;滑坡体范围、滑移面宽度、性状等相关问题。对于不同水库的隐患，应针对隐患情况，选择合适的勘探手段和测试方法，勘探点的间距视需要而定;勘探范围布置勘探点及勘探点的间距参照《水利水电工程地质勘探规范》(GB 50487—2008)和《中小型水利水电工程地质勘探规范》(SL 55—2005)所规定的要求布置。

2.3.2.3 坝基工程地质勘探

在分析前期相关工程地质勘探成果的基础上，通过地质踏勘，了解工程区地形条件，调查施工和运行期间的坝基险情及隐患，查明坝基清基情况和坝基工程地质条件，分析坝基工程地质问题，评价坝基工程地质问题对坝基渗流稳定的影响程度。如:断层的规模、填充物、软弱夹层的厚度等地质隐患对工程渗流及沉陷影响程度。采用的勘探手段和测试方法以及勘探范围和勘探点间距可参照《水利水电工程地质勘探规范》(GB 50487—2008)和《中小型水利水电工程地质勘探规范》(SL 55—2005)所规定的工程地质勘探的要求。

2.3.2.4 输水涵洞地质勘探

通过管内检查、工程钻探手段，以及标准贯入试验、土工试验和注水试验等测试方法，查明涵管位移和裂缝状况，评价管周坝体土的渗透稳定性和抗冲稳定性。输水涵洞漏水造成涵洞(管)周边坝体地质边界条件改变，所形成的大坝安全隐患更加隐蔽。有资料和工程实际表明，输水涵洞周边的地质问题在安全鉴定中往往容易忽视，从而造成坝体因地质隐患垮坝。故在安全鉴定中，输水涵洞地质问题要引起重视。

2.3.2.5 溢洪道工程地质勘探

工程地质勘探是在分析前期相关工程资料的基础上，结合运行中出现的隐患部位，如:溢洪道山体高边坡陡而且山体存在渗漏现象，需探明该边坡地质情况，判断山体是否稳定。勘探方法一般采用地质测绘、钻探、槽探等地质勘探手段，通过标准贯入试验、动力触探试验、岩土试验、压(注)水试验等观测手段对溢洪道地基进行工程地质勘探。

3 结语

水库大坝的失事绝大部分都因坝体地质隐患造成，故在安全鉴定工作中要提升水库大坝地质勘探的权重。安全鉴定阶段的地质勘探，要明确思路，探明工程运行条件和造成隐患的地质因素，并有所侧重。大坝和溢洪道出现工程安全隐患易发现，针对存在问题进行勘探容易做到;而输水涵洞漏水造成大坝安全隐患更加隐蔽，需要引起安全鉴定各方的重视。同时，在实际工作中，地质勘探部门要总结勘探输水涵洞周边地质勘探经验，以提高土石坝安全鉴定精度。■