保定中小河流工程地质勘察工作方法探讨

任焕强，贾占军，刘 伟,2

（1.保定市水利水电勘测设计院，河北 保定 071051；2.保定市江河水利咨询监理有限公司,河北 保定 071051）

保定地区中小河流堤防大部分建于20世纪50～60年代，建设初期未做工程地质勘察工作，普遍存在防洪标准低、密实性差、抗冲刷能力差、堤身单薄、堤基渗透稳定不满足要求或岸坡稳定性差等问题。

河道治理工程属于综合性水利工程，没有专门的工程地质勘察规范可依。随着近几年大量河道治理工程项目的逐步实施，规范中小河流治理工程勘测设计工作尤为重要，水利部于2011年1月6日颁布了《中小河流近期治理工程初步设计指导意见》，地质勘察应以规程、规范为基础，结合本地区河道管理地质勘察工作的经验，对勘察过程中常见的问题进行了探讨，并提出了针对性建议。

1 地质勘察阶段划分

中小型河道治理工程地质勘察阶段的划分，原则上应与设计阶段相适应。

1.1 中等或简单地质条件河道

可不细分勘察阶段，按初步设计阶段精度一次性完成。

1.2 地质条件比较复杂的河道

首先进行可行性研究阶段地质勘察，在搜集已有地质资料的基础上可适当简化外业勘察工作，布置少量钻探或坑探。

2 地质勘察工作布置

河道属线性工程，往往涉及山区、山前平原或内陆平原，工程地质条件差异较大。应根据地质复杂程度进行针对性地质勘察，避免生搬硬套有关规程及规范。

2.1 山区中小河流

2.1.1 其地层岩性复杂，厚度变化较大，多以砂卵石、碎石土、基岩为主

一般地段以地质调查及坑探取样为主，闸、坝等建筑物地段布置工程地质钻探，并依托勘探孔形成1～2个地质剖面线。

2.2 平原中小河流

2.2.1 第四系地层沉积较厚，堤防或护岸工程沿工程线路布置地质剖面线

勘探点不必均匀布置，最大间距500m，如果区间有穿堤建筑物可一并布置，地貌、地质条件复杂地段应适当加密钻孔；地质条件简单且不存在工程地质问题的河段还可适当放大钻孔间距；已有堤防钻孔应尽可能沿堤顶布置，以查明堤身地层岩性、密实性、均匀性及有无孔洞等地质缺陷。

靠近河床险工段的钻孔至少深入至深泓点以下3～5m，以满足计算冲刷深度或渗透稳定要求；远离河床部位岸坡及堤防受河流影响较小，钻孔深度可适当减小，深入至堤基以下5～10m或堤身高度的1.0～1.5倍；堤内、堤外靠近取土坑、采砂坑地段属险工地段，容易产生堤基渗透破坏，钻孔深度应超过坑底3m以下。

为了验算河道冲刷深，需沿河滩地或河床布置探坑，探坑深度不宜小于1.5m，人工采取具有代表性的扰动样。

2.2.2 小型河流两堤间距较窄，横向工程地质条件变化不大

地质纵剖面线钻孔可布置在河道一侧，亦可沿两侧交错布置，初设阶段沿河道方向钻孔间距控制在500m以内。

4 工程地质分段

有些河道治理勘察报告没有进行工程地质分段，不管线路多长，对治理河段整体进行工程地质评价，这是不可取的，不同地段工程地质条件的差异性是客观存在的。常用的工程地质分段方法有以下2种：

4.1 地层结构分段法

地基岩土主要包括粘性土、砂性土、粗粒土和基岩。根据沿线地层结构及成因类型特征，分为单层结构、双层二元结构、多层混合结构，如壤土单层地基段、壤土及砂壤土双层地基段、粘砂砾多层地基段等。一般以地基影响范围内的岩性组合特征进行划分，如果划分深度范围太大，地质分段容易产生混乱，且工程地质评价缺乏针对性。

地质分段一般从上游至下游按里程桩号进行划分；也可不完全按桩号顺序，将地质结构及工程地质条件相似的地段分为同一地质段，这样可使勘察报告描述清楚而避免重复。

4.2 工程地质问题分段法

常见工程地质问题主要有：渗透变形、沉降变形、崩岸、滑塌等。堤身的险情主要为滑坡、散浸、管涌、堤身单薄等。由于堤身属水工建筑物，工程地质分段主要是针对堤基而言，根据工程地质问题的严重程度，具体可划分为稳定堤基（岸坡）段、稳定性较差堤基（岸坡）段、不稳定堤基（岸坡）段，具体还可根据问题类型细分：“渗透变形不稳定堤基段”，“滑塌不稳定岸坡段”，“抗冲稳定性较差岸坡段”等。

上述两种分段方法直观、简单、适用，在实际工作中得到了广泛应用，具体采用哪种方法较好还要具体分析，笔者认为工程地质问题较少或不严重的河道治理工程可采用地层结构分段法，反之宜采用工程地质问题分段法。

5 地基处理措施

5.1 软土持力层地基

对已建堤防工程影响不大。经过多年运行基本稳定，但对于闸、坝或护岸工程来说，地基过度变形或不均匀沉降容易造成建筑物结构性破坏，建筑物主体开裂或倾斜大部分是由于地基处理措施不到位或建筑物基础型式不当造成的。

5.2 可液化的砂土或少粘性土地基

对7°及以上地区的水闸建筑物采取处理措施是必要的，常采用加密法或换土法，但对堤防及护岸工程危害性较小，可简化处理或不处理。

5.3 浅层强透水地基

在闸坝地基、堤外低洼地段的堤防产生渗透破坏的可能性较大，可采用粘性土截水槽及其他垂直截渗的方法，其他地段一般不做处理。

6 天然建筑材料勘察

6.1 土料场位置确定

河道治理工程需要大量土料、砂料，原则上应依据规范要求进行初查和详查，但在初步设计阶段往往难以确定土料场具体位置，或在后期实施过程中由于种种原因改变土料场位置，造成前期土料场勘察资料的浪费。笔者认为，初设阶段土料场勘察精度可适当降低，待施工图设计阶段或施工阶段再补充必要的取样试验工作。

6.2 天然建筑材料就近取用

过去修筑堤防一般沿河道外侧取土，但由于需要占用大量耕地，现在实施难度越来越大；为了不占或少占耕地和节省投资，长年干枯的河道，地下水位埋深较深的宽浅河道，应优先考虑在堤内河滩地或河床取土。迄今为止，北方大部分平原河道砂土已被开采，仅有少量砂土还可直接取用，有些河段已开采至下部稳定土层，如果沿途有土料场可直接利用，应注意取土区与堤防之间要留出安全距离，采深不宜过大，以防改变原来河流态势。另外，地下水埋深较浅的河道或堤间距较小的河道不宜在堤内取土。

6.3 材料外购

如果工程区附近缺少合适的天然建筑材料，可采取外购方式，并提出天然建筑材料性质、用量及质量指标。

7 物理力学参数

抗剪强度是堤身、岸坡抗滑稳定计算的基本参数之一。有些勘察报告只提供直接快剪强度，按照堤防工程设计规范要求，稳定计算需要的抗剪强度指标包括直接快剪、直接慢剪、固结快剪、三轴剪等强度指标。实际工作中由于慢剪及三轴剪试验繁琐应用较少，一般多采用直接快剪和饱固快剪强度，用于简化计算不同工况下的堤防及岸坡抗滑稳定安全系数。

地基承载力是闸坝等建筑物及护岸基础设计的重要依据。如果勘察期间地下水位较低，则地基土含水量及液性指数试验值偏低，砂土或少粘性土标准贯入击数偏大，以此确定的地基承载力亦明显偏高，考虑到河道行洪期高水位工况，湿土地基承载力明显降低，应结合临近工程经验对地基承载力进行适当折减。

8 结语

相对水库除险加固、隧洞等水利工程而言，河道治理工程地质勘察难度不大，但具有较大的灵活性，地质工作者应认真理解《指导意见》关于工程地质工作的内容及要求，参照相关规程、规范，针对每一项工程的特征及其工程地质条件，制定切实可行的地质勘察方案，防止地质勘察不清，或过度勘察造成浪费。地质评价内容要结论明确、重点突出、建议合理，为河道治理工程设计及施工提供可靠的基础地质资料。

［1］水利部.中小河流近期治理工程初步设计指导意见［Z］.2011.

［2］SL188—2005，堤防工程地质勘察规程［S］.

［3］SL55—2005，中小型水利水电工程地质勘察规范［S］.

［4］贺立新，左重辉.中小河流治理地质勘察与工程设计若干问题思考［J］.湖南水利水电，2011（6）.

［5］张晓兰.我国中小河流治理存在的问题及对策［J］.水利发展研究，2005（5）.