水库除险加固工程中的综合地质勘察方法研究

谷跃辉

摘 要：本文从工程勘察工作的意义和主要工作内容出发，结合工程实例，采取多种手段开展勘察工作，全面客观地分析水库中实际的病害险情，为后期的设计和施工提供详实的地质资料，从而达到除险加固的目的，供同类工程参考。

关键词：除险加固;地质勘察;水库

中图分类号：TV221.2 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）23-0079-03

Research on the Comprehensive Geological Survey Method

in the Reinforcement Project of Small Reservoir

GU Yuehui

（Dongguan Water Conservancy Survey and Design Institute Co.， Ltd.，Dongguan Gungdong 523115）

Abstract： This paper embarked from the project reconnaissance work significance and the prime task content， the union project example adopted many kinds of method development reconnaissance work， objectively investigated thoroughly in comprehensively the reservoir the actual plant disease dangerous situation， provided the detailed geological data for the later period design and the construction， thus achieved eliminates the dangerous reinforcement the goal， for similar project reference.

Keywords： eliminates the dangerous reinforcement;geological survey;reservoi

水庫除险加固工程地质勘察的目的是查明水库存在的病害及成因，只有找出病因才能对症下药，达到除险加固的目的。水库中常见的病害类型包括：渗透破坏（管涌、接触冲刷、流土）、失稳、裂缝、不均匀沉降、涵管损坏（或者功能性缺失）、溢洪道功能缺陷、砂土液化、坝体（基）渗漏和蚁害等。我国地域面积广袤，水库分布广泛，数量众多，因地质条件、气候条件、建设时代背景及施工技术水平等因素的影响，水库的病害类型多种多样，但往往都是多种因素共存，多种病害同时发生。

1 工程地质勘察的必要性

现在进行安全鉴定的水库多建于20世纪50至80年代，水库的基本资料大多不齐全。此外，水库经过多年运行，各岩土（层）体的物理力学性能、工程地质和水文地质条件等也有所改变，加之部分水库在后期进行了加高培厚处理等，工程留下的资料已不能满足当前对大坝安全评价和稳定验算等方面的要求，需要进行必要的补充地质勘察工作。

2 工程地质勘察的内容和方法

2.1 地质勘察阶段划分

水库除险加固工程勘察可分为病险水库安全鉴定勘察和病险水库除险加固设计勘察两个阶段。就东莞市而言，一般是把这两个勘察阶段合并在一起进行，对于个别未完全查明病险情况的水库，可在病险水库除险加固设计阶段适当进行补充勘察。

2.2 地质勘察的基本原则

除险加固的地质勘察工作不同于新建水库工程，应先收集工程运行管理、设计等相关资料，对现场进行调查和分析，然后在此基础上针对水库出现的险工、险情部位采取有效的技术手段，不要求做到面面俱到，但要做到有的放矢。

2.3 地质勘察的主要对象和方法

勘察的主要对象包括水库枢纽区水工构筑物的地基基础、大坝上下游的近岸岸坡、坝体和坝基、输水涵管、溢洪道及附属设施（闸门）等。

小型土石坝水库除险加固工程一般采用资料收集、现场地质调查与测绘、涵管CCYV视频检测、溢洪道墙体（闸门）混凝凝土结构的回弹碳化试验、地质钻探、现场水文地质试验及原位测试试验、室内试验等技术手段。

勘察钻孔布置应结合水库大坝查明的病险部位针对性地进行钻探施工。勘察点位及数量以控制水库病害主要部位和主要建筑为基础，一般根据水库病害位置及坝体长度布置1～3条横（纵）断面，钻孔数量多在5～9个，坝轴线或防渗帷幕线上钻孔深度应进入相对隔水层，其他剖面上的钻孔应进入坝基以下5～10m。

现场坝轴线钻孔一般进行现场注水试验、原位测试，取样有效组数每一地层不少于6个，重点查明坝基与坝体接触部位岩土层性质及坝基软土、强透水层的性质及分布。

3 地质勘察的特点和难点

3.1 地质勘察的特点

3.1.1 病害成因多样。水库病害成因复杂多样，且具有一定的隐蔽性，涉及的地质问题主要包括坝体（基）渗漏、坝体变形、绕坝渗漏、坝体稳定和地震液化等。部分水库在建库后期开展了防渗加固、加高培厚等工作，经过一段时间的运行后，大坝的受力条件等有所变化，需要对其进行稳定复核。

3.1.2 试验项目多，工作难度大。为了查明存在的病害，需要进行必要的取样和内外业试验工作，单单是对大坝坝体填筑质量和安全稳定分析，就需要进行十余项的室内外试验。由于钻孔数量较少，但取样数量又偏多，坝体填筑成分相对复杂，因此，现场采取原状土样难度较大，现场注水试验时易出现塌孔等情况。

3.1.3 试验参数选取复杂。岩土物理力学参数的选取直接影响水库稳定验算、方案设计及工程投资等。由于单个地层室内试验组数一般偏少，地层试验指标相对离散，加之样品取样、运输过程及试验过程中客观因素产生的外界干扰，试验指标与实际情况会产生一定的偏差。因此，各项指标建议值的选取尤为关键，需要综合各种因素提出合理的参数指标。

3.2 地质勘察的难点

地质勘察工作的关键是根据病害现象采取针对性的技术手段，查明病害分布、类型，查明病因，为下一步除险加固方案设计提供详实的资料。但是，地质勘察常常受经费和勘察周期的限制，现场施工勘察期间很难投入大量工作，又要查明坝体填土及各分区土体的物理力学性质和填筑土的性状，查明病害险情的具体情况，因此，必须在收集相关资料的基础上进行初步判断和定性分析，有针对性地开展工作，从而达到事半功倍的目的。

4 实例分析

蝴蝶地水库位于黄江镇西南部的丘陵区，始建于1959年11月，1960年2月竣工，2002年5月实施安全达标工程。水库主要包括主副坝、溢洪道和输水涵管三部分，是一座以防洪、供水为主要功能的水库。蝴蝶地水库总库容190.89万m3，属小型水库。水库有主、副坝各一座，均为均质土坝，主坝最大坝高7.80m，长70m，副坝最大坝高6.50m，长454m。

现场地质调查与测绘发现，主坝下游存在轻微的渗漏，汛期水库在高水位运行时存在渗漏现象，大坝溢洪道、防浪墙及主、副坝坝体表观质量较好，无起皮现象，无明显滑动及大面积开裂现象，但局部存在老化现象，多处见细小裂纹。

本次勘察主要采取的勘察手段和方式包括：对主、副坝坝体上下游段及溢洪道进行地质钻探，对坝体及溢洪道表层的混凝土进行现场回弹试验，对主、副坝坝体坝顶的钻孔进行现场注水试验、取样及现场标准贯入试验，对主、副坝坝体填土采取土料进行室内的击实试验，并采取场区水样等（具体工作详见表1）。

本次勘察成果显示，主坝坝体填筑土层主要为粉砂岩风化残积土，现场注水试验渗透系数平均值[k]=4.87×10-4cm/s，室内渗透试验渗透系数平均值[k]=1.07×10-5cm/s。主坝填土层的渗透性能介于中等～弱透水性，坝体压实度为0.86。坝基以全～强风化粉砂岩为基础持力层，多以弱透水性为主。主坝反滤体有锈水析出，主坝填筑土层填筑质量达不到规范要求且填筑土层渗漏系数偏大，存在一定的渗漏问题。

副坝坝体填筑土层主要为粉砂岩风化残积土，现场注水试验渗透系数平均值[k]=4.68×10-4cm/s，室内渗透试验渗透系数平均值[k]=3.61×10-5cm/s，渗透性能介于中等～弱透水性。副坝坝体压实度为0.86。副坝坝顶混凝土路面在坝中段坝顶路面存在一条长约25m，宽约1cm的纵缝。副坝反滤体左坝头位置有少量清水析出，左坝头填筑土层存在轻微渗漏问题。

副坝坝基分布有粉砂、淤泥、角砾及中粗砂地层。现场注水试验成果显示，副坝坝基岩土层的渗透性能以中等～弱透水性为主。坝基进行过帷幕灌浆，现场踏勘未发现副坝下游有大规模的漏水、渗水现象。

副坝左、右坝肩岩土层主要为强风化粉砂岩。根据现场注水试验可知，强风化粉砂岩的渗透性能多呈弱透水性，下游未发现有渗水现象，坝肩无绕坝渗流的可能性。

涵管CCTV检测结果显示，涵管存在1处管道沉积（2级（中等）功能性缺陷）及1处塌陷（4级（重大）结构性缺陷）。

根据勘察成果分析，主坝坝体上游迎水坡混凝土质量较好，防渗能力好，无明显滑动及大面积开裂现象，局部存在破损和老化现象。下游背水坡为土坡，局部有毁损。主、副坝填筑土层主坝填土层的渗透性能介于中等～弱透水性，存在一定的渗漏问题，主要分布于坝体、坝基及坝体与坝基的结合部位;副坝反滤体左坝头位置有少量清水析出，坝体填筑土层存在轻微的渗漏问题，主要分布于坝体与坝基的结合部位。

建议对主、副坝坝体（基）的渗流稳定进行复核，如需要进行防渗加固处理，防渗深度应深入坝基中风化砂岩以下3m（[q]<10Lu），对涵管进行修复并清除沉积物。本项目在2018年进行了除险加固施工工作，至今未发现渗漏等问题，水库运行正常。

5 结语

除险加固工程地质勘察工作涉及的内容比较多，但往往受资金投入等限制，现场工作量相对不大，无法完全反映水库的病害险情的真实情况。随着科学技术的不断发展，人们要不断完善和优化地质勘察技术，提升勘察质量，更加真实、科学地查明病因，反映工程地质条件，合理设计除险加固方案，从而真正达到除险加固的目的。

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