堤防工程地質(zhì)勘察管理論文
時(shí)間:2022-06-28 08:24:00
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堤防工程建設(shè)的基礎(chǔ)是設(shè)計(jì),而設(shè)計(jì)的依據(jù)是地質(zhì),這是工程建設(shè)的常識(shí)性問題,不會(huì)有什么質(zhì)疑。然而在實(shí)際工作中卻往往并非如此。問題主要出在人們對(duì)堤防工程地質(zhì)勘察工作的片面理解或被一些假象所迷惑,走了兩個(gè)極端。一個(gè)極端是過高地要求地質(zhì)勘察能在“查明”工程地質(zhì)條件的同時(shí),“準(zhǔn)確”地提供設(shè)計(jì)需要的地質(zhì)圖件和堤基巖土體物理力學(xué)參數(shù),一旦在有限的勘探控制工作量之內(nèi)不能完全同時(shí)達(dá)到“查明”和“準(zhǔn)確”的要求時(shí),就立即降低了對(duì)地質(zhì)勘察工作的認(rèn)可和重視程度;另一個(gè)極端是我們的祖先在數(shù)百年乃至上千年來與洪水搏斗的歲月里修建的大量堤防工程,卻從來沒有進(jìn)行過任何地質(zhì)勘察工作,許多堤防工程至今也是安全的。這兩個(gè)極端,不同程度地影響著堤防工程地質(zhì)勘察工作的有序開展,在大規(guī)模的堤防工程建設(shè)中,難免存在這樣那樣的問題。為使堤防工程地質(zhì)勘察工作能夠科學(xué)、客觀、完整、系統(tǒng)地為設(shè)計(jì)提供可靠的地質(zhì)資料,我們有責(zé)任將近年來堤防工程地質(zhì)勘察工作中出現(xiàn)的若干問題展示出來,供同行們討論參考。
1堤防工程地質(zhì)勘察的過去與現(xiàn)狀
我國(guó)已建江河堤防工程總長(zhǎng)20余萬公里,98特大洪水后尚有大量堤防工程正在規(guī)劃建設(shè)中。許多已建堤防工程過去基本上沒有進(jìn)行過真正工程意義上的工程地質(zhì)勘察,更談不上各大江河湖海堤防工程系統(tǒng)化規(guī)范性的地質(zhì)資料的匯編與分析整理工作。正因?yàn)槿绱?,許多堤防工程在98特大洪水期間險(xiǎn)象環(huán)生,出險(xiǎn)堤段堤基的地質(zhì)條件沒有足夠的資料可供搶險(xiǎn)分析,為確保萬無一失,只能按最壞情況進(jìn)行搶險(xiǎn),其人力物力的巨大付出實(shí)在是不得已而為之;洪水期間上至中央下到地方的各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)以及全國(guó)人民的精神緊張程度和精力耗費(fèi)更是無法用實(shí)物價(jià)值去衡量。如此被動(dòng)局面,一方面是大自然教訓(xùn)人類的生動(dòng)一課,另一方面則是祖先給我們留下的世紀(jì)難題。
建國(guó)以來,隨著大規(guī)模工程建設(shè)的需要,工程地質(zhì)專業(yè)從無到有,日益發(fā)展壯大,成為國(guó)家工程建設(shè)不可缺少的重要基礎(chǔ)性專業(yè)。工程地質(zhì)勘察的法規(guī)性準(zhǔn)則也逐漸成熟與完善,與工程地質(zhì)相關(guān)的規(guī)程規(guī)范相繼出臺(tái),并結(jié)合工程實(shí)踐的反饋信息進(jìn)行修訂修編。水利部1997年2月了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)程》,編號(hào)SL/T188,同年5月1日起實(shí)施),這是我國(guó)堤防工程地質(zhì)勘察的第一部法規(guī)性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。而國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》,編號(hào)為GB50286-98,自1998年10月15日起施行)則是98特大洪水之后出臺(tái)的。特大洪水前后出臺(tái)的這兩部法定標(biāo)準(zhǔn)或許是歷史的巧合,也許是歷史的必然。巧合與必然都說明這樣一個(gè)事實(shí):工程地質(zhì)是工程建設(shè)的基礎(chǔ)和偵察兵,具有超前意識(shí)和預(yù)見性,信不信由你。
《規(guī)程》頒布前的堤防工程地質(zhì)勘察工作基本上沒有什么標(biāo)準(zhǔn)?!兑?guī)程》頒布后,地質(zhì)工作有規(guī)可循,有法可依。更為98特大洪水后大規(guī)模堤防建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。首次頒布此《規(guī)程》,與工程實(shí)際存在一些差異再所難免?!兑?guī)程》實(shí)施三年多來,主要存在三方面的問題,一是《規(guī)程》本身的實(shí)踐性與可操作性問題;二是地質(zhì)師對(duì)《規(guī)程》的理解程度與把握尺度;三是人們對(duì)堤防工程地質(zhì)勘察的認(rèn)識(shí)程度與理解程度。近兩年來,生產(chǎn)第一線的廣大地質(zhì)師對(duì)《規(guī)程》提出了許多好的意見和建議,我們?cè)诠こ虒彶檫^程中,也在逐漸地深化對(duì)堤防工程和《規(guī)程》的理解,力求較準(zhǔn)確地把握審查尺度,緊密地與工程實(shí)際相結(jié)合,避免教條和呆板地執(zhí)行《規(guī)程》中明顯與工程實(shí)際不相符合的條款,要求客觀地、創(chuàng)造性地應(yīng)用和執(zhí)行《規(guī)程》,同時(shí)也強(qiáng)調(diào)執(zhí)行《規(guī)程》的嚴(yán)肅性。
近年來,堤防工程地質(zhì)勘察工作基本上可以滿足堤防工程設(shè)計(jì)與施工的要求。隨著工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累和對(duì)堤防工程深層次的認(rèn)識(shí)與理解,一些具有全局性和普遍性的問題,迫切需要提出來進(jìn)行討論,以便引起足夠的重視。
2堤防工程隱患與險(xiǎn)情分類
2.1分類的意義與原則
堤防工程存在隱患出現(xiàn)險(xiǎn)情,導(dǎo)致大洪水時(shí)十分緊張。大規(guī)模的堤防工程建設(shè)正是針對(duì)隱患和險(xiǎn)情而提出來的“整險(xiǎn)加固”或“除險(xiǎn)加固”。顯然,對(duì)隱患和險(xiǎn)情實(shí)施科學(xué)分類,不僅是從實(shí)踐上升到理論的成熟過程,也為堤防工程的勘測(cè)設(shè)計(jì)工作明確了任務(wù),同時(shí)為“加固”工程指明方向,提供依據(jù)。
在分類之前,我們先給出險(xiǎn)情和隱患的定義:
險(xiǎn)情是指正在發(fā)生或發(fā)生過程中被搶險(xiǎn)保住了的事故堤段,具有直觀性,措施明確性等特點(diǎn)。針對(duì)險(xiǎn)情,需要分析出險(xiǎn)原因,界定險(xiǎn)情性質(zhì),預(yù)測(cè)再次出險(xiǎn)的可能性,落實(shí)工程措施,確保大堤安全。
隱患是指尚未發(fā)生或可能將要發(fā)生險(xiǎn)情的事故堤段,具有隱伏性,隨機(jī)性,再生性等特點(diǎn),更需要技術(shù)人員的分析判斷,以便對(duì)癥下藥,采取措施消除隱患。
險(xiǎn)情與隱患有明顯區(qū)別但又并沒有嚴(yán)格的界線,往往在險(xiǎn)情中存在著隱患,在隱患中孕育著險(xiǎn)情。辯證地看,險(xiǎn)情是隱患發(fā)展到一定程度后的質(zhì)變或必然結(jié)果,隱患是潛藏著的險(xiǎn)情。從過程時(shí)態(tài)來看,險(xiǎn)情是現(xiàn)在進(jìn)行時(shí)或過去完成時(shí)態(tài);隱患是過去、現(xiàn)在和將來組成的全過程時(shí)態(tài),或單個(gè)過程時(shí)態(tài)。
本文分類的原則主要體現(xiàn)在:水工建筑物(堤身、穿堤建筑物)與天然地質(zhì)體(堤基)區(qū)別開來,出險(xiǎn)堤段和存在隱患的堤段與非出險(xiǎn)堤段和不存在隱患的堤段區(qū)別開來,再按險(xiǎn)情和隱患的性質(zhì)進(jìn)一步細(xì)化,作為指導(dǎo)后續(xù)工作的綱要。
2.2堤防工程險(xiǎn)情分類
按出險(xiǎn)部位可分為堤基險(xiǎn)情、崩岸險(xiǎn)情、堤身險(xiǎn)情和穿堤建筑物險(xiǎn)情,這是出險(xiǎn)時(shí)首先要明確的基本類型。前兩類與地質(zhì)條件直接有關(guān),后兩類與地質(zhì)條件間接有關(guān)??蛇M(jìn)一步劃分如下:
(1)與地質(zhì)條件與河勢(shì)演變均有關(guān)系的險(xiǎn)情:崩岸險(xiǎn)情,具有可預(yù)見性、直觀性、發(fā)展性和多變性特征。
崩岸類險(xiǎn)情多發(fā)生在河流凹岸迎流頂沖或深弘逼岸區(qū)段,地質(zhì)條件往往是抗沖刷能力較差的細(xì)砂類土或粘性土。由于河水位與河勢(shì)流態(tài)的變化關(guān)系,有的崩岸險(xiǎn)情并不發(fā)生在洪水期(高水位)而是在退水期(低水位),因此可以進(jìn)一步將崩岸險(xiǎn)情分為洪水期崩岸險(xiǎn)情和枯水期崩岸險(xiǎn)情,前者搶險(xiǎn)緊張,后者可以從容對(duì)待。
(2)與地質(zhì)條件直接有關(guān)的險(xiǎn)情(主要為堤基險(xiǎn)情,包括穿堤建筑物地基險(xiǎn)情):堤基滲透破壞險(xiǎn)情、堤基滑動(dòng)破壞險(xiǎn)情和堤基沉降破壞險(xiǎn)情等。
堤基滲透破壞險(xiǎn)情具有一定的隱伏性,往往不易準(zhǔn)確判斷,洪水期發(fā)生的滲透破壞實(shí)例與理論計(jì)算有較大出入。另外,還需注意將承壓水性質(zhì)的滲透破壞與堤基接觸沖刷或砂性土堤基滲透破壞區(qū)別開來,因?yàn)闈B透破壞機(jī)制不同,工程措施當(dāng)然也不一樣。
存在滑動(dòng)或沉降破壞險(xiǎn)情的堤段,堤基大多分布有軟弱土層,土體抗剪強(qiáng)度低,壓縮系數(shù)大;另一類滑動(dòng)或沉降破壞是隨著崩岸險(xiǎn)情而產(chǎn)生的,此類險(xiǎn)情危害最大,搶險(xiǎn)最困難。此外,堤基內(nèi)或堤基外可能存在陡坎或堤坡太陡,或堤身填筑施工速度太快,都可能出現(xiàn)類似破壞。
以上險(xiǎn)情實(shí)際上也就是我們通常要求界定明確的堤防工程的三大主要工程地質(zhì)問題:崩岸、滲透破壞、滑動(dòng)或沉降破壞。
(3)與地質(zhì)條件基本無關(guān)或關(guān)系不大的險(xiǎn)情(主要為堤身險(xiǎn)情):堤身滲透破壞險(xiǎn)情(與堤身質(zhì)量有關(guān),如堤身土體的密實(shí)程度、填筑土體的滲透性質(zhì)和堤身單薄等)、堤身滑動(dòng)破壞險(xiǎn)情和堤身沉降破壞險(xiǎn)情等。
2.3堤防工程隱患分類
按隱患存在的部位可分為:堤身隱患、穿堤建筑物隱患和堤基隱患。
按隱患的性質(zhì)可分為:常規(guī)性隱患和特殊性隱患。
常規(guī)性隱患:堤身單薄,堤坡太陡,填筑質(zhì)量差,填筑體中存在砂性土夾層,有明顯的堤身裂縫等。與地質(zhì)條件直接有關(guān)的主要為堤基類隱患(包括穿堤建筑物地基)。例如上覆粘性土層薄,或本身即為砂性土堤基(包括淺層砂性土透鏡體),存在滲透破壞的可能性;堤基有軟弱土層分布,存在滑動(dòng)穩(wěn)定問題。
常規(guī)性隱患具有直觀性和可檢測(cè)性,隱患的分析和工程處理措施都較為明確,一般情況下可以通過常規(guī)性的堤防工程維修加固予以消除。
特殊性隱患:進(jìn)一步可分為隨機(jī)性隱患(堤身或堤基隨機(jī)分布有生物洞穴、植物腐爛物等)、再生性隱患(生物洞穴類隱患具有再生性)、人類活動(dòng)留下的隱患(例如城市區(qū)與堤外江河相通的早已被廢棄了的各類排泄管道,工程勘探留下的封堵不合格的鉆孔等)以及地質(zhì)條件不明的堤基隱患等等。
特殊性隱患規(guī)律性差,檢測(cè)困難,在洪水期一旦演變成險(xiǎn)情,其突發(fā)性質(zhì)增加了搶險(xiǎn)難度。
2.4險(xiǎn)情和隱患與堤型之間的關(guān)系
堤防工程的主體~防洪大堤,絕大多數(shù)為就地取材填筑的土堤類型,由于筑堤的歷史條件、筑堤材料、自然環(huán)境等等因素復(fù)雜,為后人留下了長(zhǎng)期隱患,洪水期險(xiǎn)情不斷,令人心驚。鑒于土堤存在的這些問題,近年來一些城市區(qū)的堤防工程比較傾向于改土堤為混凝土防洪墻(堤)?;炷翂梢曰九懦躺黼[患和險(xiǎn)情,但卻增加了堤基的出險(xiǎn)負(fù)擔(dān)。一是堤基的受力條件發(fā)生了較大變化,原來的土堤是大面積分布荷載,混凝土墻改為集中荷載;二是堤基較長(zhǎng)滲徑變?yōu)樗^集中的較短滲徑。混凝土墻顯然對(duì)堤基地質(zhì)條件提出了更高的要求,這是地質(zhì)工作需要重視的。
另一方面,險(xiǎn)情和隱患與堤防工程的擋水性質(zhì)在很大關(guān)系。例如一些丘陵山區(qū)城市堤防工程,其擋水性質(zhì)為暴漲暴落,遠(yuǎn)不能與長(zhǎng)江中下游堤防工程高水位較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行情況相提并論,其險(xiǎn)情和隱患的性質(zhì)也是有差別的,需要區(qū)別對(duì)待。而《規(guī)范》中只是對(duì)堤防工程的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)有所規(guī)定,并沒有對(duì)反映出險(xiǎn)情和隱患與等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系,需要由有經(jīng)驗(yàn)的地質(zhì)師和設(shè)計(jì)師根據(jù)具體情況去理解與把握。
3堤基工程地質(zhì)分段
3.1堤基工程地質(zhì)分段存在的問題
自然界的地質(zhì)條件千差萬別。堤防工程是長(zhǎng)距離線狀工程,跨越了不同的地質(zhì)單元,不進(jìn)行分段分類區(qū)別對(duì)待顯然是不行的。堤基工程地質(zhì)分段又稱堤基工程地質(zhì)分類。在實(shí)際工程中,一些勘測(cè)設(shè)計(jì)單位不進(jìn)行工程地質(zhì)分段,或分段不合理,或即便是進(jìn)行了地質(zhì)分段,但其巖土體的物理力學(xué)參數(shù)又不進(jìn)行分段統(tǒng)計(jì)分析,工程地質(zhì)條件明顯不同的堤段沒有區(qū)別開來。還有一些堤基工程地質(zhì)分段的結(jié)果不同程度地存在自相矛盾性,對(duì)工程設(shè)計(jì)和工程措施的選定缺乏針對(duì)性。當(dāng)然,更多的情況是工程地質(zhì)分段的合理性與科學(xué)性不足。
例如某設(shè)計(jì)院參加過大量堤防工程地質(zhì)勘察,有豐富的堤防工程地質(zhì)勘察經(jīng)驗(yàn),他們進(jìn)行堤基工程地質(zhì)分段所考慮的因素有:上覆粘性土層的厚度、外灘寬度和歷史險(xiǎn)情等,將堤基分為工程地質(zhì)條件好、較好、較差和差四個(gè)等級(jí)。如此分段其大原則沒有什么問題,但對(duì)于一些特殊組合則不易明確。例如,某堤基段其上覆粘性土層足夠厚,堤內(nèi)也沒有任何險(xiǎn)情,但堤外無灘,受水流沖刷崩岸嚴(yán)重,是典型的險(xiǎn)工險(xiǎn)段。將這種堤段分成工程地質(zhì)條件差或較差都不一定合適。因?yàn)槌霈F(xiàn)的險(xiǎn)情不是堤基本身的工程地質(zhì)條件差,而是堤外腳受水流沖刷產(chǎn)生的崩塌或塌滑,且在不同水位條件下其險(xiǎn)情不同,與江河水流及河勢(shì)變化都有關(guān)系。顯然,崩岸類險(xiǎn)工險(xiǎn)段在堤基工程地質(zhì)分段時(shí)應(yīng)結(jié)合河勢(shì)水流特征單獨(dú)進(jìn)行分類,以便于有針對(duì)性考慮工程處理措施。例如對(duì)某一類崩岸問題,拋石護(hù)腳是有效的,而另一類崩岸問題或許要與“丁壩”挑流改變流態(tài)相結(jié)合才能從根本上解決問題,或者無建“丁堤”的條件,則需考慮“樁”、“籠”等工程措施。
另一方面,對(duì)于堤基工程地質(zhì)條件用“好”與“差”來評(píng)價(jià),其針對(duì)性不強(qiáng)。例如,存在滲透破壞的堤基劃為工程地質(zhì)條件差,而實(shí)際上可能此類堤基的承載能力和抗滑穩(wěn)定性都是很好的,如砂性土堤基。又如淤泥質(zhì)土類堤基,其承載能力和抗滑穩(wěn)定性差些,但滲透系數(shù)卻很小,抗?jié)B條件是好的。如此等等,用常規(guī)的工程地質(zhì)條件好或差來評(píng)價(jià),都存在明顯的矛盾。
目前各勘測(cè)單位自行制定的堤基工程地質(zhì)分段原則,基本上是以工程地質(zhì)條件為基礎(chǔ),再考慮一些自然因素和工程因素,筆者認(rèn)為這種分段法的思路源自于常規(guī)的工程地質(zhì)分類法,跳不出傳統(tǒng)思維的約束,不能較好地適應(yīng)堤防工程的實(shí)際,需要探索新路。
3.2堤基工程地質(zhì)分段
我們?cè)谶M(jìn)行傳統(tǒng)意義上的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)時(shí),通常從工程地質(zhì)條件出發(fā),結(jié)合工程建筑物特點(diǎn),界定出主要工程地質(zhì)問題。在堤基工程地質(zhì)分段中,我們不妨借用逆向思維的思想,以工程地質(zhì)問題為主線,以工程地質(zhì)條件為基礎(chǔ),再結(jié)合歷史險(xiǎn)情類型,爭(zhēng)取探討出一個(gè)符合工程實(shí)際的堤基工程地質(zhì)分段法。
本文強(qiáng)調(diào)的是“工程地質(zhì)”分段,因此主要是對(duì)堤基而言的。我們知道,無論堤基地質(zhì)條件有多復(fù)雜,其主要工程地質(zhì)問題則是明確的,歸納起來主要為三類(即三大主要工程地質(zhì)問題):崩岸、滲透破壞、滑動(dòng)與沉降變形。絕大多數(shù)堤基巖土體不外乎為:砂性土、粘性土和砂性土與粘性土的混合結(jié)構(gòu);城市區(qū)雜填土較為復(fù)雜,另當(dāng)別論。
根據(jù)以上以工程地質(zhì)問題為主線的分段原則,我們首先將堤基分為三大類:Ⅰ類(不存在問題的堤基)、Ⅱ類(可能存在問題的堤基)和Ⅲ類(存在問題的堤基)。對(duì)于Ⅱ類和Ⅲ類堤基,按其存在問題的性質(zhì)可繼續(xù)劃分亞類。
(1)Ⅲ類(存在問題的堤基)
堤基發(fā)生過歷史險(xiǎn)情,尤其是一些每年汛期都要出險(xiǎn)的部位,在汛期要投入大量的人力物力搶險(xiǎn)才能保證大堤安全的堤段。按出除性質(zhì)又分為兩個(gè)亞類:Ⅲ-1和Ⅲ-2類。
Ⅲ-1類:主要指崩岸類,這是在堤基分段時(shí)對(duì)有問題的堤基段應(yīng)首先分出來的一類。
Ⅲ-2類:除崩岸之外的一切堤基存在問題的堤段。按工程地質(zhì)問題繼續(xù)分出兩個(gè)子類:
Ⅲ-2-1類:存在滲透破壞的堤基段。汛期出現(xiàn)過冒砂、涌混水等險(xiǎn)情;堤基為砂性土,或表層粘性土較薄,或淺層有砂性土透境體分布,或堤身與堤基接觸部位存在滲漏破壞問題。
Ⅲ-2-2類:存在滑動(dòng)與沉降變形的堤基段。運(yùn)行期或施工期發(fā)生過堤基土層滑動(dòng),或沉降過大導(dǎo)致堤身開裂;堤基有壓縮性大、承載力和抗剪強(qiáng)度低的軟弱土層分布,或堤基清基不徹底,導(dǎo)致堤身與堤基接觸面存在滑動(dòng)軟弱帶。
(2)Ⅱ類(可能存在問題的堤基段)
此類與前述的堤基隱患相對(duì)應(yīng)。在汛期有一定滲水情況發(fā)生,但并未發(fā)展成為險(xiǎn)情;或經(jīng)地質(zhì)勘察,地基中存在砂性土透鏡體、軟弱夾層等不利地質(zhì)條件,經(jīng)滲控或穩(wěn)定性驗(yàn)算,安全系數(shù)達(dá)不到規(guī)范要求的堤基;或存在生物洞穴等其它隱患的堤基。
(3)Ⅰ類(不存在問題堤基段)
歷史上無險(xiǎn)情發(fā)生,堤基為厚度較大的粘性土或基巖,物性指標(biāo)和力學(xué)指標(biāo)均較好,不存在三大主要工程地質(zhì)問題。
(4)結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)一步細(xì)分亞類的原則
以上分類法,從宏觀上將堤基分為三大類別,但在具體實(shí)施過程中,還可以根據(jù)工程實(shí)際按不同工程地質(zhì)條件和工程地質(zhì)問題進(jìn)一步細(xì)化。例如,對(duì)于Ⅱ類堤基段,可以按可能存在問題的性質(zhì)進(jìn)一步細(xì)化;對(duì)于Ⅲ類堤基段,也可以按存在問題的嚴(yán)重程度或巖土體的性質(zhì)等進(jìn)一步細(xì)化。堤基分段的科學(xué)性、合理性、實(shí)用性和可操作性,不但是地質(zhì)師對(duì)堤防工程理解程度的反映,更是一項(xiàng)創(chuàng)造性的工作。本文所提出的分段原則和方法,尚有待工程實(shí)踐去檢驗(yàn)。
3.3堤基工程地質(zhì)分段對(duì)勘測(cè)設(shè)計(jì)工作的指導(dǎo)作用
在進(jìn)行工程地質(zhì)勘察時(shí),Ⅲ類是重點(diǎn),應(yīng)根據(jù)具體情況加密勘探點(diǎn);Ⅱ類次之,實(shí)施常規(guī)性勘探即可;Ⅰ類基本上可以不考慮地質(zhì)勘察。設(shè)計(jì)方面,Ⅲ類堤基必須考慮工程措施;Ⅱ類堤基應(yīng)視具體情況而定,也可以通過進(jìn)一步勘探和檢測(cè)或監(jiān)測(cè)結(jié)果來確定工程措施;Ⅰ類堤基則不需要采取工程措施,僅僅通過堤防工程的常規(guī)性維護(hù)即可。
4執(zhí)行《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》的基本原則
從《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》頒布實(shí)施三年多來的實(shí)踐可以看到,除了《規(guī)程》本身存在一些尚需修訂的問題之外,能夠?qū)ⅰ兑?guī)程》與工程實(shí)際相結(jié)合,創(chuàng)造性地執(zhí)行和應(yīng)用《規(guī)程》,準(zhǔn)確地把握《規(guī)程》的原則性與靈活性,是對(duì)地質(zhì)師綜合素質(zhì)的高標(biāo)準(zhǔn)要求。業(yè)務(wù)能力和創(chuàng)新意識(shí),是檢驗(yàn)和考察我們對(duì)堤防工程的認(rèn)識(shí)深度與理解能力。筆者的理解主要反映在以下幾個(gè)方面。
4.1勘測(cè)階段
已建堤防除險(xiǎn)加固工程可以一次進(jìn)場(chǎng),達(dá)到初設(shè)深度;新建堤防可按可研和初設(shè)兩個(gè)階段進(jìn)行。其理由是:新建堤防存在線路比選問題,不可能將比選堤線的工程地質(zhì)條件都按初設(shè)要求做到相同深度;已建堤防一般不存在線路比選問題,因此也就不存在多階段多方案的反復(fù)比選問題。另外,新建堤防工程應(yīng)該在規(guī)劃階段即開展工程地質(zhì)工作,以便將規(guī)劃線路從地質(zhì)專業(yè)的角度先期界定其可行性。
4.2勘測(cè)深度及勘探工作量
在實(shí)際工作中,對(duì)于堤防工程勘測(cè)深度與勘探工作量問題,在理解和把握上有較大差異。有人喜歡嚴(yán)格按《規(guī)程》要求布置勘探工作量,而少在工程地質(zhì)條件的查明與工程地質(zhì)問題的分析方面下功夫。筆者強(qiáng)烈主張,一是將安全正常運(yùn)行的堤段與險(xiǎn)工險(xiǎn)段區(qū)別開來,二是將堤身出險(xiǎn)情況與堤基出險(xiǎn)情況區(qū)別開來,分別對(duì)待。這也是本文費(fèi)了較多筆墨進(jìn)行險(xiǎn)情隱患分類和堤基工程地質(zhì)分段的目的之一。特別是經(jīng)歷了98特大洪水考驗(yàn)過的堤防工程,未出險(xiǎn)的堤段完全沒有必要“嚴(yán)格”按照《規(guī)程》要求的勘探工作量去實(shí)施地質(zhì)勘探,即使按照《規(guī)程》中的上限要求,也是一種毫無意義的巨大浪費(fèi)。而應(yīng)在分析險(xiǎn)工險(xiǎn)段的具體問題之基礎(chǔ)上明確勘察目的,研究和選擇勘探方法,合理布置勘探工作量,重點(diǎn)在工程地質(zhì)問題的分析上下功夫。如果認(rèn)可本文提出的堤基分段原則和方法,地質(zhì)勘探工作的布置則更為方向明確目標(biāo)清楚。
4.3《規(guī)程》原則性與靈活性的準(zhǔn)確把握
《規(guī)程》的原則性和嚴(yán)肅性是不可置疑的,這并不等于“死”規(guī)定。明顯與工程實(shí)際不相符合的具體問題,需要由地質(zhì)師的創(chuàng)造性勞動(dòng)加以“靈活”處理。規(guī)程規(guī)范是指導(dǎo)技術(shù)工作的法規(guī)性文件,并不等同于為犯罪分子定罪的法律條款,因此執(zhí)行規(guī)程規(guī)范是可以有“靈活”性的。靈活性的把握原則是:不應(yīng)因忠實(shí)嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)程規(guī)范而遺漏重大工程地質(zhì)問題,留下工程隱患造成工程事故;也不應(yīng)造成不必要的浪費(fèi)。例如,對(duì)于某些特殊的險(xiǎn)工險(xiǎn)段、Ⅲ類堤基、城市區(qū)規(guī)律性差的雜填土和人類活動(dòng)留下的隱患管道等,《規(guī)程》規(guī)定的勘探工作量可能就不能滿足要求;而對(duì)于安全正常運(yùn)行多年的Ⅰ類堤基,按《規(guī)程》規(guī)定的勘探工作量又顯得沒有必要。總之,準(zhǔn)確把握?qǐng)?zhí)行規(guī)程規(guī)范的原則性與靈活性,需要地質(zhì)師的責(zé)任心、業(yè)務(wù)水平和創(chuàng)新意識(shí),同時(shí)也體現(xiàn)出了工程地質(zhì)專業(yè)的特殊性與復(fù)雜性。
5不同行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系
堤防工程地基多為土質(zhì)地基,其工程地質(zhì)評(píng)價(jià)的基本理論依據(jù)是土力學(xué),因而容易與工民建基礎(chǔ)設(shè)計(jì)相混淆。目前反映比較集中的是執(zhí)行水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還是執(zhí)行以工民建為主要對(duì)象的《巖土工程勘察規(guī)范》(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50021—94簡(jiǎn)稱《巖土規(guī)范》)。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)既有共同之處,又有一定的差異。我們認(rèn)為應(yīng)該以水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為主要依據(jù),同時(shí)參照《巖土規(guī)范》。原因是:①《巖土規(guī)范》主要是針對(duì)一般性工民建地基勘察與評(píng)價(jià),而水工建筑物與工民建有根本性的區(qū)別,前者地基所承受的荷載以垂直向?yàn)橹?,建筑物?duì)地基的要求主要反映在承載力;后者的荷載是垂向與水平向的組合,地基巖土體處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài),特別是水荷載對(duì)地基巖土體的復(fù)雜作用,是水工建筑物與工民建的根本區(qū)別。②《巖土規(guī)范》在總則中表示該規(guī)范適用于除水利工程、……以外的工程建設(shè)巖土工程勘察。明確了不適用于水利工程。③《巖土規(guī)范》中對(duì)勘探量的安排和勘探工作的布置主要依照巖土工程勘察等級(jí)來制定,而堤防工程則主要從工程勘測(cè)設(shè)計(jì)的階段來確定。
關(guān)于土的分類問題,也是近年來較為混亂的問題之一。1990年以前,土的分類主要以1962年版的《土工試驗(yàn)操作規(guī)程》為依據(jù),采用土的分類三角坐標(biāo),這種分類法以顆分為基礎(chǔ),以礫石、砂粒和細(xì)粒的含量百分比來給細(xì)粒土定名。廣大設(shè)計(jì)院應(yīng)用這種分類方法比較成熟。1991年國(guó)標(biāo)《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ145-90)頒布,此標(biāo)準(zhǔn)以顆分為基礎(chǔ),以塑性指數(shù)和液限為控制指標(biāo)對(duì)土進(jìn)行分類,1999年頒布的水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《土工試驗(yàn)規(guī)程》對(duì)土的分類也沿用此國(guó)標(biāo)。我們認(rèn)為,目前兩種分類都有各自的特點(diǎn),原則上應(yīng)使用國(guó)標(biāo)和最新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為主,現(xiàn)階段也可以根據(jù)各單位對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的理解和與工程相結(jié)合的具體情況,互相參照使用,只要能夠客觀地反映工程實(shí)際,滿足為工程設(shè)計(jì)提供有關(guān)地質(zhì)參數(shù)的要求即可。另一方面,我們也提倡和鼓勵(lì)對(duì)此類問題深入探討,為進(jìn)一步統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)踐和理論準(zhǔn)備。
6堤防工程地質(zhì)勘察的成果資料
堤防工程地質(zhì)勘察所獲得的基礎(chǔ)性資料數(shù)據(jù),具有種類繁多數(shù)量巨大的特點(diǎn)。這些資料數(shù)據(jù)的分析整理歸納匯總,要求標(biāo)準(zhǔn)化,計(jì)算機(jī)化,最后形成能夠通過計(jì)算機(jī)綜合管理的數(shù)字化的基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),并與堤防工程的其它資料數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)集成,充分應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),為堤防工程建設(shè)、管理和抗洪搶險(xiǎn)提供使用方便功能強(qiáng)大的檢索查詢指揮調(diào)度系統(tǒng)。集成后的系統(tǒng)可在局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和Internet/Intranet上運(yùn)行。系統(tǒng)要求具有靈活的結(jié)構(gòu)定義、多種存儲(chǔ)方式、強(qiáng)大方便的查詢定位功能、豐富的統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能以及可靠的數(shù)據(jù)安全保證體系等;能夠通過圖示圖表提供隱患預(yù)測(cè)、險(xiǎn)情分析、搶險(xiǎn)提示、決策支持、模擬潰堤和決口后洪水進(jìn)堤的演變趨勢(shì)。目前的基礎(chǔ)性工作是制定目標(biāo),統(tǒng)一規(guī)劃,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),系統(tǒng)集成。
堤防工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需要列為專題研究,力爭(zhēng)全國(guó)統(tǒng)一,至少也應(yīng)該全流域統(tǒng)一。各類資料數(shù)據(jù)的使用權(quán)限、歸檔管理、存儲(chǔ)格式和形式、存儲(chǔ)介質(zhì)等等,都應(yīng)該及早研究,統(tǒng)一規(guī)定。
7結(jié)語
98特大洪水期間,抗洪搶險(xiǎn)場(chǎng)面之驚心動(dòng)魄,至今仍然令人難以忘懷。大洪水給人以大啟示。中國(guó)歷史上前所未有的大規(guī)模堤防工程建設(shè)在98特大洪水之后迅速拉開序幕。經(jīng)歷了98特大洪水洗禮過的江河堤防工程,其工程隱患基本暴露無遺,認(rèn)真研究堤防工程的出險(xiǎn)機(jī)理,總結(jié)未出險(xiǎn)工程的成功范例,吸取前人修建堤防工程的歷史經(jīng)驗(yàn),做好堤防工程的勘測(cè)設(shè)計(jì)工作,是肩負(fù)著堤防工程建設(shè)的各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和工程技術(shù)人員的神圣職責(zé)。
近幾年來我們參加了大量堤防工程審查,在向生產(chǎn)第一線的廣大工程技術(shù)干部學(xué)習(xí)的同時(shí),也對(duì)堤防工程地質(zhì)勘察中普遍存在的一些問題進(jìn)行了認(rèn)真思考。本文對(duì)于執(zhí)行《規(guī)程》的原則、勘探工作量的控制、勘測(cè)資料的整理等等問題表明了我們的觀點(diǎn);關(guān)于堤防工程險(xiǎn)情和隱患分類,我們認(rèn)為是實(shí)踐上升到理論的必然過程;關(guān)于堤基分段分類的原則與方法,屬于工程地質(zhì)理論與實(shí)踐相結(jié)合的探討性課題,同時(shí)又是指導(dǎo)工程勘測(cè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)性工作。
本文觀點(diǎn)供同行們參考,愿與大家共同討論。
參考文獻(xiàn):
1韋港、冀建疆,關(guān)于《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》中若干問題的探討,《水利水電技術(shù)》,1999年第10期。
2韋港、冀建疆,堤防工程與環(huán)境地質(zhì)問題,《水利規(guī)劃設(shè)計(jì)》,水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院院刊,2000年第1期。
3《巖土工程勘察規(guī)范》,中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),GB50021-94,中國(guó)建筑工業(yè)出版社1995年。
4《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》,中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),SL/T188-96,中國(guó)水利出版社1997年。
5《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》,中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),GB50286-98,中國(guó)計(jì)劃出版社1998年。