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中图分类号:TV331文献标识码: A
1引言
混凝土建筑在建造和使用过程中不可避免的会出现裂缝,裂缝的成因主要以塑性收缩、温差、基础不均匀沉降、荷载较为常见。裂缝破坏了建筑物的整体性,降低结构强度,如果不及时检查处理甚至会造成很大的安全隐患。
在水利水电工程中,裂缝直接影响到坝体的防渗抗漏能力以及梁柱的稳定性。所以要及时检查发现、及时处理,以保证工程的安全性。在进行处理前,要查明裂缝在混凝土内的延展深度,是否为贯穿性裂缝,以便于采取适当的处理措施,常用的工程物探检测方法有双面斜测法、单面平测法、钻孔透射法、钻孔全景图像等。
本文介绍的方法在水利水电工程中较为常用,不一定全面,权当抛砖引玉。
2双面斜测法
只要裂缝部位具有两个相互平行的表面,都可用双面斜测法检测。如常见的梁、柱及其结合部位。图2-1是双面斜测测点布置示意图。
采用等测距、等斜角的跨缝与不跨缝的斜测法检测。该方法是在保持激发和接收装置连线的距离相等、倾斜角一致的条件下进行跨缝与不跨缝检测,分别读取相应的声时、波幅与主频值。当激发与接收装置连线通过裂缝时,由于混凝土失去连续性,超声波在裂缝界面上产生很大衰减,仪器接收到的首波信号很微弱,其波幅、声时测值与不跨缝测点相比较,存在显著差异。据此便可判定裂缝深度以及是否在所处断面内贯通。
图2-1 双面斜测测点布置示意图
(a) 平面图;(b) 立面图
(a) 化灌前 (b) 化灌后
图4-1 某电站T梁主梁裂缝超声波测试曲线
3单面平测法
单面平测法适用于结构的裂缝只有一个可测面的情况,且裂缝的估计深度不大于500mm,裂缝垂直于检测面最理想。
平测时在裂缝的被测部位,以不同的测距,按跨缝和不跨缝布置测点(布置测点时应避开钢筋的影响)进行检测,其检测步骤为:
(1)不跨缝的声时测量:将T和R换能器置于裂缝附近同一侧,以两个换能器内边缘间距(Ɩ')等于100、150、200、250mm……分别读取声时值(ti),绘制“时─距”坐标图(图2-1)或用回归分析的方法求出声时与测距之间的回归直线方程:
Ɩἰ=a+btἰ
图3-1 平测“时-距”图图3-2绕过裂隙示意图
每测点超声波实际传播距离Ɩἰ为:
Ɩἰ= Ɩ'+|a|(3-1)
式中Ɩἰ─第ἰ点的超声波实际传播距离(mm);
Ɩ'─第i点的R、T换能器内边缘间距(mm);
a─“时─距”图中Ɩ'轴的截距或回归直线方程的常数项(mm)。
不跨缝平测的混凝土声波值为:
υ=(Ɩn'- Ɩ1') /(tn-t1)(km/s)(3-2)
或υ=b(km/s)
式中Ɩn',Ɩ1'─第n点和第1点的测距(mm);
tn、t1─第n点和第一点读取的声时值(us);
b─回归系数。
(2)跨缝的声时测量:如图(3-2)所示,将T、R换能器分别置于以裂缝为对称的两侧,Ɩ'取100、150、200mm、……分别读取声时值t01,同时观测首波相位的变化。
(3)平测法检测,裂缝深度应按下式计算:
hci= Ɩἰ/2・(3-3)
mhc=1/n・ (3-4)
式中Ɩἰ─不跨缝平测时第i点的超声波实际传播距离(mm);
hci─第i点计算的裂缝深度值(mm);
t0i─第i点跨缝平测的声时值(us);
mhc─各测点计算裂缝深度的平均值(mm);
n─测点数。
(4)裂缝深度的确定方法如下:
1)、跨缝测量中,当在某测距发现首波相反时,可用该测距及两个相邻测距的测量值按照(3-3)式计算hci值,取此三点hci的平均值作为该裂缝的深度值(hc);
2)跨缝测量中如难以发现首波反相,则以不同测距按(3-3)式、(3-4)式计算hci及其平均值(mhc)。将各测距Ɩn'与mhc相比较,凡测距Ɩi'小于mhc和大于3mhc,应剔除该组数据,然后取余下hci的平均值,作为该裂缝的深度值(hc)。
4钻孔透射法
钻孔透射法是在裂缝估计深度较深,且混凝土体积较大的情况下,采取在裂缝两边钻孔的方式,进行声波跨孔透射检测。
现场钻孔布置如图4-1,这样就可以跨裂缝测两组钻孔,不跨缝测一组钻孔进行对比。
图4-1 钻孔透射法测点布置图
声波波幅的处理较为简单,用专用的声波处理软件就可以实现,通过波幅振幅频率的变化,可以比较直观的判断裂缝延展深度情况。
超声波在介质中总是沿着最短的路径传播,裂缝在混凝土中的存在,造成混凝土不连续,当遇到裂缝时,声波能量会衰减,检测结果就表现为波幅的衰减和频率的降低。
图4-2 某水利枢纽工程未跨缝声波波列图
图4-3 某水利枢纽工程跨缝声波波列图
从图4-3中可以看出,未跨缝检测的波列图中波幅均匀,跨缝检测的灌浆处理前波列图,可见明显的波幅衰减,通过波列图的波幅衰减可推断裂缝深度。灌浆处理后跨缝检测的波列图则可反映灌浆处理对裂缝的封闭效果。
5钻孔全景图像
当裂缝估计深度较深或裂缝为近水平时,可以考虑使用钻孔全景图像进行孔内观察,确定裂缝走向和深度。
钻孔全景图像一般是和声波检测配合使用,在检测部位顺裂缝走向或垂直裂缝钻孔,孔内清洗干净,用钻孔全景图像进行孔内检查,可以实时观察孔内裂缝宽度、倾向,还可获得全孔全景展布图,用于分析。
图5-1 某水利枢纽工程钻孔全景图像反映水平层间裂缝
图5-1是某水利枢纽工程钻孔全景图像成果,图中所标裂缝为一水平裂缝。钻孔全景图像可实现全孔壁成像,对裂缝宽度和倾向都可以进行判定。
6结语
在检测过程中应注意检测条件适合应用何种检测方法,充分结合工作测试条件选用适当的方法,如果条件允许还可采取多种方法综合检测,以提高成果判断的可靠性。
上述几种水利水电工程检测中常用的混凝土裂缝检测方法,限于专业范围不可能涵盖所有,故无法对其他混凝土缺陷检测方法进行讨论,还希望能有机会学习借鉴其他同行的先进经验。
参考文献:
【1】田连义.超声法检测混凝土缺陷在小湾水电工工程中的应用【C】.曾宪强等.水利水电工程物探技术应用与研究,郑州:黄河水利出版社,2010:449,453
【2】沙椿等.工程物探手册【M】.北京:中国水利水电出版社,2011.
【3】中华人民共和国国家发展和改革委员会.DL/T 5010-2005水电水利工程物探规范【S】.北京:中国电力出版社,2005.
l水库病害成因分析
水库病害主要受运行条件、地理、气候、地质条件和建设时期的特定环境影响,水库工程便存在各方面的病害,从而使水库达不到预计的蓄水量。情况严重的有很多水库空库操作,从而使灌溉面积缩小。不止这些,因为水库存在不安全因素,对下游人民生命安危及财产安全也带来不可轻视影响。如何扬长避短,第一就是及时的剖析水库病害原因,为水库除险加固工程的必要性和设计提供可靠依据。在对全区病险水库实地踏勘和室内分析整理,病险水库病害成因主要是以下几种。
1.1库岸不稳定
一部分病险水库的水下岸坡存在不稳定体,在水库蓄水前期则已产生一定的位移或滑塌,在建水库时未进行处理。水库蓄水后,由于地下水环境的改变而加剧其不稳定性,尤其是近坝不稳定体,对水库的安全影响最大。库岸滑坡主要受岸坡第四系松散堆积物厚度、岩体风化程度、岩体软弱结构面的优势面、岸坡坡度和地下水环境改变的控制和影响。不稳定体滑动面一般是第四系松散堆积物与基岩接触带,或岩体软弱结构面的优势面,或全、强风化岩体中的应力集中接带。山高坡陡,基岩裂隙水位较高,地下水多从谷坡裂隙渗出,并经松散堆积物与基岩接触带排泄于谷底,同时软化和接触口,这些因素导致接触带抗剪强度降低,从而引起坡积层沿基岩面的滑动。
1.2土石坝沉降
在小(二)型水库中。坝体均为土石坝,但这些土石坝坝基不同程度的保留了第四系松散堆积物,堆积厚度一般是2.4m,软弱层极少见,这些堆积物的天然密度多大于坝体填筑密度,同时在坝体荷载作用下进一步压密,坝基的压缩变形是极有限的。所以土石坝的沉降问题主要来自于土石坝坝体本身因填筑物的不密实而产生的自重|司结变形。在修建这些水库时,是解放初期,多为投工投劳和人工操作,机械化程度低,坝体填筑密实度达不到要求,一是碾压不够,钻孔岩心结构松散,标准贯入试验击数偏低,钻孔注水试验渗水量大;二是填筑土含水量太高,采用在坝基水下抛土截流,并让未经合适处理的截流戗体成为土坝的一部分,在水库运行期问,高含水量的原戗体发生沉降变形;三是分段填筑的施工缝处理不当,当时人工挑土上坝,二三个坝段同时填筑,因坝段间施工缝自坝底至坝顶均未作碾压处理或处理不当,使坝体产生沉降变形,过量的变形导致坝体裂缝或坝高不足。
1.3土石坝裂缝
常见的土石坝裂缝是平行坝轴线方向的纵缝和垂直坝轴线方向的横缝。土石坝背水坡的纵缝多由坝坡偏陡、上下游差异沉降、坝体土粘粒含量太高产生干缩和坝体向下游的渗透动水压力作用所引起的。但多数土石坝背水坡较为平整,且布有贴坡或棱体反滤排水,因此土石坝背水坡的纵缝一般不多见。土石坝迎水坡或坝顶的纵缝多由坝坡偏陡、坝体向上游的渗透动水压力作用和坝体土粘粒含量太高产生干缩所引起的。由于水库的不断蓄水和放水,使土行坝迎水坡的坝体土频繁出现饱水和失水过程,尤其是在库水位发生骤降情况下,这种纵缝更容易产生,严重时还会产生坝体滑坡。土石坝的横向裂缝除了坝体土粘粒含量太高产生干缩外,另外的原因就是坝体在分段填筑时施工缝处理不当,坝体产生差异滑动与沉降所造成的。
1.4土石坝渗透稳定
土石坝的渗漏源于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。当渗透流速大于砂、土的涌动流速(砂、土被水流带走的临界渗流速度)时,土石坝则产生渗透破坏,还有因生物作用而产生渗透破坏的。
1.5坝基抗滑稳定
除了上述情况外,有些水库大坝是坝底宽度较小的刚性坝,由于接触面抗剪强度不足、基岩优势面抗剪强度不足、坝基扬压力太大等原因使大坝发生险情。
1.6坝基渗透稳定
已建大坝的坝基出现的渗透稳定问题,分析其原因主要是由于松散岩土孔隙、断层软弱破碎带、软弱破碎夹层和岩溶洞穴存在所引起的。库水通过这些薄弱带侵蚀坝基,促使坝基发生渗透破坏,这种情况多发生在贯通土石坝基的砂砾石层中。
1.7绕坝渗透稳定
水库成为病险库的情况中,绕坝渗透破坏也是一个常见的问题.其主要表现在两个方面:一是近坝肩断层破碎带管涌影响坝肩稳定;二是绕坝渗漏引起坝肩下游深风化岩坡或土坡的滑坡,进而影响坝肩稳定。
2病险水库地质勘察
水库除险加固工程的实施能否起到兴利除害的目的,使水库能充分发挥其作用,前期地质勘察工作有着至关重要的作用。首先是坝基地质情况呈隐蔽性,资料记录不完全,水库蓄水后地质情况发生改变:其次是对一些构筑物的质量和位置需要进行勘探和测试,所以称之为病险水库地质勘察,而不单纯是病险水库的工程地质勘察;三是地质勘察工作集中在安全鉴定勘察和除险加固初步设计勘察阶段,安全鉴定勘察时,无可参照的规程或规范,需根据现场勘察情况及经验得出结论和建议。就病险水库安全鉴定勘察的精度问题,现行可以参照《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487—2008)和《中小型水利水电工程地质勘察规范》(SL55—2005)所规定的“初步设计阶段工程地质勘察”和“技施设计阶段工程地质勘察之专门性工程地质问题勘察”精度实行。结合病险水库的前期建设资料和后期成为病险库时勘察的地形地质条件,工程地质勘察一般采用施工、运行调查与地质勘探、地质测试相结合的方法,才能使地勘工作有的放矢,同时查明其他存在的病害隐患,确保地质勘察成果的全面性和可靠性。病险水库地质勘察的原则是以病险工段作为重点勘察.必要时做专门勘察,一般工段做常规勘察。
2.1库区地质勘察
病险水库地质勘察的主要内容是库岸稳定、水库渗漏和水库淤积问题。其中水库渗漏和水库淤积问题的地质勘察,视病险的实际情况进行。而库岸稳定的地质勘察,不管病险是否存在,均要进行,尤其是要对近坝库岸的潜在危险进行研究。勘察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或硐探的深层研究。
2.2坝区地质勘察
1)坝体勘察。勘察的主要内容是了解坝体的填(浇)筑质量,裂缝位置、宽度、性状,渗漏通道、范围、性质,浸润面分布状况,滑坡体范围、滑移面宽度、性状,施工缺陷,结构体材料的性质及其他病险特征和相关问题。勘察方法一般采用钻探、坑探、井探和物探等地质勘探手段,标准贯人试验、动力触探试验、结构体的岩土试验和压(注、渗)水试验、连通试验.示踪试验、波速测试、堤坝病险探测、孔内电视等观测手段对坝体病害进行综合勘察。对于不同水库的病险工段的勘察,宜针对病险情况,选择合适的勘察手段和测试方法,勘探点的间距视需要而定;对于一般工段的常规勘察,宜结合坝基工程地质勘察范围布置勘探点,勘探点的间距参照《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487—2008)和《中小型水利水电工程地质勘察规范》(SL55—2005)所规定的“初步设计阶段工程地质勘察”的要求布置。
2)坝基工程地质勘察。工程地质勘察内容是在分析前期相关工程地质勘察成果的基础上,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稳定的影响程度。勘察方法一般采用地质测绘、钻探、槽探、坑探、井探和物探等地质勘探手段,以及标准贯入试验、动力触探工程技术试验、岩土试验、压(注)水试验、坝基承压水头(扬压力)观测、连通试验、示踪试验、声波测井、孔内电视等观测手段对坝基进行工程地质勘察。重点勘察坝基前期及调查了解的险情及隐患。对其他坝基的勘察手段和测试方法以及勘察范围和勘探点间距可参照《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487—2008)和《中小型水利水电工程地质勘察规范》(SL55—2005)所规定的初步设计阶段工程地质勘察的要求。
2.3涵洞工程地质勘察
2.3.1规模较小的水库为穿坝输水涵地质勘察。混凝土坝中的穿坝输水涵病害勘察内容主要是了解涵管裂缝。通过管内检查、工程钻探、压(注)水试验和声波测井、孔内电视等,杳明裂缝宽度与分布状况;土坝中的穿坝输水涌病害勘察内容主要是了解涵管裂缝、位移以及管周坝体土的性状与浸润线高程。一般通过管内检查、工程钻探手段,以及标准贯人试验、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。
2.3.2规模较大的水库即是对输水隧洞工程地质勘察。勘察内容主要是了解洞衬砌体或围岩的裂缝、断裂或其他变形及渗透破坏情况,通过洞内外观检查、工程钻探、岩土试验、压(注)水试验和声波测井、孔内电视等,重点勘查隧洞病险洞段,评价洞室围岩的稳定性。
2.4溢洪道工程地质勘察
工程地质勘察内容是在分析前期相关工程地质勘察成果的基础上,通过施工和运行调查,了解病险工段,查明闸室或堰基清基情况,查明闸室或堰基及其他工段的工程地质条件,分析溢洪道地基工程地质问题,评价溢洪道地基工程地质问题对溢洪道稳定的影响程度。勘察方法一般采用地质测绘、钻探、槽探等地质勘探手段,标准贯人试验、动力触探试验、岩土试验、压(注)水试验、闸室或堰基承压水头(扬压力)观测、声波测井、孔内电视等观测手段对溢洪道地基进行工程地质勘察,重点勘察溢洪道地基的病险工段。
Abstract: this paper first on what is water conservancy project design and the importance of water conservancy project design, then according to the practice of induction and sums up in water conservancy engineering design of the existence of a few common problem, and analyzed, and put forward the corresponding measures to improve.
Keywords: water conservancy project design; Existing problems; Countermeasure analysis
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1水利工程设计的重要性
水利工程设计工作是指为达到预定水利工程目标而制定的工程方案、建筑物和实施方法以及经费预算等工作。其设计方案的好坏直接影响工程的投资效益和工程的安全运行。所以.在水利建设中水利工程设计起着关键性作用,加强水利工程设计管理有着非常重要的现实意义。
1.1水利上程没计方案的好坏直接影响水利工程的造价。水利工程项目的建设包括三大阶段:项目决策、项目设计和项目实施。在整个水利工程建设中,投资控制的关键在于设计和决策两个阶段,当水利工程项目做出投资决策后,关键就是工程设计了,而工程设计方案的好坏直接影响着水利工程的质量和造价。
1.2水利工程设计对于运行费用的重要性。水利工程设计的质量影响着项目建设的一次性投资,也影响着运行费用。水利工程一次件投资和运行费用有着一定的反比关系,而水利工程设计在它们之中的作用可以影响到两者的最佳结合,完美的设计可以使得水利工程建设项目的运行费用达到最低。
2水利工程设计中存在的常见问题
2.1基本资料不详
基本资料不详是设计审查中发现的主要问题之一。对于水利工程设计,当地的地质、水文、气象、水资源等摹本情况直接涉及设计方案的选择。计算公式的引用,参数的确定等问题,这些基础资料不详或不准确。将直接导致设计失误,因此设计部门一定要给予足够的重视。现有很多项目由于时间紧或为节省开支不进行实地勘察.采用以往资料或其他地区的资料进行设计,而在实际施工中发现与实际情况不符,要进行设计变更.这不仅给设计审查带来麻烦,而且会造成工期拖延甚至施丁方索赔等一系列问题。
2.2在设计工作中技术经济观念不强
设计单位在整个设计阶段中施工方案基本无比较,只要方案科行即科,技术经济观念不强。招标设计阶段的深度与可研阶段差不多,无设计优化。只有通过详细、充分的比较和论证才能保在进入施工详图设计阶段后。由于业主的强烈干预,设计单位才对设计方案进行较细致的比较,导致进入施工详图设计阶段后设计修改很多,引起施工单位索赔,得不偿失。
2.3方案论证不充分
方案比较与论证无论在可研阶段还是初步设计阶段都是必不可少的重要内容,只有通过详细、充分的比较和论证才能保证设计方案经济、技术等方面的先进性和合理性.而这部分内容恰恰是水利下程设计中被普遍忽略的。方案比较应该从工程选址、工程总布置.建筑物结构设计等步骤对备选方案的工期、投资、经济效益、环境影响、运行条件等多方面进行全面的分析比较,而且比选应在几个可行的方案之问进行.不能与根本不可行的方案比选。现有很多设计只在总体方案选择时简单的定性说明一下甲方案投资高于乙方案,就认为乙方案优.而没有进行详细的经济分析(计算内部收益率、经济净现值、投资回收期等指标)。总体方案确定后具体结构设计就很少进行方案比较这些都会造成结构设计不合理、投资浪费等问题。
2.4 前期规划不深入
2.4.1规划设计资料收集不准确
水文资料的参考、水力计算公式的引用、参数的确定、设计方案
的选择都是依据不够详实和不够精确的数据进行设计的,这样必然会
导致坝址的选定、电站的结构形式选择、发电机组装机容量的确定、
输水建筑物的布置等与实际情况不符,甚至出现明显的偏差,从而造
成严重的后果。
2.4.2实地勘察结果不符合实际
现在很多设计部门由于人员短缺,设计任务重,时间紧,并且为了节约开支,对中小型水电项目实地勘察的工作程序进行了简化。一是只进行工程地质测绘,没有对地质情况作进一步的地质探查;二是即使进行了地质勘探,但布点稀少,钻探深度不够,或者是只是采取钻探方式,没有采取勘探试验的平洞、坑探、物探、岩体原位抗剪断测试等手段做进一步的工程地质勘察,这样得出的结论根本不能详细的对地质的实际情况进行准确描述。三是不进行勘察,直接利用过去的地形图、地质资料进行设计,这样得出的设计直接影响了坝址选定、施工导流方案的选择,也使电站厂房、溢洪道、冲砂闸、船闸等建筑物布置难以趋近合理。在工程建设过程中,建设、监理和施工单位经常发现设计报告中提供的地形资料和地质资料不符合实际,只好进行补充勘察、补充设计,发生了重大的设计变更。重大的设计变更一方面加大了资金投入,另一方面要经过主管部门的二次审批,严重影响了工期,同时带来了施工单位索赔,建设单位投资增加,以及后期审计工作难度提高等一系列的问题。更严重的是影响了枢纽工程电站的正常投入运行和并网发电,灌区配套工程不能及时发挥效益。
2.5设计方案对工程的后续运行与管理考虑不足
随着工程建设的技术水平不断提高,一些新的材料和先进的设备也投入到工程建设中,对工程的运行起着良好的作用。但在一些中、小型的水利水电项目中,应考虑工程建成后的运行与管理维护。目前,基层水管单位普遍存在资金短缺的状况,对于运行和维护费用较高的数控系统、液压设备的使用应考虑中小型水利水电工程的实际情况来设计。考虑到其将来的运行、维护的成本以及管理上的方便、快捷,不能生搬硬套,一味地强调设计的技术含量。
3改进水利工程设计的对策分析
3.1确保设计基础资料的真实性
我国现行各种水文计算规范种都规定.在水利水电工程规划设计中,首先要对水文基本资料进行严格审查、复核。工程水文设计受基础资料、推算、环境、人为冈素等方面的客观和丰观的干扰.或多或少存在成果评判上的差异,这就决定了对工程水文设计相关资料必须认真核查.才能保证设计成果的可靠性和真实性。设计中新引用的基本资料、数据、时期等.都要满足两条要求:一是十分可靠;二是适应研究对象精度要求。
3.2设计招投标
实行招标投标制,目的就是要引进竞争机制,使设计单位具有危机意识,充分调动设计单位精心设计、优化设计的主动性和积极性,督促设计单位提高设计质量。可将预可研阶段、可研阶段分别作为一个招标阶段,招标设计阶段与施工详图设计阶段合并为一个招标阶段,分期进行设计招标。现在的馆程实施监理制度应该说是一种比较完善的体制了,可以从资金、进度、质量3个方面对工程进行控制。而在我国的设计市场上,则往往存在着一家之言、一家说了算的问题,对设计单位的工作成果只有通过审杏会的形式加以判断和确认.但由于审查会一般时间较短,与会的专家不町能对整个设计进行全面细致的论证或复核,使审查会难以达到预期的效果。而设计成果要是出了问题。后果将是非常严重的。
3.3实行设计监理制
能对设计的全过程进行控制与监督,必然会促进设计单位提高其设计质量。从而使设计工作到位。对工程的投资控制是非常有益的。业主的有关部门应积极配合设计监理单位开展工作,同时加强对设计监理的管理,根据合同条款考核设计监理的工作业绩,并给予一定的奖惩。在工程项日设计的不同阶段,可视工程需要聘请国内外的权威机构或专家,对工程中的一些重大方案进行论证或重要的技术难点、专题进行咨询。特别是有针对性地在某些问题上咨询有特长、专长的专家,把好技术关,更好地解决工程项目中存在的技术问题,为科学决策提供依据。
3.4注重规划设计的前期工作,确保设计方案切实可行
结合中、小型水利水电工程具体项目的特点,认真分析工程项目实地的地质、水文、经济、生态等的综合因素,搞好流域上下游水文站的测验资料平衡检验,整理汇集完整的地质资料,认真做好水力、结构计算,择优选择和制定最为合理的设计方案。保证各项水工建筑物、水利机械、电气等达到配套合理、完善,使工程无论从等别、防洪能力上,还是抗震设计烈度方面,以及建成后的运行、管理上,都能达到相关设计规范的要求,进一步保证工程项目效益的有效发挥。
3.5不断提高设计人员的业务水平
水利水电工程设计人员要加强自身设计水平,不断更新设计理念。首先,要注重国内外水利水电工程新技术、新工艺和新材料的引进和运用,各级设计部门要加强相关的理论和实践的学习,积极组织技术人员参加有关业务部门组织的培训、学习和考察,及时的更新设计思想,并应用到实际工作中;二是设计部门要积极引进高、精、尖的技术人才,帮助各部门解决大量的技术难题,完成技术含量高、结构更复杂的项目,还可以通过日常的工作带动设计团队整体的设计水平提升;三是每个设计者要注重日常相关工程资料、信息的搜集和积累,增强设计工作的灵活性,实际工作中不去生搬硬套,拿出具有针对性和具有独创性的设计方案。同时制定出相应的施工方案和运行管理等方案,真正做到了为建设单位和施工单位提供指导性的技术管理文件。
4结束语
水利水电是国民经济的基础设施。随着经济建设的不断发展,水利工程投资管理也逐步向规范化、专业化、社会化的模式转变,但仍需要不断的去完善。因此,水利工程的设计必须严格遵守基本规程规范,不断提高水利工程设计的技术水平和设计人员的事业心和责任感.只有这样,水利工程设计就能有更好的发展前景,就能更好的为社会服务。
参考文献
工程地质对于工程师来说并不陌生。然而,由于人类工程活动引起地质环境的改变,工程地质问题造成工程建设的被动与失败的若干实例证实,许多人对工程地质又是陌生的。
人类历史刚刚翻开新千年新世纪的第一页,一场以高新技术为前导的产业革命却早已开始了,工程地质学科必将在这场革命中获得新生。当然,我们更应该看到技术的每一次革命性进步,都伴随着矛盾与冲突,特别是体制和机制问题,是生产力与生产关系的相互作用,需要协调与适应,改革就成为必然。
当前,工程地质学科正在经历着前所未有的挑战,工程地质专业正面临着新的发展机遇。人类与自然的关系不是斗争而是相互作用和相互影响;人类工程活动不是改造自然而是如何顺应自然。人类赖以生存的地球环境问题,工程地质学家和地质师都要认真关注,并勇敢地承担起应尽的职责。
1 工程地质学科的起源与发展
工程地质学是研究人类工程建设活动与自然地质环境相互作用和相互影响的一门地球科学。20世纪初,为了适应兴建各种工厂、水坝、铁路、运河等工程建设的需要,地质学家开始介入解决工程建设中与地质有关的工程问题,不断地进行着艰苦的工程实践和开拓性的理论探索,首次出版了“工程地质学”专著,工程地质学开始成为地球科学的一个独立分支学科,工程地质勘察则成为工程建设中不可缺少的一个重要组成部分。二次世界大战以后,全世界有了一个较为稳定的和平环境,工程建设的发展十分迅速,工程地质学在这个阶段迅速成长起来了。经过半个多世纪的工程实践和理论探索,工程地质学大为长进,内涵和外延都焕然一新,成为了现代科学技术行列中的重要分支学科。
3 工程地质的技术进步
工程地质勘察技术近二十年来有了长足的进展。测量、物探、钻探、试验等在仪器、设备、新技术、新方法、新手段方面不断推陈出新,为工程地质提供了强有力的技术依托。由于有了各种新技术的支持,工程地质分析从定性到定量就成为可能。定量分析的新理论层出不穷,在学术界十分活跃。
计算机技术的发展对工程地质来说是一场真正的技术革命,从外业资料收集和内业资料整理的工作程序、工作方法、产品成果、质量标准等等均与传统的工程地质有较大的差异,应用前景振奋人心。“工程地质计算机应用技术协作网”业已正式成立,必将对工程地质技术进步起到积极的推动作用。工程地质计算机应用主要包括六大课题:①数值计算;②制图;③数据库;④文档管理;⑤专家系统;⑥网络系统。这六大课题既是多年来本专业计算机应用的实践,也是我们将继续探讨的主要课题,还需要在今后的实践中赋予新的内涵。
4 工程地质专业的任务与责任
工程地质专业的主要任务是:①选址,选择在地质条件上相对最优的工程建筑地区或场地;②评价,阐明工程建筑区或场地的工程地质条件,进行定性和定量的工程地质评价,准确界定工程地质问题;③预测工程建筑物兴建和运用过程中地质条件的可能变化,为研究改善和治理工程地质缺陷的措施提供依据;④调查工程建筑物所需的天然建筑材料等。归纳起来的表述:为工程建设提供基础性和专门性地质资料,为工程选址、建筑物设计以及不良地质条件的工程处理提供技术依据,同时对地质环境的变化作出预测。
为了完成以上任务,需要针对工程建筑物区进行工程地质勘察和工程地质分析,界定和研究主要工程地质问题。工程地质勘察需要勘察目的明确,工程概念清晰,勘察手段多样,勘探精度满足要求。工程地质分析要求方法正确,计算可靠,参数可信,建议措施符合工程实际。工程设计最关心的是建筑物地基的工程地质条件和物理力学性质,因此工程地质工作的最终体现是工程地质定性和定量评价。
工程地质专业只对提交给设计采用的地质资料负责,其物理力学参数也仅仅是建议值,不在建议值范围之内的设计采用值和不适应地质条件的设计方案,地质师不负责。但是,地质师有责任对不符合或不适应地质条件的设计方案提出质疑,对可能存在的工程隐患要与设计师充分交底,对不良工程地质缺陷有责任提出工程处理措施的建议。
一般说来,正规勘测设计院的勘测队伍,已经过几十年工程实践的检验,在正常情况下都可以完成以上任务并尽到地质专业的责任。本文以下章节列出的工程地质工作中存在的若干问题,是归纳了笔者从事工程地质工作十多年来的所见所闻,供地质师们分析问题时参考。
5 工程地质工作存在的问题与对策
5.1 工程地质勘察的质量问题
在工程地质勘察过程中,一般问题较多的是工程概念不清,勘探侧重点不明确,针对性不强,方法不当,手段落后;工程地质分析工作中所选择的理论、方法、计算公式等与实际情况有较大出入,其适应条件的物理意义混淆不清;地质报告中基本地质条件不清楚,主要工程地质问题界定不准确或论证不充分,有问题遗漏甚至结论性错误;有些地质报告没有地质结论,也有些工程没有做多少地质工作就先下结论,极不严肃。此类问题往往造成阶段性工程审查不能一次性通过,可能延误开发时机;或者尽管通过了审查,但却给工程留下了隐患,这种情况的危险性更大。
5.2 相关专业的理解问题
一种情况是地质师对其它专业不理解,这需要加强跨专业的学习。另一类现象是设计施工等相关专业对工程地质的不理解。有的不懂地质却偏要提出一些不切实际的勘探要求,有的工程由设计人员来布置地质勘探工作;有的设计人员对地质专业知其然不知其所以然,自以为是包打天下,不结合地质条件设计不当;也有的是不尊重自然地质规律,野蛮施工,严重破坏地质体的自然结构,造成重大工程事故。所有这些非地质专业的问题,往往在出了问题之后又向地质专业推卸责任,令地质师们不知所云。工程地质界知名专家学者孙广忠教授指出:“实际上,在地质工程实践中脱离地质实际的实例随手可拾,可以说,地质工程施工中出现事故的绝大部分是设计和施工脱离地质实际的结果,或者是对工程地质条件没有搞清楚或认识不清的结果,如果离开了地质基础,则其理论必将脱离地质实际必将作出错误的结论”。
潘家峥院士等前辈专家早已强调过地质学水工,水工学地质。足以可见专业之间的交叉渗透问题,早已被专家们的真知灼见道出了关键,就看我们作何行动。
5.3 勘测周期不合理的问题
从工程地质勘察到地质报告的提交需要一定的工作周期,这是再简单不过的道理。但有些工程没有基础性的前期投入,一旦要报项目,立即就要求提交地质报告;还有些工程是今天提交了可研报告,明天就提交初设报告。此类情况多为地方性工程,一般国家投资的大型工程出现这种局面的不多。没有足够的勘测周期所造成的后果是严重的,地质条件不清楚,投资控制不住,施工后修改设计,或由于地质问题造成承包商巨额索赔等等。更可怕的是留下了工程隐患,可能造成重大工程事故。
5.4 规程规范的问题
规程规范的问题较多,甚至产生了一些混乱。水利系统与水电系统的勘测设计阶段不一致,规程规范也有区别。历经十多年的编写报批,1999年才颁布的国家标准《水利水电工程地质勘察规范》,在勘测程序和新技术的应用方面都已经明显地落后于时代的发展,一经颁布实施就难以把握。更为令人难以理解的是另一部国标《岩土工程勘察规范》并不完全适合于水利水电工程地质,而建设部的一些工程勘察监督机构则以此为依据对水利水电勘测设计单位实施质量检查,使勘测单位不得不准备满足两种规范的两套地质报告分别对付审查和检查。规程规范的修订和出台周期太长,完全不能满足工程建设的需要。水利与水电分家之后,对于工程地质这个专业来说其工作性质是一样的,但却存在不同的技术标准和勘测程序,这种情况还要继续下去,需要寻求解决或协调方案。
5.5 人才问题
十年造成的人才断层已经出现。有丰富工程实践经验的前辈地质师相继离岗,各勘测设计院明显缺地质总工人才,八十年代期间各院比较整齐的地质副院长和院级地质总工,近年来在一些勘测设计院已经相继断档,或后继无人,或后备人才尚不成熟。勘测行业不景气,社会地位和经济地位与工程地质专业不相适应,工作环境、工作条件的局限,人才资源开发机制的问题,择业行为中的浮躁动机等等,都不同程度地影响着优秀地质师的成长。
高质量高水平的工程地质分析成果,出自于高水平高素质的地质师。有人说二、三年就可以培养出地质专家,实属无知。要培养出一个具有工程地质分析能力,能够解决复杂问题的地质师,没有十年以上的功夫,大量的工程实践,自身的敬业精神,理论联系实际,相关学科专业的学习和渗透,是决不可能的。十年树木百年树人,在地质师的培养过程中可以充分体现出来。培养优秀地质师的难度可以说远远超过培养博士、研究员和教授的难度。
社会的发展和日趋激烈的竞争市场,对地质师素质的要求也将越来越高,最好是跨专业的复合型人才。竞争的实质是人才的竞争。勘测队伍要走向市场,必须重视高素质人才的培养,重视人才资源的开发。
5.6 技术管理问题
工程地质勘察质量的控制,技术管理是主要环节之一。近年来一些单位提交的勘测设计报告中的地质章节不是地质师写的,报告的编制人中没有地质专业负责人,或地质报告没有院级地质负责人审查把关,报告和图纸中的错误较多。这种情况给总院增加了审查难度,同时也有损勘测设计单位的质量和水平形象,还会延误工程报批的时机。当然也有上级单位工程审查把关不严,助长了这种技术责任心不强的现象。
5.7 其它问题
前期工作投入不够,有些地方部门长期拖欠勘测经费;体制问题,市场竞争不规范,非水利水电勘测单位从事水利水电勘测工作存在工作方法、技术要求和工程地质评价等方面的差异;勘测工作经费仍然按落后的实物工作量计算,造成多勘探多争钱,地质分析多出力多赔本的事实上的不合理现象,长期以来得不到解决。勘测技术的科技含量低,新技术新方法投入少,不能满足现代工程技术发展的要求。
5.8 今后十年将进入工程事故的高发期
鉴于对以上若干问题的担忧,今后十年有可能是我国水利水电工程事故的又一个高发期,这一悲观性预测有些危言耸听,但愿不要成为被不幸言中的事实。
5.9 解决问题的对策
解决问题首先要分清责任。规程规范和部分技术管理方面的问题应该由总院负责;勘测周期不合理,前期工作投入不够等问题应该是地方部门或者计划部门负责;质量、人才、相关专业的协调等问题自然应该由勘测设计单位负责;其它问题大家都有责任,但主要还是取决于大环境。
责任分清楚了,落实到要有人来抓,所有问题虽然我们不敢说都能很好地得到全面解决,但至少可以前进一大步。最可怕的是大家都在畅谈必要性重要性,结果都是纸上谈兵,没有实际行动。笔者在这里也就是夸夸其谈而已,不可能提出可以操作的具体解决方案,这种方案也不该我们提,该谁提?当然应该是谁负责抓,谁就提方案追落实精指挥勤检查,最终归结到谁领导的关键问题上。到此为此,我们的对策就算出台了。
其实,我们这里列出来的众多实际问题,本质上和深层次的是体制和机制问题,需要通过改革才能从根本上解决。随着勘测设计市场化进程的加快,新技术与旧管理的冲突,老观念与新思想的交锋,既是矛盾又是改革的动力,这是不难理解的。
6 工程地质要抓住机遇迎接挑战
汪恕诚部长曾经讲话强调:“不能老修改设计,因为搞招投标尤其是国际合同,修改设计就意味着被索赔”。少修改或不修改设计,是对工程地质提出的更高要求。基本地质资料不准,修改设计就是必须的。高标准严要求就是挑战和机遇。
人类社会的进步与发展,实际上又是一部人与自然相互协调和相互影响的壮丽史诗。以前我们把人与自然的关系当成是与天斗与地斗的斗争关系,实践证明,人与大自然斗争的结果,虽然取得了一些局部性的小胜利,而大自然反过来对人类的惩罚却是灾难性的。人类的每一次产业革命,无不与工程建设有直接关系,与地质环境有直接或间接关系。建国以来,我国的基本建设此起彼伏,水利水电工程建设从无到有,新一轮的建设正在兴起。在多专业组成的基建队伍这个庞大乐团中,地质师要起到指挥和首席演奏家的作用,甚至还要担负起独奏华彩乐章的作用。
尽管工程地质学科正在经历着前所未有的挑战,工程地质工作也存在着这样那样的问题和难题,然而这更是机遇。抓住机遇迎接挑战,顺应自然,保护环境,防止灾害,造福人类,是工程地质学家和地质师的艰巨任务和不可推卸的责任。
主要参考文献:
1 王思敬,工程地质学的任务与未来,《工程地质学报》1999年第3期
2 崔政权,《系统工程地质学导论》水利电力出版社,1992.5
3 孙广忠,论地质工程的基础理论,《工程地质学报》1996.第4期
一、有关岩土工程勘察
1.岩土工程勘察定义。岩土工程勘察,英语为geotechnicalinvesigation,就是根据建设工程的要求,查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件,编制勘察文件的活动。
2.岩土工程勘察阶段。按其进行阶段可分为:预可行性阶段、工程可行性研究阶段、初步设计阶段、施工图设计阶段、补充勘察、施工勘察等。
3.岩土工程勘察对象。根据勘察对象的不同,可分为:水利水电工程(主要指水电站、水工构造物的勘察)、铁路工程、公路工程、港口码头、大型桥梁及工业、民用建筑等。由于水利水电工程、铁路工程、公路工程、港口码头等工程一般比较重大、投资造价及重要性高,国家分别对这些类别的工程勘察进行了专门的分类,编制了相应的勘察规范、规程和技术标准等,通常这些工程的勘察称工程地质勘察。因此,通常所说的“岩土工程勘察”主要指工业、民用建筑工程的勘察,勘察对象主体主要包括房屋楼宇、工业厂房、学校楼舍、医院建筑、市政工程、管线及架空线路、岸边工程、边坡工程、基坑工程、地基处理等。
4.岩土工程勘察内容。岩土工程勘察的内容主要有:工程地质调查和测绘、勘探及采取土试样、原位测试、室内试验、现场检验和检测,最终根据以上几种或全部手段,对场地工程地质条件进行定性或定量分析评价,编制满足不同阶段所需的成果报告文件。
5.岩土工程勘察的方法与技术。岩土工程勘察的方法或技术手段,有以下几种:(1)工程地质测绘。工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作,一般在勘察的初期阶段进行。工程地质测绘是认识场地工程地质条件最经济、最有效的方法,高质量的测绘工作能相当准确地推断地下地质情况,起到有效地指导其他勘察方法的作用。(2)勘探与取样。勘探工作包括物探、钻探和坑探等各种方法。它是被用来调查地下地质情况的;并且可利用勘探工程取样进行原位测试和监测。应根据勘察目的及岩土的特性选用上述各种勘探方法。(3)原位测试与室内试验。原位测试与室内试验的主要目的,是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数,包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等。原位测试一般都藉助于勘探工程进行,是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。(4)现场检验与监测。现场检验的涵义,包括施工阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。现场监测则主要包含施工作用和各类荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营中的结构物监测和对环境影响的监测等方面。检验与监测所获取的资料,可以反求出某些工程技术参数,并以此为依据及时修正设计,使之在技术和经济方面优化。此项工作主要是在施工期间内进行,但对有特殊要求的工程以及一些对工程有重要影响的不良地质现象,应在建筑物竣工运营期间继续进行。超级秘书网
二、努力提高报告的编写能力
1.要具备牢固的地质地貌和工程理论地质基础理论方面,主要是岩石学、构造地质学、第四纪地质学和地貌学;工程地质方面,主要是土质学、土力学、工程地质分析、工程动力地质学、工程地质勘察。
2.要熟悉和把握有关的规范规程规范规程既是经验的总结,又是技术的指南,具有很强的勘察工作指导性。对于国家的、行业的、省和地方的有关规范规程,必须熟悉把握,并在具体勘察工作中认真执行。
3.要了解工作区的地质情况对于勘察地段的区域地质、水文地质、工程地质资料,应尽可能地搜集并熟悉。对于邻近地段已有的工程地质勘察资料,也要尽可能了解,以便在勘察工作中发挥其参考作用。
4.要把握工程设计的基本要求和基础施工的技术要点只要明确了工程设计的基本要求和基础施工方法,作出的工程地质评价才能有的放矢、正确客观,提出的建议才能合理适用。
5.要切实保证第一手资料的质量岩土工程勘察报告是工程地勘察的最终成果。一份高质量的勘察报告,必须来自于高质量的第一手原始资料。
6.提高综合知识方面的技能。如基本的数理统计知识、文字表达能力、编图技巧、综合分析能力。
三、确保岩土工程勘察质量
1.严格按基本建设程序办事,先进行地质勘察后设计。对无地质勘寒资料工程的设计应不予报建,对(未能按照相应的等级)降级进行地质勘察的工程不予报建。
2.提高地质勘察单位员工的质量意识,加强职业道德教育,健全岗位责任制度,培养良好的认真负责的工作作风,避免出现地质勘察资料的失误。
3.建立审查、复核制度,对室内室外技术资料要有资深的专业人员进行审查和复核,敢于对钻探、土工试验结果提出质疑,并通过对相近建筑物的钻探资料对照分析,确保资料的准确性。必要时可重探可疑探点、可重做相关试验。
4.要根据建筑物的安全等级与场地类别,并结合地质历史(注意收集相关资料)与地形特色进行探点的布设,并按规范进行相应比例和数量的取土探孔和原位测试探孔的布置,避免漏探特殊地质现象。
5.勘察布孔。勘察与设计的接口:收到设计人的勘察任务书后,应认真阅读,仔细分析,充分了解设计意图,不明白的地方及时与设计人沟通,存在疑虑的地方需向设计人提出。设计人往往有偏于保守的倾向,如对地基承载力要求过高、要求一桩一钻、对桩基承载力提出过高要求等。由于岩土体始终是一个灰箱,无法彻底查清岩土体的分布及其物理力学参数,在做与岩土相关的工程设计时固然要留有一定的安全富余度,但是必须在了解场地岩土条件的情况下才能准确把握安全的尺度,采用过于保守的岩土参数,过高的安全系数将不可避免的造成工程建设的极大浪费。做岩土工程勘察的人一般比做结构设计的人更清楚或者更容易把握场地的岩土条件情况,因此岩土工程师应当,也有必要提出意见供设计人参考。在勘察任务书与工程平面布置图确认无误后,勘察人员应到现场踏勘,了解场地情况,并提出勘察纲要供钻探等供外业使用。
一、有关岩土工程勘察
1.岩土工程勘察定义。岩土工程勘察,英语为geotechnicalinvesigation,就是根据建设工程的要求,查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件,编制勘察文件的活动。
2.岩土工程勘察阶段。按其进行阶段可分为:预可行性阶段、工程可行性研究阶段、初步设计阶段、施工图设计阶段、补充勘察、施工勘察等。
3.岩土工程勘察对象。根据勘察对象的不同,可分为:水利水电工程(主要指水电站、水工构造物的勘察)、铁路工程、公路工程、港口码头、大型桥梁及工业、民用建筑等。由于水利水电工程、铁路工程、公路工程、港口码头等工程一般比较重大、投资造价及重要性高,国家分别对这些类别的工程勘察进行了专门的分类,编制了相应的勘察规范、规程和技术标准等,通常这些工程的勘察称工程地质勘察。因此,通常所说的“岩土工程勘察”主要指工业、民用建筑工程的勘察,勘察对象主体主要包括房屋楼宇、工业厂房、学校楼舍、医院建筑、市政工程、管线及架空线路、岸边工程、边坡工程、基坑工程、地基处理等。
4.岩土工程勘察内容。岩土工程勘察的内容主要有:工程地质调查和测绘、勘探及采取土试样、原位测试、室内试验、现场检验和检测,最终根据以上几种或全部手段,对场地工程地质条件进行定性或定量分析评价,编制满足不同阶段所需的成果报告文件。
5.岩土工程勘察的方法与技术。岩土工程勘察的方法或技术手段,有以下几种:(1)工程地质测绘。工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作,一般在勘察的初期阶段进行。工程地质测绘是认识场地工程地质条件最经济、最有效的方法,高质量的测绘工作能相当准确地推断地下地质情况,起到有效地指导其他勘察方法的作用。(2)勘探与取样。勘探工作包括物探、钻探和坑探等各种方法。它是被用来调查地下地质情况的;并且可利用勘探工程取样进行原位测试和监测。应根据勘察目的及岩土的特性选用上述各种勘探方法。(3)原位测试与室内试验。原位测试与室内试验的主要目的,是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数,包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等。原位测试一般都藉助于勘探工程进行,是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。(4)现场检验与监测。现场检验的涵义,包括施工阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。现场监测则主要包含施工作用和各类荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营中的结构物监测和对环境影响的监测等方面。检验与监测所获取的资料,可以反求出某些工程技术参数,并以此为依据及时修正设计,使之在技术和经济方面优化。此项工作主要是在施工期间内进行,但对有特殊要求的工程以及一些对工程有重要影响的不良地质现象,应在建筑物竣工运营期间继续进行。
二、努力提高报告的编写能力
1.要具备牢固的地质地貌和工程理论地质基础理论方面,主要是岩石学、构造地质学、第四纪地质学和地貌学;工程地质方面,主要是土质学、土力学、工程地质分析、工程动力地质学、工程地质勘察。
2.要熟悉和把握有关的规范规程规范规程既是经验的总结,又是技术的指南,具有很强的勘察工作指导性。对于国家的、行业的、省和地方的有关规范规程,必须熟悉把握,并在具体勘察工作中认真执行。
3.要了解工作区的地质情况对于勘察地段的区域地质、水文地质、工程地质资料,应尽可能地搜集并熟悉。对于邻近地段已有的工程地质勘察资料,也要尽可能了解,以便在勘察工作中发挥其参考作用。
4.要把握工程设计的基本要求和基础施工的技术要点只要明确了工程设计的基本要求和基础施工方法,作出的工程地质评价才能有的放矢、正确客观,提出的建议才能合理适用。
5.要切实保证第一手资料的质量岩土工程勘察报告是工程地勘察的最终成果。一份高质量的勘察报告,必须来自于高质量的第一手原始资料。
6.提高综合知识方面的技能。如基本的数理统计知识、文字表达能力、编图技巧、综合分析能力。
三、确保岩土工程勘察质量
1.严格按基本建设程序办事,先进行地质勘察后设计。对无地质勘寒资料工程的设计应不予报建,对(未能按照相应的等级)降级进行地质勘察的工程不予报建。
2.提高地质勘察单位员工的质量意识,加强职业道德教育,健全岗位责任制度,培养良好的认真负责的工作作风,避免出现地质勘察资料的失误。新晨
3.建立审查、复核制度,对室内室外技术资料要有资深的专业人员进行审查和复核,敢于对钻探、土工试验结果提出质疑,并通过对相近建筑物的钻探资料对照分析,确保资料的准确性。必要时可重探可疑探点、可重做相关试验。
4.要根据建筑物的安全等级与场地类别,并结合地质历史(注意收集相关资料)与地形特色进行探点的布设,并按规范进行相应比例和数量的取土探孔和原位测试探孔的布置,避免漏探特殊地质现象。
5.勘察布孔。勘察与设计的接口:收到设计人的勘察任务书后,应认真阅读,仔细分析,充分了解设计意图,不明白的地方及时与设计人沟通,存在疑虑的地方需向设计人提出。设计人往往有偏于保守的倾向,如对地基承载力要求过高、要求一桩一钻、对桩基承载力提出过高要求等。由于岩土体始终是一个灰箱,无法彻底查清岩土体的分布及其物理力学参数,在做与岩土相关的工程设计时固然要留有一定的安全富余度,但是必须在了解场地岩土条件的情况下才能准确把握安全的尺度,采用过于保守的岩土参数,过高的安全系数将不可避免的造成工程建设的极大浪费。做岩土工程勘察的人一般比做结构设计的人更清楚或者更容易把握场地的岩土条件情况,因此岩土工程师应当,也有必要提出意见供设计人参考。在勘察任务书与工程平面布置图确认无误后,勘察人员应到现场踏勘,了解场地情况,并提出勘察纲要供钻探等供外业使用。
1.1.我国工程地质研究部门引进和开发实用软件。引进边坡稳定计算程序用于滑坡、塌岸稳定分析,提高勘察成果的定量化判识水平;引进开发了勘探图件、地质剖面制作程序及三维成像技术,开发并进一步完善“工程地质软件包程序”,较好地解决了钻孔成图中的很多难题,也为地质平面及剖面图的绘制起到了较好的辅助设计作用,取得了较好的效果。
1.2.结合工程实践研究和开发新技术。我国工程地质研究部门开发边坡斜面摄影成像技术用于工程实践,提高了地质编录工作效率,获得了大量的工程地质数字信息;开发水电站枢纽区工程地质三维可视化建模与分析研究系统,已应用于生产之中。
1.3.积极引进并应用新的地质勘察和分析手段。在水电站勘察过程中,根据地质分析的需要,在右岸构造软弱岩带勘察中,使用了地震波CT测试技术;采用模型洞原位变形观测分析地下洞室稳定性;在右岸构造软弱岩带稳定性分析、左岸地下洞室围岩稳定性分析及溢洪道边坡稳定性分析均采用了目前比较先进的三维弹塑性有限法分析和三维流形元分析方法,为稳定性评价和工程施工设计提供了可靠的基础资料和参考依据。
1.4.其他新方法新技术的引进和应用。地下洞室围岩分类、坝基岩体质量分类、边坡岩体质量分类、边坡稳定分析、岩体弹塑性理论、地质力学模型、岩(土)体物理力学性试验方法的发展应用;电脑与工程地质软件包的开发应用;勘测手段及钻进取芯技术的提高、物探各种测试手段的广泛应用强有力地促进了工程地质勘察中获取工程地质资料周期的缩短和工程地质条件快速分析评价;充分利用网络技术,进一步提高了地质专业劳动生产率。
近几年,我国从生产需要出发,新技术新工艺得到很好地推广应用:选取适合各类地层(的金刚石钻头,提高钻进效率,降低生产成本;继续完善大坝灌浆变形观测和抬动观测技术,确保坝体安全和工程质量满足要求;在河床冲积层勘探中,采用了SM胶取芯技术,保证了试验样品的原始状态,为冲积层特性研究提供了真实可靠的材料。.5水文勘测开发的电波流速仪,在电站简易测流中投入使用,达到了预期的效果。近年,又开发出水情自动测报系统,现已逐步应用于大型水电站的测报中;为改善以往在水情测报中一直采用的点测量及测流时间过长等问题,水文勘测技术人员正着手对声学“多普勒剖面流速仪(简称ADCD)”技术进行论证和调研,并逐步将此技术运用在对西部山区性河流的水情预报中,计划通过不断实践和探索,最终实现水情的“瞬时”测量预报。
1.6工程物探在水电站开展了大范围的河床冲积层地震波探测;应用声波垂直反射波法、声波CT法及红外线热成像三种相结合的方法,准确地探测到了坝体面板脱空等工程质量问题;在多项水利工程和多个水电站勘察中,应用高密度电法勘探方法,解决了水库漏水问题和断层构造发育范围及深厚覆盖层地质问题,且成效显著。研究并应用“隧洞施工监控量测一体化”,“坝基岩体质量测试的空间分析”,“数字式全景钻孔摄像系统”,“堆积体的综合物理探测技术”,“大坝面板脱空综合物理探测技术”,“小波变换在水电工程地球物理中的应用”等新方法新技术,拓展了物探的应用领域,提高了物探的探测精度。
2.勘察专题研究成果应用
2.1大型水库库岸稳定工程地质勘察成果应用20世纪80年代以来,采用了航空遥感技术与实地验证相结合的方法,相继对一批大型水电站进行了库岸稳定性研究,为快速、高质量地评价库岸稳定性及其他水库工程地质问题发挥了良好的作用。形成了一套较完整的勘察、研究、评价、预测水库区天然状况和蓄水运行条件下库岸稳定性问题的思路和工作方法,包括岸坡类型划分及其变形破坏机制、库岸再造及滑坡稳定性分析评价及预测、岸坡失稳及水库诱发地震灾害调查与分析预测、移民安置选点与处理措施建议等。该项目成果在后来开工建设的大、中型水电工程水库库岸稳定性地质调查中得到广泛应用,提高了水库库岸稳定与移(居)民点调查地质工作效率及成果质量。
2.2大坝面板脱空无损探测研究与应用“大坝面板脱空无损探测研究与应用”是通过试验比较论证提出了采用3种物探方法(声波垂直反射法、远红外热成像法、地质雷达法)进行综合评价的方法。为消除大坝病害,采取相应的处理措施,提高大坝的安全性提供了重要的依据。与传统的单一物探方法相比,本项研究成果具有多种方法互为验证、利用了不同的物性差异特征﹑探测成果准确可靠的优点。大坝面板脱空的处理质量,节约了处理成本,而且具有广阔的推广应用前景,具有较高的经济效益和社会效益。
2.3采用EH4进行深厚堆积体厚度探测应用该方法测量深度大,野外劳动强度小,生产效率高,现场测量直接成像,能十分清楚地辨别地下二度体的异常。该项新技术即EH4电导率成像探测非常实用。而该方法不受这些因素影响,较准确地探测出了堆积体厚度。研究成果及时运用于工程中,减少了工程量,节约了工程投资,节省了时间,经济效益显著。
2.4软弱岩带的工程地质特性研究成果应用:对坝址右岸构造软弱岩带的分布范围和工程地质特性进行了大量有针对性的勘探以及室内和现场试验工作,并完成了现场高压固结灌浆试验和现场渗透变形试验,针对软弱岩带的工程特性、成因进行了系统的分析论证,对工程适宜性进行了分析评价,并提出了切实可行的基础处理措施。该专题成果为可行性研究的经济技术分析论证提供了坚实的基础,对国内外同类工程的地质勘察和设计工作具有很好的参考价值。.5“深挖高边坡快速地质编录成图技术”在高陡边坡地质资料收集应用中取得了较好的效果。引进该项技术用于水电站具有针对性强、收效高、安全快速等良好作用。该技术运用摄影测量的原理,通过计算机软件技术,完成高陡边坡影像的正射、线画图的生成,从而完成了地质编录工作。其技术特点:①在地质编录生产中高效、实时;②减少现场工作量,提高工作效率;③利用无站标测量技术和手段可完成传统方法无法完成的任务;④高边坡计算机快速编录成图还可以不断地积累边坡数字化的编录数据,为以后建立工程地质数据库提供良好的数据源。该技术在小湾主体工程边坡及坝基开挖中均有应用,可实现安全、高效、准确地进行地质编录,通过软件功能还可在图像上对地质现象进行较精确的定位,这是传统的地质编录所难以做到的。
3.今后工程勘察技术在实践中应用的总体思路
近几年来,我国在高边坡系统排水、锚索加固、复合支护、变形监测、标准化与动态设计方面有所创新和突破,网络技术、数据库技术、数字可视化技术、地理信息技术等不断地被应用到勘察各专业,取得了一定的效果。在计算机建设上已实现局域网共享资源;基本实现计算机辅助工程勘察,达到信息化初始阶段目标;由于工程勘察专业具有多样性、复杂性、随机性和数据海量性等特点,信息化水平还有待进一步提高。要密切关注、跟踪、研究国内一流的工程勘察企业的技术水平和发展动态,通过加强行业协作及与国内高校、科研院所的密切合作,在引进、消化、吸收国内外先进技术的基础上,进行技术创新。今后技术发展总体思路如下:(1)注重研究复杂坝基、高边坡及大型地下洞室群岩体(围岩)稳定性量化分析及三维地质数字模型软件与三维成像技术,并对复杂岩体(包括软弱蚀变岩体、大型松散堆积体、卸荷松动岩体、高地应力区岩体)成因机制、工程地质性状、工程适应性进行科学试验研究;同时开展区域构造地质科学研究及对水电工程开发、建设的影响。(2)重点研究水电水利工程地质综合勘察技术,开展岩土工程和环境工程地质方面的研究并向深度拓展;开展地质灾害勘察、防治与治理,地质灾害险性评估方面的实践与研究。(3)完善和提高目前使用的常规物探方法,使其应用技术水平达到或超过本行业平均水平,积极开展新技术、新方法的引进应用工作,结合目前物探应用技术的发展情况,对新技术、新方法进行重点研究。(4)广泛应用全站型自动速测仪、全球卫星定位系统(GPS)、遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)于水利水电工程建设;在野外数据采集、处理、存储、提供等方面逐步完善计算机技术在测绘领域的应用,以提高全数字摄影测量及全野外数字成图的精度和速度,增加测绘产品的多样化,满足市场需求。(5)积极配合新的钻探规程、抽水试验规程、压水试验规程的贯彻实施。对勘探设备和试验工器具进行重新整合,尽快开展“自由震荡法”抽水试验的研究工作,研制小口径双管钻具轴承储油密封系统,并研究特殊岩体取芯技术。(6)开发先进的水情自动测报软硬件技术,自主开发改装一些较先进适用的水文测验仪器,特别是泥沙采样器。加快水文数据库的建设。
摘要:工程勘察在工程建设中具有重要的作用,如何积极采用新技术、新方法和新工艺,创新发展模式,提高勘察技术水平,缩短勘测周期,是工程勘察行业面临的共同问题。为此,本文对近年来工程勘察新技术在实践应用中的情况进行了介绍。
中图分类号:TV554 文献标识码:A 文章编号:
1 工程说明
1.1 工程概况
乌东德水电站右岸3#、4#和5#导流隧洞进口位于红沟崩坡堆积体内,导流隧洞沿线分为进口明渠段、洞身段和出口明渠段。
导流隧洞围岩体由褶皱基底构成,从进口至出口穿越的地层依次为:Pt2y1 、Pt2y2、Pt211、Pt218。上游洞段Ⅳ类围岩洞段集中,分布范围大,3#、4#和5#导流隧洞长达分别为505m、638 m、701m,隧洞左侧顶拱围岩大多为因民组Pt2y1、Pt2y2 极薄层~薄层大理岩化白云岩,裂隙发育、岩层破碎、接近散粒体结构,岩层产状:倾向160°~180°,倾角一般为65°~85°,倾向下游,对隧洞左侧顶拱稳定极为不利。
3#、4#导流隧洞Ⅳ、Ⅴ类围岩开挖断面分别为19.90×27.2m、20.50×27.8m(宽×高)、进口渐变段最大开挖断面为27.90×30.3(宽×高)。5#导流隧洞开挖断面为13.2m×17.3m~21.9m×21.3m(宽×高),均为城门洞型。
2 施工方法及措施
2.1施工参数
无盖重固结灌浆孔孔径φ50mm,孔间距2.0m,排距2.5m,分两序施灌,最大灌浆压力0.3MPa。
灌前要求至少喷10cm厚度砼封闭岩面,因岩层破碎、遇水软化,其抗压强度极低,灌浆前不对灌浆孔冲洗。采用孔内不分段、分两序加密灌浆,出现串通孔灌浆,则采用2~3孔并联灌浆,但需控制最大灌浆压力。
2.2 无盖重固结灌浆工艺措施
(1)采用多臂台车或YT28手风钻在开挖支护台车架上造孔,采用ZJ400高速搅拌机集中制浆,TBW250/50型灌浆泵输浆至各工作面,SGB6-10三缸往复式活塞灌浆泵循环式灌浆,灌浆管路要求可承受1.5倍最大灌浆压力,灌浆泵和灌浆孔安装的压力表使用前率定,并采用业主提供的灌浆自动记录仪记录灌浆量。
(2)浆液水灰比及浆液变换标准如下:
① 一般固结灌浆孔采用纯水泥浆液灌注。
② 水泥浆液水灰比(重量比)采用2:1、1:1、0.8:1、0.5:1四个比级,一般开灌水灰比可采用2∶1。
③ 灌浆过程中,如灌浆压力保持不变,注入率持续减小,或当注入率不变而灌浆压力持续升高,但未达④、⑤条的标准时,不得改变浆液水灰比。
④ 当某一级水灰比浆液的单孔注入量达300L以上、群孔达600~1200L以上或灌注时间已达1h以上、而灌浆压力或注入率均无改变或改变不显著时,改浓一级水灰比的浆液灌注。
⑤ 当注入率大于30L/min时,视具体情况越级变浓浆液水灰比。
⑥ 浆液水灰比改变后,如灌浆压力突增或注入率突减至原注入率的1/2以下时,立即回稀至原级水灰比进行灌注,并查明原因。
⑦ 灌浆前、浆液变换时、灌浆结束时均应测量浆液密度,灌浆过程中亦应每隔15~30min测量一次浆液密度,并反映在固结灌浆综合成果表中。
(3)结束标准
1)各灌浆段的结束条件为:在达到规定灌浆压力下,注入率不大于1L/min后,继续灌注30min结束。
2)当长时间达不到结束标准时,报请监理人共同研究处理措施。
(4)封孔
1)固结灌浆孔全孔灌浆结束后应紧接着用水灰比为0.5∶1的浓浆进行封孔。
2)对采用引(埋)管法施工的固结灌浆孔,在灌浆达设计结束标准后,采用0.5∶1的浓浆替换孔内稀浆,待回浆管排出0.5∶1的浓浆后封闭孔口,作闭浆封孔。
(5)检查孔施工
1)固结灌浆检查孔在该部位灌浆结束5~7天后进行,钻孔采用风动钻机。物探测试检查在灌浆结束后14d后进行。
2)采用单点压水试验方法进行检查,检查孔数量不小于灌浆孔总数5%,合格标准建议按10Lu控制,检查结束后进行灌浆和封孔。
3)必要时对岩体波速和静弹性模量测试,分别在该部位灌浆结束14天进行,其孔位的布置、测试仪器的确定、测试方法、合格标准等,按监理人指示执行。
2.3特殊情况的处理
(1)有地下水的固结灌浆孔,灌浆时可适当增加灌浆压力。
(2)钻孔时注意地层的变化,遇有断层、破碎带、地下涌水及其它异常现象,及时向监理工程师汇报。由监理、设计和施工单位共同商定处理办法。
(3)灌浆中每个灌浆孔的灌浆工作必须连续进行。若因故中断,必须尽早恢复灌浆,中断超过30min时,进行冲洗,如冲洗无效时,扫孔重灌,重灌时从开始灌浆时的水灰比开始。
(4)灌浆过程中,如冒浆、串浆、浆液变浓等情况,处理方法按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(DL/T5148-2011)的有关规定执行。并详细记录。
(5)有地下水涌出的灌浆孔,灌浆工作结束后,做屏浆措施。屏浆时间不少于1小时,然后可用机械封孔法封孔。
(6)若灌浆量大,灌浆难于结束时,可采取低压、浓浆、限量、间歇、浆液中掺入速凝剂、加砂、加水玻璃双浆液等方法处理。但处理方法必须由监理人批准后方可采用。
(7)在已完成或正在灌浆的地区,其附近30m以内不得进行爆破作业。
从以上三种定义的实质中均不难看出,工程地质学强调的工程和地质的关系,研究的是人类工程活动与自然地质环境的相互作用。但是,近年来工程地质学科却正在经历着前所未有的挑战,工程地质学被异名为岩土工程学,工程地质勘察被称之为岩土工程勘察。工程界有此呼声,学术界有此呼应,一些大专院校也纷纷效仿,甚至工程地质这个专业在高校也被取消了。一时间,似乎工程地质已经成了守旧传统,岩土工程才是先进时髦的,才是可以适应市场经济并与国际接轨的。这是近年来分歧最大的争议。
这些年来工程地质勘察的不景气以及市场竞争的不规范化,工程地质勘察队伍增加了岩土工程的业务是完全必要的,但将岩土工程作为工程地质的救世主,则值得商榷了。
根据笔者的理解,岩土工程是一项工程应用技术,是针对地质体的工程缺陷实施的工程措施而进行的一系列设计和施工过程的总称。岩土工程的任务是“处理”地质体的工程缺陷,使之满足工程建筑物对地基的工程要求,因此又有“岩土工程处理技术”的别名,说明岩土工程的确是一项实实在在的工程技术。确立工程地质学是一门独立的学科,尽管也仅仅是本世纪初的事,并不象数学、物理学、天文学等等著名学科那样历史悠久,然而,之所以将工程地质定义在“学科”这样的高度上,是因为她具备学科的一些基本特性和基本理论,这就是地质学的基本特性和基本理论,换句话说,工程地质学的基本理论就是地质学(当然更包括数学、力学、化学等等),因此,又将工程地质学界定为地质学的一个分支学科或应用学科,这是符合实际的。工程地质学的最新定义也是较为全面的:研究人类工程活动与地质环境相互作用的科学。显然,工程地质与岩土工程尽管有相似之处,但也有天地之别。如果将岩土工程界定为工程地质学科的一个分支,好象还说得过去;而反过来用岩土工程来代替工程地质,则实在有些牵强附会。
1997年6月20-27日,国际工程地质学会在希腊召开了一次学术讨论会,会上决定将本学会名称改为:国际工程地质学与环境学会。我国组团15人参加,王思敬任团长。随后国内也有人提出工程地质学会改名,以便与国际接轨,但一直未获通过。在近几年的中国地质学会工程地质专委会会议上,学科和学会更名问题的交锋一直也没有停止过。我国工程地质界的前辈专家学者们多数也不同意更名,认为如此严肃的基础性应用性学科,没有必要放弃自己的传统风格,我国的工程建设任务十分繁重,工程地质学科的研究和发展前景仍然是艰巨和光明的。
2.工程地质工作的任务
在工程建设中,工程地质工作的任务十分繁重,也异常艰巨,主要任务是:①选址,选择在地质条件上相对最优的工程建筑地区或场地;②评价,阐明工程建筑区或场地的工程地质条件,进行定性和定量的工程地质评价,准确界定工程地质问题;③预测工程建筑物兴建和运用过程中地质条件的可能变化,为研究改善和防治工程地质缺陷的措施提供依据;④调查工程建筑物所需的天然建筑材料等。
3.工程地质专业的尴尬
工程地质专业是工程建设的基础性专业,没有这个专业,一切工程建设均将成为空中楼阁,这是常识性问题,我们在这里反复强调好象有些多于。然而,现实确让这一基础性专业处于一个十分尴尬的境地,主要表现在:
①工程地质专业本身的特殊性、复杂性和实践性;
②专业不景气,社会地位和经济地位与工程地质专业不相适应,工作环境、工作条件的局限,择业行为中的浮躁动机,专业本身的局限性;
③规程规范存在的问题;
④工程地质勘察技术的局限性;
⑤相关专业对工程地质专业的轻视;
⑥长官意志,某些决策者对工程地质专业的无知或轻视;
⑦世人对工程地质专业的不了解与不理解。
4.在工程建设中的地质教训
由于地质问题而严重影响工程建设的实例太多,教训太深刻,顺手拈来几个实例:
①云南漫湾水电站左坝肩顺层滑坡和建材问题;
②贵州天生桥二级水电站厂址、隧洞等问题;
③贵州东风水电站右坝肩和帷幕线上的岩溶问题;
④乌江彭水水利枢纽前期工作重复问题;
⑤雅砻江锦屏二级水电站岩溶地下水问题;
⑥软弱夹层的遗漏对工程建设的重大影响,葛州坝、西津溢洪道等。
5.工程地质在工程建设中的决定性作用
任何地质条件下都可以建工程,对吗?这个问题也是这些年来工程界的一个热门话题,笔者认为答案是否定的。
①陕西东庄水库灰岩坝址渗漏严重不能建坝;
②小浪底滑坡性质界定对设计的影响;
③天生桥二级水电站移民区是否滑坡对移民安置的影响;
④堤防工程中的堤基垂直防渗引起的环境地质问题,有时可能是决定性的;
⑤地质边界条件和地质参数对工程设计的影响。
6.相关学科在工程地质中的应用
①系统工程在工程地质中的应用;
②计算机技术在工程地质中的应用;
③遥感、物探、GPS等;
④水工设计施工与工程地质的关系。
清晰的工程概念是地质师所必需的。潘家铮院士对地质师的要求:应该有系统地学习水工建筑物的基本设计理论,计算方法,以及地基缺陷的影响,各种处理的措施,各种成功和失败的经验;最好补一些数学、力学、水力学、岩土力学、岩石试验、有限元分析和计算机应用等方面的基础课。五十年代初,由于我国水利水电工程地质专业人才奇缺,一批设计师改行从事工程地质专业的学习和工作,后来大都成为工程地质专业的优秀专家。实践证明,地质师的工程概念清晰,地质工作会得心应手;反之则可能事倍功半。
7.工程地质要面对现实着眼未来
汪恕诚部长最近讲话强调:不能老修改设计,因为搞招投标尤其是国际合同,修改设计就意味着被索赔。修改一个设计,似乎节省了某一个工程量,而索赔量比这个还大,大量修改设计怎么得了?汪部长的这段讲话似乎在批评设计,实则是水利水电工程地质的一个千载难逢的新的契机。
如何理解汪部长的这段话?我们认为首先要搞清楚为什么修改设计,水利工程因为地质问题而修改设计的可以举出若干例子来。
修改设计往往赖地质,我们当然可以理直气壮地说:前期地质工作投入不够,工程地质条件不清楚,地质基础资料不准确,工程地质分析出力不够或分析工作的深度不到家,工程地质问题的界定不明确或界定有错误,学术技术问题得不到广泛的讨论和争论,工程地质问题的真理有时往往掌握在少数人手里。
在现如今的水库除险加固工程中,最为重要的是土坝的加固工程。在堤坝加固中运用最广的是混凝土防渗墙。目前在我省的水库加固工程中既有普通混凝土防渗墙也有塑性混凝土防渗墙。防渗墙为隐蔽工程,其工程质量除施工过程控制外,在墙体完成的一定时间后,施工单位和检测单位还要对墙体进行检验,本文就墙体如何检验与评定进行探讨。
一、防渗墙体质量评定
混凝土防渗墙施工过程中的质量评定一般采用《水电水利基本建设工程单元工程质量等级评定标准第 1 部分:土建工程》 DL/T5113.1- 2005,是基于工序检验资料和混凝土试块的检验结果进行评定的。关于墙体质量的评价标准人们有不同的看法,笔者认为由于混凝土防渗墙体的检测结果代表了实际工程的质量,因此墙体质量评定的质量要求不能高于过程的检验评定标准,否则施工过程中控制合格率 70%为合格,而墙体检测时要求合格率为 90%明显不合理,也很难达到。 因此,墙体的评价标准不能高于 DL/T5113.1 的质量要求。依据DL/T5113.1 的要求,墙体的评价标准见表 1。
二、检测方法
根据混凝土防渗墙的可能缺陷的分析和防渗墙的设计要求的参数,墙体的检测应进行深度、 强度和弹性模量、 渗透系数、 墙的连续性检测。
2.1 防渗墙深度检测方法
防渗墙的深度检测采用钻孔的方法检测,也可以辅以物探的方法进行。 检测时必须首先确定防渗墙的设计深度。 检测时找出防渗墙所在的槽段,根据槽段对应的桩号,确定检测的具置。 由于每个槽段一般一个深度控制,因此根据槽段的桩号对应的详细地质资料可以确定设计深度。对于地基不透水层为土基的防渗墙,钻孔深度大于等于设计深度即可停止钻进。对于地基为岩基且要求入岩的防渗墙应钻穿防渗墙进入基岩,并取基岩样品,以便判断是否达到基岩。
2.2 防渗墙墙体强度和弹性模量检测方法
对于普通混凝土防渗墙钻孔时可以获得混凝土的芯样,在试验室依据有关规范可以进行强度和弹性模量试验。而对于塑性混凝土,由于强度较低且配合比中参加了膨润土,在钻头的转动和水力的作用下,取样率很低,时常难以获得满足试验要求的样品。为此,可以采用开挖的方式,在上部获得芯样,进行试验。
2.3 防渗墙渗透系数检测方法
防渗墙墙体渗透系数的检测方法可以用钻孔和开挖获得的芯样,在试验室试验获得,也可以用现场钻孔通过注水或压水试验获得渗透系数。 通过芯样获得的渗透系数,由于芯样可能不包括缺陷或者薄弱部分,获得的渗透系数代表性可能不高。钻孔通过注水或压水试验获得的渗透系数尽管是试验段的平均结果,但是其代表性好于试样。由于需要获得的是防渗墙墙体的渗透系数,因此,注水或压水试验应在防渗墙中进行,底部的试验应在防渗墙未钻穿并保留 1m的以上部位进行。钻穿后进行试验就包含了地基的渗透状况了。依据《水利水电工程钻孔压水试验规程》 (SL31- 2003)进行压水试验时,由于仅为了获得渗透系数,不需要采用三级压力、 五个阶段,只需要一个压力就可以了。对于普通混凝土防渗墙,考虑到防渗墙的抗拉强度,最大压力以不超过 0.1MPa为宜。对于塑性混凝土还要小些。
2.4 防渗墙连续性检测方法
混凝土防渗墙连续性的普查,目前还没有十分有效的检测方法。检测单位广泛使用物探检测方法。物探分为电法、 电磁法、 地震波法和声波法。在混凝土防渗墙的检测中,电法采用最广的是高密度电法,电磁法使用最多的是探地雷达法,地震波法为瑞利波法,声波法以超声波为代表。由于 “工程物探的基本理论主要是基于被测载体的物性转换为电性参数的差异对比分析判断隐患和质量。其量测灵敏度与精度既受电测参数的影响又受到非电量物性参数变化的制约”。同时由于检测信号的异常同缺陷没有一一的对应关系,因此影响了物探的使用。但是人们采用在已知区利用地质资料进行物探异常解释,然后再推广到未知区的方法,也在许多防渗墙的检测中取得较好的效果。
三、某工程实例
3.1工程概况
某水库大坝防渗墙采用塑性混凝土,长820m。防渗墙设计参数为:防渗墙强度R28不小于5MPa,弹性模量不大于2000MPa,渗透系数小于i×10-7cm/s(1
3.2防渗墙深度检测
由于施工单位在防渗墙的混凝土导墙上标出了各施工槽段的接头位置和编号,找出位置后即可进行钻进。对于岩基钻穿防渗墙,对于土基达到设计深度后一般停止钻进。防渗墙深度的检测首先要确定设计的防渗墙的深度,由于设计仅给出了定性的深度要求:即地基为岩基时要求防渗墙入岩1.0m,地基为土基时要求防渗墙入岩2.0m。根据施工前的详细勘探资料确定防渗墙的设计深度。各钻孔的防渗墙深度结果见表3。
3.3 防渗墙渗透性检测
采用压水试验检验防渗墙的渗透性,每个钻孔一般进行1~2 段的压水试验,钻孔钻到需要压水试验的第一段底部时停止钻进,清孔,进行第一段压水试验。试验完成后进行第二段钻进,达到高程后停止钻进,清孔,进行压水试验。所有压水试验均在混凝土防渗墙中进行。各孔的压水试验结果见表4。
3.4防渗墙混凝土强度和弹性模量检测
现场钻孔获得的芯样,带回室内进行试验,各孔的混凝土强度和弹性模量的检测结果见表4。
3.5防渗墙超声波检测
根据现场实际情况,本次检测采用跨孔超声法。
中图分类号:K826.16 文献标识码:A 文章编号:
我国工程勘察对港口码头、水利水电工程、公路工程、铁路工程等比较重大工程进行了专门分类,按其进行阶段和勘察对象的不同分别分为不同的阶段和工程:①前者包括:工程可行性研究阶段、施工图设计阶段、预可行性阶段、初步设计阶段、补充勘察和施工勘察等。②后者包括:民用建筑、水利水电工程、公路工程、港口码头、铁路工程、大型桥梁及工业等。工程地质勘察通常是对这些编制了相应的技术标准、规程和勘察规范等内容的工程的勘察。
1 具体的安排岩土勘察工作量和内容
1.1 准备工作:一支勘察队伍的经济实力,设备配备,人员素质等等是从事勘察项目之前的准备工作做的好坏的必备因素。但在实际工作中要明确准备工作的重要性就是要避免窝工或返工保证工程勘察质量的前提条件和保障从而使现场勘察工作有目的、有计划地进行,避免盲目性的无准备的工作对工程造成费用的浪费,其主要还是对准备工作的重要性的认识问题,这是能否把准备工作做得避免疏忽遗漏既具体、又充分的关键。
1.2 钻孔问距:根据相关的规定越是安全等级高的建筑的间距就越小,其具体是指高层建筑的勘探间距要在15m—35m 之间并小于一般建筑要求高层建筑的岩土勘探的间距。在选择布孔位置时还要考虑不同的地貌特点,在地貌的交接地要设置更多的勘探点,还要考虑到建筑物的条件来确定布孔的位置。在实际工作中不能按照建筑的安全等级来决定勘探的孔距,钻孔的间距要根据场地的状况。在那些建筑经验比较丰富的地区且结构比较简单的场地则可以放大孔距。
1.3 钻孔深度:探测孔要能够承受主要的受力层。在采用桩或墩基的时候要使得勘探孔的深度满足相应的标准,若是采用筏基和桩基的话,勘探孔的深度就需要大于压缩层的下限。在使用桩基时,要预计桩的长度大小是要进行相应但是考察,研究区域地质资料、大量的了解附近建筑经验,测量建筑的荷载大小等,而对于桩长的选取则是要对桩的类型、分布方式等进行分析。压缩层深度的估算方法比较多,包括有国标地基规范、勘察规范,以及有关地方规范等,但是比较关键性的参数的计算一般都是基础宽度。而现实中的基础宽度
在通常状态下都是根据压缩层深度随荷载变化而由很大的变化。
1.4 勘探、取样:勘探工作勘探方的法选取主要是基于岩土性质。一般情况下可以采用用于研究地下地质条件和可利用勘探工程取样原位测试和监控,包括坑探、物探和钻探等方法。通常被使用来测绘工作的物探方法不是一种比较直接的方法,它主要是用于钻孔探测的先行或非主要性的手段。在岩土工程勘察工作中,比较关键性的措施就是直接勘探,因为直接勘探能够将地质条件检测出来。直接勘探包括钻井、点蚀和勘探项目等,它主要是按照各个类型的阶层和侦察需求选取相应的钻井措施,最广为使用的钻井措施就是钻探工作。 1.5 原位测试和实验室试验:在岩土工程分析与评价提供必要的技术参数是原位测试和实验室试验的主要目的。原位测试可以反映出宏观结构的岩石和土壤性质。室内试验的优点是容易控制测试条件,应力和应变条件可以批量取样并支配收入;缺点是边界条件复杂一些测试耗费人力,试验应力路径也难以控制。
2 评价岩土工程
2.1 地基的液化势及湿陷性评价:采用桩基时每一土层的液化势要评价液化势评价深度应加大为提供桩侧阻力做准备,不论是否满足由基础埋深、水位埋深等控制的初判条件。
2.2 基坑开挖和施工降水:根据开挖深度及预估的场地岩土工程条件针对基坑开挖及支护。针对施工降水则通过必要的测试手段提供相应的设计参数,掌握场区所在地段区域性水文地质背景资料必要时应进行水文地质勘察。查明开挖范围和邻近场地地下水分布特征和渗流特征,根据土层结构及岩土性质提出土的有效应力强度参数或不排水抗剪强度参数。
3 对岩土工程勘察管理措施的加强
3.1 合理整理与编录资料
3.1.1 许多技术人员在岩土物理力学参数的统计值方面将所有数据一律参与统计无论数据多少或大小,导致得到与现实场地地层情况不符的或不合理的结果其参数失真且误差过大。所以技术人员要明确规范中的相关规定并正确理解岩土参数取值合理应用各项指标。许多勘察报告还残留其他工程的痕迹且都十分神似是因为只把工程名称和一些数据修改即可就像做填空题,这些报告虽然符合国家规范的要求和编制深度的要求但报告缺乏对特定工程和特定地质现象等的具体分析。
3.1.2 勘察资料的整理是需要现场的技术人员和报告编写人员共同完成,很多勘察单位实行分工制后现场技术人员只是把现场编录和原始班表交给报告编写人员了而报告编写人员对现场并不了解,所以这样就导致了脱节不利于资料的编录。在进行资料编制的过程中出现了异常或者矛盾的情况一定要认真查找原因才可以进行编制确保资料准确没有任何错误,而在编制的同时要做到没有一丝一毫的纰漏就要编写人员进行自检且校验人员同时进行校验。
通过理论分析和实践经验合理取舍对于野外勘察和室内试验中获得的资料精心分析和整理,但也不能简单地以点盖面忽视现实情况中的特殊情形,要重视细节也要尽量做到原始资料能真实反映工程的真实情况全面考虑整体。
3.2 加强培训:在当前的形势下,工程地质专业人员习惯于工程勘察的原理及方法对岩土工程的方法、内容及理论等缺乏了解,当务之急是加强岩土工程技术人员及管理人员的培训,特别是岩土工程设计及施工技术人员的培训,以适应岩土工程市场发展的急需。真正体现岩土工程师的价值并从根本上杜绝岩土勘察行业中的弊端的是如何完善市场准入制度,加强行业自律和约束机制。我国大多数勘察单位由于将主要精力放在抢占市场份额当中从而忽视了人才的培养,所以从事岩土工程勘察工作的技术人才严重不足而现有的勘察人员整体素质又明显偏低,为了能够确保工程勘察的质量,勘察单位通过专业知识和技术的学习加大对专业人员的培训和教育力度从而提高其综合素质和业务能力。
3.3 调查现场岩石和土壤的采样和测试工作:在岩石和土壤的取样、原位测试岩土工程勘察的结果的数据分析评价的基础上解决勘察技术问题是其重要的数据来源。岩土工程设计的计算参数的计算模式的准确性和可靠性取决于计算模型和计算参数,没有完整和可靠的测试数据时分析和评价是不现实的。
3.4 加强土工试验和原位测试新技术的应用:岩土工程勘察地质钻探是主要的最有效的侦察手段之一,所以在岩土工程地质钻探过程中根据不同的岩石形成条件和取样,测试要求钻井设计和控制以达到既能满足技术要求和提高经济效益的目的,重视地质钻探过程控制并加强施工使用检测和监测技术是为了保证提供岩土工程的设计和施工参数的可靠性。
4 结束语
基础设计的主要依据是岩土工程勘察,为保证工程建设安全、高效运行,促进经济社会的可持续发展,且它作为一门涉及到工程、结构、力学等各方面知识的综合性社会学科要求从业人员在工作的过程中要认真负责,不断的完善和提高自己的业务知识和业务技能并提交真实准确评价合理的可行性勘察资料
参考文献:
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