赤泥尾矿库溃坝抢险勘察工作要点浅析

刘念新，盛 超

（西北有色勘测工程有限责任公司,陕西 西安 710038）

1 溃坝后场地情况

受连续暴雨等极端天气的影响,某赤泥尾矿库库区发生地质灾害,从而引发该赤泥尾矿库初期坝中部至左坝肩段发生溃坝。溃坝段宽度240 m左右,其中初期坝坝体发生变形段宽度约为140 m（图1）,坝体破坏赤泥滑出坝体段宽度约为100 m（图2）。左、右坝肩均产生多道贯穿坝体的裂缝（图3、图4）。坝内赤泥滑入下游沟谷约1.8 km。

图1 初期坝破坏变形图

图2 赤泥滑出图

图3 右坝肩裂缝图

图4 左坝肩裂缝图

坝体上裂缝发育（图3、图4）。

坝内赤泥采用干排法堆积,但由于强降雨影响,坝内赤泥含水率较大,大部分区域赤泥为软塑、流塑状（图5）,局部区域有积水（图6）。

图5 坝内赤泥

图6 右坝肩上游局部区域有积水

发生溃坝事故后,坝内赤泥滑入下游沟谷严重影响库区周边单位和居民的正常生产、生活。急需采取有效的修整坝体和处理赤泥的工程措施。此时,赤泥尾矿库的抢险勘察就尤为重要。

2 勘察任务

根据现场情况,应业主要求勘察任务如下：

1）查明当前状况下坝体和库区赤泥的物理力学性质及工程特征；

2）查明现有坝体及库区浸润线的高度及对坝体稳定性的影响；

3）根据选定的计算参数,进行二维条件下坝体现状的稳定性评价及渗流稳定性评价；

4）勘察成果满足坝体治理设计需要；

5）提出有效的赤泥尾矿库坝体的修整建议；

6）10 天内提交初步勘察结论,15 天提交正式勘察报告。

该勘察项目的任务中,工期是整个勘察项目的重中之重。因此在保证安全和质量的前提下,整个项目的勘察工作都围绕缩短工期这个核心问题来进行。

3 勘察工作的实施

接到勘察任务后,首先组织技术人员对库区勘察场地进行踏勘,并安排专业技术人员对整个库区进行工程测绘。通过踏勘对场地环境进行整体认识,初步拟定勘探线和原位测试的位置,并重点记录场地内地形环境复杂的区域。然后根据相关规范要求编制勘察方案。具体勘察方案如下：

1）为查明坝体和库区内赤泥的物理力学性质及工程特征,布置4 条勘探线,共计27 个勘探点；

2）在坝体碾压粉质粘土和库区赤泥中进行标准贯入试验约120次,在坝体碎石土中进行重型动力触探试验约140 次；在库区表层赤泥中进行十字板剪切试验70 次；

3）在钻孔中取原状土样约240 件,分别进行常规试验200 件,固结快剪试验200 组,饱和快剪试验20 组,三轴剪切试验24 组,渗透试验12 组,土质和水质腐蚀性分析各3 件；

4）库区、坝体及周边环境的详细地质调查并进行工程地质填图和地质点的编录。

勘察方案编制完成后,制定勘察工期保证措施和勘察质量保证措施。保证措施主要包括技术、人员、机械设备三个方面。

①在开工前,项目部全员进行技术交底,重点阐述取样、原位测试的技术要求。勘察作业期间,在保证勘察人员、设备安全的前提下,严格执行规范、勘察方案中的技术要求。

②人员保证措施 根据勘察方案合理安排项目部成员并分组管理。根据实际需要将所有人员分为钻探组、原位测试组、后勤保障组。钻探组主要负责钻机钻探取样、孔内原位测试和钻机机械维修保养工作。原位测试组负责十字板剪切试验、地质环境调查和地质填图工作。后勤保障组负责与业主联系、协调解决现场工作难题、岩芯土样的运输和勘察作业人员的日常生活安排。每组选出组长,组长合理分配组内详细工作事宜。组长均由项目负责统一领导安排工作。各组同时展开组内工作。

③ 机械设备保证措施 根据勘察方案和勘察工期合理安排机械设备进场。在估算钻机设备数量时,酌情增加1~2 台钻机设备。钻机设备入场时,检查设备禁止带病作业。对于场地地形环境复杂的区域,请业主安排大型机械配合修路和搬运钻机设备。

为保证工期,地质环境调查、原位测试（十字板剪切试验）和钻探工作同时进行。在钻机设备无法到达的区域布置多个勘探点进行原位测试（十字板剪切试验）,及时整理勘察资料。

钻探中取得的土样按勘察方案填写送样单,分批次送往试验室进行试验,在开展钻探工作的同时进行室内试验。试验结果及时反馈,再由勘察技术人员整理实验结果,编写资料。

4 勘察中遇到的问题及解决方案

实际勘察工作中按照勘察方案,于坝体两侧库区共布置4 条勘探线,其中1-1、2-2、4-4 勘探线上钻孔均布置在坝体及较干燥、可塑状态的赤泥上,个别钻孔采用大型挖掘机配合修路后顺利施工。

由于3-3 勘探线布置在溃坝区域,该区域表层主要为含水率较高的赤泥,钻机设备无法直接到达设计孔位进行施工。针对此情况,安排有经验的钻机机长每日对设计孔位区域进行踏勘,调查场地情况,再根据实际情况拟定钻机设备入场方案。最后确定的钻机入场方案有2 个。

方案一：由业主筹措几百个铁皮汽油桶,并安排机械、人员利用汽油桶铺设钻探施工便道（浮桥）。在铺设便道前,制定详实的施工方案和安全应急预案,确保作业人员、设备的安全。在铺设便道和勘察作业期间,安排专人进行安全巡查。

方案二：使用现场大型推土机修整出施工便道,在便道上铺设木板,钻机在木板上行走就位、钻孔。在铺设便道时,安排专人进行安全巡查。

方案比选：方案一实施时难度较大,耗时较长,耗材较难准备齐全,实施费用较大。在铺设完成的施工便道（浮桥）上钻机施工难度较大。但方案一能将便道（浮桥）铺设至大型设备无法到达的区域。相对于方案二,方案一能更好地让钻机等勘察设备进入场地条件差的勘察区域进行作业,尤其是水面、软泥等区域。

方案二相较于方案一实施难度较小,耗时短,耗材容易备齐,实施费用小,铺设的施工便道更平坦更宽,钻机钻探难度相对较低。方案二实施时局限性较大,只能在较干、较硬的赤泥上实施。

由于方案二的投入较小、耗时短,相对安全可靠,并结合勘察场地的实际情况,该项目在施工中优先选取了方案二,方案一为备选方案。

方案二实施中,采用大型挖掘机修整进入库区的施工便道（图7、图8）,再采用大型推土机推平施工便道。于局部较软区域铺设木板,履带式钻机由施工便道到达设计孔位进行钻探作业（图9、图10）。由于库区内的赤泥较软,钻探作业时发生沉陷。在较严重的区域,先撤出钻探人员和设备。搭建钻探作业平台完成后,再安排钻探人员和设备进入该区域进行勘察工作。钻探、原位测试、取样作业完成后,钻机及时撤出赤泥库区。

图7 大型挖掘机修整施工便道

图8 大型推土机修整施工便道

图9 进行钻探作业的钻机

图10 钻探岩芯图

虽然勘察工作遇到了不少困难和问题,最终整个项目的勘察工作顺利完成,将最后一批岩芯土样送往实验室进行土工试验。撤场后于室内进行资料的整理,编写勘察初步结论和勘察成果报告。

5 结语

赤泥库坝体抢险加固勘察项目是一个抢险性项目,工期紧、场地情况复杂。面临困难时,全体参与人员群策群力,采取有效的施工措施,最终顺利及时的完成了勘察工作。

针对抢险类勘察项目,应先对场地进行详细的踏勘,记录场地中环境条件恶劣的地段。在踏勘的同时初步拟定勘探线、勘探点的布置方案。踏勘结束后,根据规范、业主要求、现场环境条件制定详细、符合技术要求的勘察方案。然后对场地中环境条件恶劣的地段制定多种有针对性的、切实可行的施工措施以保证勘探作业的顺利进行。在施工措施实施前,认真进行方案比选,选取最易执行的、最可行的措施和备选措施与业主沟通,在业主的配合下实施施工措施。在实施中,要时刻注意人员、机械设备的安全。最后确保顺利完成勘探作业,向业主提交成果报告。