賀建萍

（廣東珠榮工程設計有限公司 廣東廣州 510610）

關于優(yōu)化病險水庫勘察技術路線的探討

賀建萍

（廣東珠榮工程設計有限公司 廣東廣州 510610）

通過在病險水庫勘察過程中的實例，簡要的探討了病險水庫勘察過程中關于勘察手段的合理選擇，提高病險水庫勘察的效率，為病險水庫的加固設計提供良好的基礎資料。

優(yōu)化 病險水庫 勘察技術路線

1 前言

為確保病險水庫除險加固目標任務的如期實現(xiàn)，目前，全國各地的病險水庫除險加固工作正在抓緊進行著。中小型病險水庫大部分修建年代比較久遠，受當時條件的限制，在勘探、設計和施工上都不規(guī)范，工程質量得不到很好的保證，加上管理水平跟不上，經過多年運行后，存在的設計缺陷和施工質量隱患逐漸顯現(xiàn)出來，相繼出現(xiàn)一系列影響水庫安全的問題。絕大部分水庫在觀測設備上比較缺乏，只能從外觀變化上了解大壩的運行情況和工程安全狀況，不能及時地進行大壩安全監(jiān)測。由于基礎資料的缺乏，尤其是關于水庫壩區(qū)地質資料基本上都是空白，給病險水庫的勘察工作帶來不少的困難。同時，勘測周期和勘測經費的最小化和有限化現(xiàn)實，也給勘測手段的優(yōu)化提出了更高的要求。

2 勘察技術路線的優(yōu)化思考

目前，病險水庫勘察大部分依然采用傳統(tǒng)的模式：即常規(guī)巖土工程的“先由點到線，再由線到面，最后由面到立體空間”和“先有勘探，后有地質分析”的“歸納總結”思路，為此，需要大量勘察工作量。等距離、網(wǎng)格狀布置鉆孔就是這種思路的一種體現(xiàn)。這種思維模式所需要的勘察周期及經費相對都較大，對于存在明顯病險問題的水庫，地質測繪工作可以做到有針對性的安排鉆探，而對于存在病險隱患的水庫，簡單的地質測繪不一定能夠做到有針對性的安排鉆探工作，甚至可能會對鉆探工作量造成不必要的浪費，病險水庫數(shù)量眾多，勘察設計周期短，外業(yè)勘察工作量相對較少，常規(guī)的勘測手段耗費的工作量及成本較大，工作周期長，不太適合作為病險水庫勘察的指導思路，因此優(yōu)化勘察技術路線在病險水庫勘察工作中尤為重要。4

為了能夠切實、高效地完成除險加固工作，如何優(yōu)化勘測路線以及得出合理的勘察成果，就直接關系著病險水庫除險加固設計工作的順利進行。98洪水后，物探電法在堤防上的應用較為廣泛，且取得的效果頗好，在配合鉆探的驗證下，很好的在堤防勘察上發(fā)揮出了作用，陸續(xù)的在全國范圍內的土壩、土堤上推廣應用，經驗豐富。通過地表地質調查，采集到大量的地質信息，如地形地貌、地層巖性、地質構造、水文地質尤其是滲漏險情隱患等反映基本地質條件的信息，初步驗證“假設的地質模型”，指導物探測線的布置。物探方法速度快，信息量大，避免遺漏重大缺陷，針對物探異常布置鉆孔驗證。先做物探，再做勘探與試驗，能充分發(fā)揮物探方法速度快、信息量大的優(yōu)勢，避免遺漏重大缺陷，然后針對物探異常布置鉆孔驗證，建立工程地質模型。因此，在病險水庫勘察的技術路線是先進行地質測繪，再布置物探勘察，最后結合以上的初步成果指導安排鉆探以及試驗等。

3 勘察手段的選擇

目前用于水利工程監(jiān)測和探查隱患的物探技術主要有三類，即電法勘探、彈性波勘探和電磁類勘探。病險水庫工程大都靠近山區(qū)，壩高而短，壩體填土不均質并且受經濟條件限制，參考相關的工程經驗，故選用高密度電法為主，必要時可輔以自然電場法和常規(guī)電法進行探測。

這里的高密度電法指的是直流高密度電阻率法，但由于從中發(fā)展出直流激發(fā)極化法，所以統(tǒng)稱高密度電法。高密度電阻率法是以介質電性差異為基礎，研究在施加電場的作用下，地下傳導電流的變化分布規(guī)律。實際上是一種陣列勘探方法 ,野外測量時只需將全部電極 (幾十至上百根 )置于測線上 ,然后利用程控電極轉換開關和微機工程電測儀便可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速和自動采集。當測量結果送入微機后 ,還可對數(shù)據(jù)進行處理并給出關于地電斷面分布的各種物理解釋的結果。它與常規(guī)電法相比設置了較高的測點密度，所提供的是二維信息，一定數(shù)量的二維剖面還可以組成一個擬三維圖象，它是電剖面和電測深法的結合。高密度電法觀測精度高，數(shù)據(jù)采集可靠，對地電結構有一定成像功能，可獲得豐富的地質信息。各種隱患在探測成果圖上有明顯、直觀的反映，形象地反映出巖土體地電斷面的電性分布和結構特征。顯然 ,高密度電阻率勘探技術的運用與發(fā)展 ,使電法勘探的智能化程度大大向前邁進了一步。高密度電法具有小點距，數(shù)據(jù)采集密度大，施工效率高的特點，成為探查隱患的主要方法之一，已被廣泛應用于尋找地下水、環(huán)境地質調查、能源勘探、道路建筑工程和城市建設工程等方面。

此次在某地區(qū)的數(shù)十座?。?）型水庫的除險加固勘察中，首先在地質測繪的基礎上，在大壩軸線以及壩后平臺上安排2條物探高密度電法勘探線，通過高密度電法探測，對山區(qū)高壩或一般壩體的滲漏，都可從壩剖面斷面視電阻率等值線圖直觀、形象地反映出巖土體的電性分布形態(tài)和結構特征。排除壩體地形的旁側影響，通過與鉆孔資料對比，就可找出滲漏或其它隱患位置及范圍。然后合理的布置鉆探工作，極大的縮短了工作周期并減少了鉆探工作量。

4 工程勘察實例

X水庫始建于70年代，水庫樞紐為Ⅳ等?。á瘢┬退麡屑~工程。主要水工建筑物級別為4級，水庫樞紐建筑物主要由主壩、輸水涵管（兼排洪涵）等建筑物組成。由于當時施工機械的局限性，沒有使用機械夯實，主要采用人力堆填，選用的填筑土材料為粗顆粒花崗巖全風化土及殘積土，砂礫含量較大，且建壩時對壩基砂質粘土層做防滲處理不夠徹底，故壩體填筑質量較差，并留下壩體及壩基滲漏的隱患，導致現(xiàn)在不能正常蓄水運行。現(xiàn)狀水庫水位較低，基本沒有發(fā)揮灌溉效益。存在的主要問題和水庫主要病險情況為：①大壩填筑土料及其施工質量差，填筑土碾壓不實，滲透較大；壩基地層透水性大，基礎處理不善。②涵管管身與壩體填土間有接觸性滲漏。

水庫區(qū)為低山、丘陵區(qū)，山體呈渾圓狀，連綿不斷，山頂高程多在85m～95m以上，相對高差3m～10m，普遍覆蓋殘坡積層，植被良好，山坡穩(wěn)定。根據(jù)1：20萬（區(qū)域）地質圖及地質測繪，該區(qū)域出露地層巖性主要為中生代第二期侵入的花崗巖為主（г5B）、第四系殘坡積層（Q4edl）、第四系河床沖積層（Q4al）以及人工填土層（Q4s）。

首先安排于X水庫主壩壩軸線上，布置了1條物探高密度測線，測線剖面總長約為290m，點距5m。物探高密度電法勘測成果（見圖1）：主壩壩軸線在樁號0+090～0+100高程48.0m～51.3m處、在樁號0+143～0+160高程51.7m～55.0m處、在樁號0+189～0+197高程53.0m～55.0m處有低阻異常區(qū)，推測為壩基該三處含水量稍高。

圖1 X水庫主壩壩軸線高密度二維反演成果

參考高密度電法成果圖，基本上圈定了滲漏性較強的地區(qū)，結合測繪成果在壩軸線上選擇滲透性能較大的位置布置了4個鉆孔，壩后坡布置1個鉆孔，進行現(xiàn)場水文試驗及取樣室內試驗，所得出的各土層的滲透性能（見圖2、圖3及表1）以及滲漏位置基本上與高密度電法成果圖相吻合，因此，大大地節(jié)約了現(xiàn)場勘查的時間，同時，為其加固設計提供了宏觀全面準確的設計基礎資料。

圖2 X水庫大壩工程地質橫剖面圖1-1/

圖3 X水庫大壩滲透剖面圖1-1/

表1 X水庫大壩土層滲透系數(shù)統(tǒng)計表

綜合以上勘察成果得出如下工程地質結論：壩體存在滲漏及滲透穩(wěn)定隱患問題，須進行全線防滲加固處理，建議采用劈裂灌漿，從壩頂至壩基并形成可靠防滲體，防滲體進入壩基（弱透水層）一定深度，并進行壩體充填灌漿加固處理；壩基滲漏較為嚴重，需要進行防滲處理，建議結合壩體采用劈裂灌漿處理方案，防滲體深入弱透水層（全風化帶中下部）一定深度。放水涵管建議優(yōu)先考慮更換或者采用鋼管內套處理。

5 結束語

在病險水庫勘察工作中，合理優(yōu)化了勘察技術路線，有的放矢地采用工程地質測繪、工程物探和鉆探手段以及必要的土工試驗等，為病險水庫的加固設計提供了良好的基礎資料。因此，在類似的工程勘察過程中，只要合理優(yōu)化勘察技術路線和結合各種勘察技術手段，就能夠極大的提高勘察工作效率，節(jié)省勘察經費，縮短勘察周期。

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.08.004

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1672-2469（2014）08-0013-03

賀建萍（1982年—），男，工程師。

1. 方前發(fā) 張宏兵 《電法勘探方法在水文和工程地質中的應用》.大眾科技，NO4,2006