浅谈广东省中小河流治理工程地质勘察方法与技术的应用

王庆 韶关市水利水电勘测设计咨询有限公司

针对近年来广东省部分地区接连发生重大暴雨洪涝灾害的实际情况，广东省委、省政府高瞻远瞩，及时做出了加快推进中小河流治理的工作部署。从2014年，以广东省山区五市为试点开始广东省中小河流治理行动，至2016 年 8 月，省水利厅印发了《关于开展全省中小河流治理（二期）实施方案编制工作的通知》，至此全面拉开了全省中小河流治理的大幕。在中小河流治理工程中，地质勘察是设计与施工的基础，为了保证勘察成果质量，提高生产效率，缩短项目周期，并使勘察技术成果充分满足中小河流治理工程设计和施工的需要，对于地质勘察方法与技术的合理应用就显得十分必要。

中小河流治理为线状工程，河道治理措施主要有清淤疏浚、堤防护岸、涉水建筑物治理等措施。中小河流勘察的任务应根据勘察要求，并结合具体的工程措施来制定。针对新建堤防段：需查明沿线的水文地质、工程地质条件，分析、评价存在的主要工程地质问题，并提出处理建议措施，分段评价沿线的工程地质条件，预测完工后可能出现的环境地质问题；针对新建护岸段：需查明沿线的水文地质、工程地质条件，分类评价堤岸的稳定性，分析、评价存在的主要工程地质问题，提出处理建议措施，并结合护岸方案进行工程地质条件分段评价；针对清淤疏浚段：需查明疏浚河段土层结构，提出各土层物理力学参数、抗冲性能及疏浚土的类别；针对工程建设所需砂料、石料、土料等：需进行天然建筑材料详查。

针对以上勘察任务，结合近几年在广东省山区五市中小河流治理工程中积累的勘察工作经验，建议采用资料收集及分析、工程地质调查和测绘、工程地质钻探、原位测试、取样及室内土工试验等综合勘察方法和技术开展地质勘察工作。现就以上勘察方法与技术做概述性的分析：

1.资料收集及分析

应收集区域地质资料（包括自然地理和区域工程地质概况等资料）和区域内其他工程的相关资料（如工程区内其他土建工程的相关资料）；调查了解拟治理河段历次暴雨山洪灾害情况，冲刷深度及抢险或加固措施等基本资料。

2.工程地质调查和测绘

工程地质调查和测绘，简称地质调绘，是地质勘察中的基础工作。其主要目的为调查场地地质条件背景、不良地质条件发育情况及机制；查明工程区及其影响范围的地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、不良地质现象、工程环境条件等；了解该地区工程地质条件和岩土工程问题，以指导场地勘察工作。主要工作方法包括地质点测绘、路线测绘法和实测剖面图法等。

在进行实地地质调绘之前，必须对工程所在区域的地形地貌、地层岩性和地质构造有一个基本的了解，这样才能更好地利用以上测绘技术加强现场地质调绘工作，并利用全球卫星定位系统、地理信息系统和遥感技术等现代勘测技术辅助现场地质调绘工作的开展。地质调绘比例尺建议选用1:1000，调绘范围宜为河道两岸沿线宽度0.5km带状。

3.工程地质钻探

通过收集区域地质资料和开展工程地质调绘工作，对工程区地质条件有了一定了解后，为了进一步地探明工程场地地下的地质情况还需要进行工程地质钻探工作。在水利水电工程地质勘察工作中，钻探是最为重要和有效的手段。

钻探的目的为查明治理河段沿线岩土组成及结构、物理力学特征、水文地质特征并进行样品采集，为地基持力层选择及评价场地稳定性提供有关依据。

钻孔孔位的布置，应根据勘察要求并结合水工构筑物的位置来确定，分为一般性钻孔和技术性钻孔。技术性钻孔在孔深控制、钻孔取样和现场原位测试等方面的要求均高于一般性钻孔，其孔位的布置宜结合工程区地质概况和水工建筑物等级，选取具有代表性的位置来布设。常见的XU-100型钻机即可适应场地钻进要求，要求钻孔孔斜＜2%，位置偏差为±20cm。遇土层、砂砾层等易钻进岩土层，须干钻反循环以保证岩芯完整准确；遇砂卵砾石、坚硬岩层等难钻进的岩土层可采用清水钻进。在整个钻进过程中如遇易塌孔岩土层段须采用套管护壁，当易塌孔土层段需做注水试验时，则须采用花管护壁；如遇松散土层或破碎岩层可采用双管钻进以提高钻探取芯率。当受到场地条件限制，普通钻机无法就位时，可采用坑探、槽探或简易钻探，如洛阳铲勘探等手段代替钻探。

4.原位测试

采取重型动力触探、标准贯入试验，可现场快速获取各土层地基承载力。布置原则为粗粒土层进行重型动力触探试验，粘性土层进行标准贯入试验，宜选择半数钻孔做重型动力触探和标准贯入试验，且各工程部位主要土层重型动力触探或标准贯入试验有效数量不宜少于12段。重型动力触探和标准贯入试验设备简单、操作简便，适用性广。

对于工程主要建筑物（堤防、水闸、桥涵等），建议采用平板载荷试验来确定地基承载力。其原理为在原状土地基上放置一定大小的承压板，然后一级一级地施加荷载，以此来模拟地基土承受压力和变形的情况。平板载荷试验对地基土不产生扰动，确定地基承载力和重型动力触探和标准贯入试验相比，较为可靠，且具代表性。

场地波速测试是一般是通过现场测定钻孔深度内岩体的纵波和横波波速，对比室内测定新鲜岩块的纵、横波波速，计算场地岩石完整性系数、弹性模量、泊松比等，并划分场地类别，计算场地设计特征周期和场地地基卓越周期。

通过钻孔注水试验可测定土层的渗透系数，定量地判别土层的渗透性能。渗透性比较大的壤土、粉土、砂土和砂卵砾石层等宜采用钻孔常水头注水试验；地下水位以下渗透性较小的粉土、粘性土层等宜采用钻孔降水头注水试验。相比于室内土工试验渗透系数值偏小，钻孔注水试验获得的渗透系数值比较接近实际，但在实际工作中，应根据不同的试验条件选取合适的计算公式，减小试验过程中一些不利因素对试验结果的影响，保证试验的精度。

5.取样及室内土工试验

室内土工试验主要目的为获取岩土体的一般物性指标，从而判断出岩土体的一般物性。对于粘性土，宜取钻孔原状样做土的常规物理性质指标测定；对于粗粒土，宜取扰动样做颗分试验；对于基岩样，宜取裂隙较不发育的完整岩芯做天然、饱和单轴抗压和块体密度试验。

每一主要岩土层取样组数和试验组数不宜少于6组。除了上述岩土体的物理力学指标外，当水工建筑物位于地基土中和地下水位以下时，应分别取土样和水样做水、土的腐蚀性测试。料场区的砂砾石料、土料和石料应取样做质量指标分析并评价其适用性。

室内土工试验的边界条件、排水条件和应力路径易于控制，但是岩土样在采取、运送、保存和送检等多个过程中避不可免的会发生扰动，一定程度上使得室内土工试验数据产生失真。因此，为了取得岩土体真实可靠的物理力学参数必须结合原位测试的成果进行对比、分析，并根据工程需要和实际工况综合确定岩土体的物理力学参数。

综上所述，对于广东省中小河流治理工程，必须切实加强地质勘察方法和技术的运用，才能更好地确保勘察成果质量，提升生产效率，缩短项目周期，从而更好地满足设计和施工的需要。本文主要是对广东省中小河流治理工程中常见的地质勘察方法和技术进行概述性的分析，在实际应用中，应结合场地工程地质条件和具体的工程措施确定针对性的勘察方法与技术，从而更优质、更高效地完成工程地质勘察工作。