堤防工程设计规范和工程地质勘察规程中几个问题的探讨

余侃柱

（甘肃省水利水电勘测设计研究院 甘肃兰州 730000）

1 问题的提出

中华人民共和国国家标准《堤防工程设计规范》（GB50286-98）（以下简称“98规范”），1998年10月15日起施行，适用于各类新建、加固、扩建、改建堤防工程的设计。中华人民共和国水利行业标准《堤防工程地质勘察规程》（SL 188-2005）（以下简称“2005规程”），2005年7月1日起实施，适用于江、河、湖、海的1级、2级、3级堤防、穿堤涵闸、堤岸的工程地质勘察，江、河、湖、海的4级、5级堤防的工程地质勘察可参照执行。2005规程和98规范的颁布实施对我国堤防工程的勘察和设计工作起到积极重要的指导作用。笔者参与多项堤防工程的勘察、设计及评审工作，并与从事堤防专业的技术人员交流探讨，在项目实践过程中发现“98规范”和“2005规程”之间衔接和表达不一致，在使用规范和规程过程中地质人员与设计人员产生歧义或误解，在某些项目实施中遇到问题难下定论。本文根据项目实施中经验认识，提出几个问题肤浅的认识分析与更多的专业技术人员来探讨交流，以便在实际工作中全面深入地贯彻《98规范》和《2005规程》，精心勘察、精心设计堤防工程。

2 对几个问题的认识和探讨

2.1 颗粒级配曲线含义及表达

颗粒级配曲线，通常用半对数坐标，横坐标（按对数比例尺）表示某一粒径 d（mm），左侧纵坐标表示小于某一粒径的土粒的累计百分含量（不是某一粒径的百分含量），左侧纵坐标最下角为0%，左侧纵坐标最上角为 100%；右侧纵坐标最下角为100%，右侧纵坐标最上角为0%，与左侧纵坐标含义相反，表示大于某一粒径的土粒的累计百分含量（不是某一粒径的百分含量）。横坐标概念清晰，一目了然。往往在纵坐标上查取时把左、右坐标轴含义没有搞明白，左或右纵坐标含义不同查得级配曲线粒径的数值不同，相差较大。在堤防设计计算中需要d50、d85，尤其d85含义的理解和查取，在98规范附录公式A.2.1-1及D.2.2-2中，公式中粒径符号描述含义不甚清晰，容易引起歧义理解，往往d85与 d15混淆，对冲刷深度计算结果影响较大。只有明确坐标轴的含义，查取 d85才不会发生混淆，得出合理的计算成果。

2.2 “98规范”计算公式中涉及粒径值的分析3

“98规范”计算公式中涉及颗分粒径的符号含义与对应级配曲线粒径的分析见表1。从表1分析，这3个公式中均涉及从颗粒级配曲线中查取有关的粒径值，由于在 98规范式中含义与地质专业粒径值的表达描述不一致，使用过程中容易误解或歧义，引起计算的偏差，甚至导致错误的结论，这在工程实践中遇到不少。建议规范与规程符号的物理含义和量纲统一，应按规范规程术语标准含义或通用术语使各专业间认识统一，不会产生误解。这样地质专业从级配曲线查得所需粒径值，设计人员在计算使用中不致概念混淆，直接使用，不再在级配曲线查计算所需的粒径值。

表1 98规范计算公式粒径值含义分析与建议

表2 筑堤材料规范、规程质量指标要求对比

2.3 筑堤材料

筑堤材料98规范、2005规程、《水利水电天然建筑材料勘察规程》SL 251-2000、《堤防工程施工规范》SL 260-98规定质量指标对比见表2。工程地质专业按《水利水电天然建筑材料勘察规程》SL 251-2000进行勘察、试验、评价，对土料、石料、混凝土骨料是合适的，对砂砾料含泥量指标偏高（＞5%），可能引起填筑标准相对密实度和变形量指标偏低，需采取改进施工工艺、料源加工处理或改变堤身结构等措施。而对中小型河流上游、中游，堤防沿线河床、漫滩、阶地分布大量含漂石砂卵砾石或砂砾石、砂碎石，就地取材，作为堤身填筑料源储量丰富，而控制质量指标在规程里没有要求，按什么标准评价是经常遇到的问题，已建几十年大量工程实践证明，用砂卵砾石或砂砾石填筑，严格控制填筑标准和工艺，堤身完全满足稳定、渗流、变形等方面要求。笔者建议在规程里增加堤防填筑料源砂卵砾石或砂砾石质量指标要求，如粒径及级配、含泥量等，填筑标准用相对密实度值控制，或干密度控制。

2.4 堤防填筑标准

“98规范”填筑标准、《堤防工程施工规范》SL 260-98测试项目与计算公式见表3。粘性土堤现场施工检测用环刀法检测干密度容易做到，及时评价填筑质量是否符合施工图纸要求。土堤施工受就近取料等客观条件的限制，工段内土质和含水量的变化可能较大，且选择余地又较小，及时检测调整天然含水率和碾压参数。通过碾压试验验证能达到设计干密度即可，并不要求达到最大干密度。

表3 填筑标准及表达式

无粘性土土堤用相对密实度（Dr）评价无粘性粗颗粒土的紧密程度和检验指标。通过测定最大与最小孔隙比，或测定最大与最小密度后，运用公式计算而得，非直接测定。但是测定emax和emin的试验方法尚缺乏统一的标准，测定结果离散性较大。通过室内试验测定 ρmax、ρmin，对试验样品一般要进行适当的处理（对超过试验仪器的粒径按等量替代法进行替代或相似级配法等方法进行处理），试验结果有一定的近似性。现场测定填筑体干密度ρd采用灌砂法或灌水法，现场测定值往往大于室内试验值。试验样品代表性、压实设备的功率、试验环境、试验方法等方面存在诸多差异，即条件不同，ρmax、ρmin试验数值的结果差异较大，可比性较差。用现场检测干密度ρd和室内试验测定ρmax、ρmin，计算出压实后 Dr＞1。按孔隙比物理含义其值应为0～1间。这时含义和判断标准不适宜。填筑砂卵砾石或砂砾石现场测定大多数试验点测定成果满足98规范的要求。但现场需要测定3个参数ρmax、ρmin、ρd，而大量检测占用时间，影响施工进度，通过大量检测表明，满足不同级堤防填筑标准时，一般砂卵砾石干密度大于2.0g/cm3，Dr＞0.6，一般砂卵砾石干密度大于2.1g/cm3，Dr＞0.65，所以根据堤防的级别可用干密度作为控制和检验指标。因此笔者建议直接用干密度检验，简单易行，试验快捷方便，迅速检测出控制指标，判断施工质量是否符合质量要求标准。

2.5 允许不冲流速

98规范公式

式中V允——河床面上允许不冲流速（m/s），2005规程没有提出允许不冲流速V允概念及如何取值，在工程设计中V允取值按经验值或试验，不同地质体如含漂石砂卵砾石、砂砾石、碎石土、砂、粉质壤土、砂壤土、粘土、黄土、黄土类土、白垩纪～第三纪红层基岩软岩～极软岩强风化带等，堤基颗粒组成及结构，天然密实程度，水流速和水深，斜冲还是平冲，抗冲刷能力边界条件等不同，局部冲刷还是最大冲刷，影响因素较多，而在 98规范和 2005规程里没有明确怎样取值，是查表法、经验法、实验法、计算法，不同项目或同一项目不同技术人员可能取值不同，结果肯定相差较大。建议在修订时明确取值的方法及不同堤基如何取值。

3 结语

98特大洪水后，98规范和2005规程为我国江、河、湖、海堤等堤防设计及勘察起到非常重要的指导作用，不言而喻。“十二五水利规划”对我国中小型河流治理提出明确要求，如何正确理解和运用好规范及规程是地质工程师和水工工程师基本要求，是勘测设计单位及主管部门法律武器。规范及规程编制得科学严谨和可操作，才能使使用者掌握好，建设的堤防工程更加安全经济。笔者在本文所探讨的问题仅为计算中工程地质专业与水工专业之间经常遇到，容易出差错的问题，笔者的认识是肤浅的。建议根据实际情况和堤防技术的进步，工程实践的事例，修订98规范和2005规程时，对技术人员指导性和操作性更强，勘测设计单位在实施过程中才能深入领会贯彻执行。