論水利工程地質(zhì)勘察要點(diǎn)和降水處理措施

張海濤

（河北省水利水電勘察設(shè)計(jì)研究院，石家莊050081）

1 工程概況

某水利工程的外業(yè)勘察采用鉆孔及探坑相結(jié)合的方式，沿截潛壩軸線方向布設(shè)4個(gè)鉆孔和2個(gè)探坑，截潛壩上游布設(shè)2鉆孔，鉆孔間距30～50m，鉆孔深度為7.4～22.0m，探坑深度1.5～2.0m，河流總體流向?yàn)橛晌飨驏|，河灘寬約50m，河床高程約216.5～217.9m（假定高程基點(diǎn)位于河道中心，高程216.15m）。河流兩岸山體較為對(duì)稱，山體較為陡峭，河床寬闊，坡度較緩，植被較少。

根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀缶窒嚓P(guān)資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，該地區(qū)平均氣溫為11.9℃，夏季最高溫可達(dá)41.5℃，冬季最低溫度為-24.0℃。霜期為10月下旬到次年4月中旬，多年平均蒸發(fā)量為1723mm。該區(qū)域地表水為地表徑流水，隨著降水的增加，地下水類型不同，主要是第四系孔隙潛水，含水層為溝谷內(nèi)第四系全新統(tǒng)沖洪積礫砂層，層厚為5.3～10.4m。2014年10～11月勘察期間，該區(qū)域地下水位埋深約1.1～6.0m，水位高程為215.47～216.51m[1]。

2 工程地質(zhì)勘察

2.1 巖土性質(zhì)

該工程區(qū)域巖石多為片麻巖和石英巖。在此類巖體中建設(shè)水利工程時(shí)，需要格外注重片麻巖的各向異性和軟弱夾層的存在，盡量避開礦物富集的片巖，從而保證水利工程壩址選擇的科學(xué)性和合理性。工程區(qū)地表出露及鉆孔揭露的地層巖性主要有太古界阜平群灣子組的片麻巖，第四系全新統(tǒng)沖洪積的礫砂和第四系全新統(tǒng)人工堆積的素填土?，F(xiàn)代河床兩側(cè)漫灘及階地不發(fā)育。

2.2 潛水儲(chǔ)存量計(jì)算

潛水儲(chǔ)存量的計(jì)算公式為：

式中，μ為含水層的給水度，由于該水利工程為砂礫，因此，μ取0.25；H為最低潛水位的厚度，取7m；F為被計(jì)算區(qū)域的總面積，取2.6×104m2。因此，該水利工程的潛水儲(chǔ)存量=0.25×7×2.6=4.55×104m3。儲(chǔ)存量的作用為調(diào)節(jié)補(bǔ)給量和開采量的關(guān)系，在枯水年時(shí)，補(bǔ)給量減小，抽水量增多，這時(shí)需要?jiǎng)佑脙?chǔ)存水量，而在豐水年時(shí)再進(jìn)行補(bǔ)充恢復(fù)。進(jìn)行補(bǔ)給量計(jì)算時(shí)，需考慮降雨入滲補(bǔ)給、徑流補(bǔ)給、河流入滲補(bǔ)給及年灌溉用水、蒸發(fā)量等因素。

2.3 基坑涌水量計(jì)算

根據(jù)工程的具體設(shè)計(jì)，截潛方案選擇地下連續(xù)墻方案，開挖基坑的主要作用是為上部導(dǎo)槽開挖和各項(xiàng)臨時(shí)工程的順利開展?fàn)I造良好的環(huán)境，如果水利工程主河槽的基坑長(zhǎng)60m，寬5m，深3m，則按照潛水完整井的計(jì)算公式：

式中，K為滲透系數(shù)，m/d，根據(jù)該工程的實(shí)際情況，取60.5m/d；S0為基坑水位的降深，m，如果水位下降到坑底以下0.5m的位置，埋深為3.5m，則地下水位的埋深為1.3m，S0=3.5-1.3=2.2m；R為降水影響半徑，取河流的寬度130m，r0為基坑的等效半徑，取30m。

將以上數(shù)據(jù)代入式（1）可以計(jì)算出基坑涌水量為2948m3/d，在基坑施工過(guò)程中，要有效保證各項(xiàng)工作開展的高效性，建議采用坑底開挖排水溝強(qiáng)排與集水井相結(jié)合的降排水方式，并根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)方案確定集水井的數(shù)量及水泵型號(hào)，確保施工中基坑涌水得到有效、及時(shí)排放。

2.4 基巖地質(zhì)特性評(píng)價(jià)

強(qiáng)風(fēng)化片麻巖：巖體厚2.7～8.0m，頂面埋深5.3～13.5m，底面埋深8～18m，底面高程199.67～209.54m，厚度不均。

弱風(fēng)化巖體：巖頂面埋深8～18m，頂面高程199.67～209.54m，鉆孔勘探深度內(nèi)未揭穿該層。

壩基滲漏：勘探過(guò)程中，壩址區(qū)軟弱夾層，巖體中普遍存在節(jié)理，產(chǎn)狀不穩(wěn)定，節(jié)理貫通性較差，推斷壩基巖層存在強(qiáng)滲漏情況的可能性不大。大部分強(qiáng)風(fēng)化巖體應(yīng)采取防滲措施，弱風(fēng)化巖體符合要求，可視為相對(duì)隔水層。

左右壩肩繞滲：左右壩肩均為巖體，表層強(qiáng)風(fēng)化層厚2～3m，節(jié)理裂隙較為發(fā)育，巖體較為破碎，透水性較強(qiáng)，存在壩肩繞滲問(wèn)題，如作為壩肩的壩基使用，建議進(jìn)行防滲處理。

3 降水處理措施

3.1 井排降水技術(shù)

該方法主要適用于中小型，寬度小于150m的基坑，且基質(zhì)土壤的滲透系數(shù)在1.0×10-4～1.0×10-3cm/s的基坑降水處理中，其主要優(yōu)點(diǎn)為：降水效果明顯、井距可實(shí)時(shí)調(diào)整、可實(shí)現(xiàn)集中排水、工序簡(jiǎn)單、施工便捷等。但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)有極高的要求，需要和明排水措施結(jié)合使用。本工程基坑地下水位埋深為3.5m，滲透系數(shù)為1.5×10-4cm/s，而且距離水源較遠(yuǎn)，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，井的深度和井的間距布置要通過(guò)水力學(xué)進(jìn)行計(jì)算，以確保降水的效果。

3.2 輕型井點(diǎn)降水技術(shù)

該技術(shù)主要應(yīng)用在地質(zhì)條件復(fù)雜和地下水位高的水利工程基坑降水中，對(duì)土質(zhì)要求較低，而且封閉性較好，為了保證降水效果，在施工過(guò)程中，要合理確定支管管距與深度。但是，該方法工序比較復(fù)雜，而且成本較高，主要應(yīng)用在基坑關(guān)鍵部位降水處理中。主要原理是在擬建工程的周圍基坑中埋設(shè)可以滲水的井點(diǎn)管，并配設(shè)相應(yīng)的抽水設(shè)備，在不擾動(dòng)土體整體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，不間斷地將滲水抽出，確?；娱_挖的順利進(jìn)行。

3.3 挖壟溝降水法

該方法適用于降雨量大、地下埋深較深的水利工程基坑降水處理中，具有施工便捷、費(fèi)用低、對(duì)基坑大小和水文地質(zhì)條件要求較低、工序可隨時(shí)調(diào)整的優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用此種該方法，可以把地下水和地表積水合二為一，從而實(shí)現(xiàn)共同降水的目的。

在水利工程施工過(guò)程中，科學(xué)合理地應(yīng)用天然建筑材料，可以大大降低施工成本。水利工程往往處于偏遠(yuǎn)山區(qū)，很多施工材料難以順利運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，因此，需要充分應(yīng)用天然建筑材料。本工程施工區(qū)域位于太行山區(qū)，附近有眾多的砂石料開采加工廠，砂石料儲(chǔ)量豐富，質(zhì)量?jī)?yōu)良，均能滿足工程需要，并且到施工現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)距在20km以內(nèi)，按業(yè)主要求，將砂礫料作為主要施工材料。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文結(jié)合工程實(shí)例，分析了水利工程地質(zhì)勘察要點(diǎn)和降水處理措施，分析結(jié)果表明，水利工程地質(zhì)勘察具有很強(qiáng)的綜合性和系統(tǒng)性，需要綜合考慮多方面因素，從而保證壩址選擇的科學(xué)性。工程地質(zhì)勘察可以為水利工程壩址選擇提供真實(shí)有效的數(shù)據(jù)支持，同時(shí)也是提高壩址選擇科學(xué)性和合理性的主要途徑，需要高度重視工程地質(zhì)勘察的真實(shí)性和全面性，做好降水措施，可避免水位過(guò)高對(duì)施工的影響，提升施工質(zhì)量和效率，充分發(fā)揮出水利工程的價(jià)值和作用。