关于《堤防工程地质勘察规程》中若干问题的探讨.docx

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关于《堤防工程地质勘察规程》中若干问题的探讨

关于《堤防工程地质勘察规程》中若干问题的探讨

1998年的特大洪水，江堤全线告急，处处险象环生，抗洪抢险消耗的人力、物力、财力都是空前巨大的。

堤防工程暴露出了很多问题，急待实施加固，中央对此非常重视，专项资金快速到位。

为使新一轮水利防洪工程建设更科学化和规范化，建设部于1998年10月8日以建标〔1998〕185号文发布了国家标准《堤防工程设计规范》（以下简称《规范》，编号为GB50286-98，自1998年10月15日起施行）。

该《规范》是一部统一堤防设计标准和技术要求，保证堤防建设技术先进、经济合理、安全适用的技术法规，具有强制性。

《规范》对堤防工程地质勘察没有过多的阐述，仅在第3.4条（工程地质）中规定：

3级以上的堤防工程设计的工程地质及筑堤材料资料，应符合国家现行标准《堤防工程地质勘察规程》（以下简称《规程》，编号为SL/T188.96，水利行业标准，1997年2月发布，1997年5月1日起实施）的规定。

明显，堤防工程地质勘察按《规范》要求，应当专心执行现行的行业标准《规程》，这时《规程》也就相当于一个强制性的国家标准，或者说《规程》是《规范》的一个补充。

规程规范是一个行业对其工作内容、工作方法和工作程序的多年丰富经验之归纳与总结，是工程勘测设计质量掌握的标准，是行业主管单位进行工程审查的依据，可以说是行业管理的根本大法。

笔者最近连续参与了几个重要的一级堤防工程勘测设计报告的审查，感到《规范》和《规程》在实施过程中存在一些值得商榷的问题（可实施性、可操作性、概念性以及对地质环境的影响等），经与部分勘测设计单位一些经验丰富的地质师交换意见，大家亦有同感。

现将我们的一些粗浅熟悉公布于众，抛砖引玉，期望引起更多的地质专家来分析争论这些问题，以便于更好地理解《规范》和《规程》，应用《规范》和《规程》来指导我们的工程地质工作，也有利于今后对《规范》和《规程》的修订。

1关于地质体与水工建筑物的概念问题

众所周知，工程地质勘察的任务是为工程建设供应地质资料，查明工程地质条件，分析、研究、界定和明确工程地质问题，并提出工程处理措施的建议。

强调的是为工程建设服务，定位于工程设计和工程施工等专业的基础性协作性专业。

很明显，工程地质勘察的对象是建筑物的天然地基（留意将“地基”与“基础”区分开来），即地质体。

至于人工填土地基将另当别论。

就已建堤防工程的工程地质勘察而言，主要是指对大堤地基（堤基）的勘察。

洪水期间众多江堤出险实例表明，堤身与堤基均有险情发生。

堤基的主要工程地质问题是渗透变形、崩岸、沉降、堤基滑移等；堤身的险情主要为滑坡、散浸、清水管涌、夹层渗漏、堤身单薄等。

这里，我们有意识地将堤身险情与堤基问题分开，目的在于澄清地质体与水工建筑物的基本概念和它们之间的根本区分。

工程师们对地质体与水工建筑物的区分是再清晰不过的了，我们在这里议概念问题是小题大作了吗？

未必!

《规程》对此就是概念模糊的。

在《规程》中多处提及已建堤防加固工程对堤身和堤基的勘察，或将堤身与堤基的勘察相提并论，要求查明……，明显已经将原来是水工建筑物的堤身当成堤基这样的地质体去实施“勘察”，混淆了天然地质体与人类工程活动产生的建筑物这两者之间的概念，能说是小题大作吗?

由于《规程》中的概念模糊或者概念不明确，以至于在工程实践中，产生了诸如将堤身的工程隐患当成工程地质问题，将堤身土体当成地质体去“查明”工程地质条件等等工程笑话，此类问题在我们审查过的堤防工程地质勘察报告中比比皆是，不得不撰此拙文与同仁争论。

我们说堤基是地质体，在此地质体上修建工程建筑物，需对此地质体实施工程地质勘察，以查明工程地质条件，研究工程地质问题，并依据工程建筑物的任务和特性对地质缺陷提出处理措施的地质建议，这是地质师的职责和任务。

地质师利用有限的地质勘探手段（钻探、坑槽探、物探等），依据区域地质环境，应用形成地质体的基本理论（地层时代、沉积韵律、地质构造、岩性对比、岩相规律等等），辅以岩土体的物理力学试验，特殊是结合地质师丰富的实践经验去分析、推断、推论和论证，最终完成查明工程地质条件的任务，这是地质师完全可以做到的。

然而，对于已建堤防工程的堤身就完全不一样了。

诚然，防洪大堤一般为就地取材修建的土堤（其它材料修建的大堤不在本文所述之列），是一“线状”水工建筑物，它的工程隐患具有随机分布特性，例如填筑土料的质量，勘察中发觉堤身土中有透水性强的砂性土呈鸡窝状、局部层状或条带状、小范围透镜状等多种状态分布；填筑土的紧密程度也具随机性；而堤身中发觉的施工杂物和生物洞穴的分布，其随机性更大。

明显，此类随机分布的工程隐患问题，用常规的地质勘探手段来查明这些隐患就显得有些力不从心。

堤身的“勘察”之所以显得如此复杂，其原因就在于土堤是人类工程活动把扰动后的土填筑起来的产物，它的结构和质量人为因素较大，成因不受自然规律制约，不同堤段的填筑状况可能相差很大，加上后期生物活动的破坏，更无规律可循，即使对它进行“勘探”，也只能是对某一点的熟悉，不能结合地质师的任何经验，更不能应用地质基本理论，其熟悉不可能上升到宏观这一层次。

因此，对堤身进行工程地质“勘察”的提法就值得商榷。

既然土堤是水工建筑物，对它的工程隐患进行检测或调查，则更为名正言顺无可非议。

精确地界定问题的性质，有利于对症下药，事半功倍。

至于土堤的检测或调查，要借用地质师的一些可行的“勘探”手段和“勘探”方法，或者将此项工作交予地质师来完成，地质师也是愿意的，但不要用“查明”这种对地质体的要求来明确任务，可以考虑用“分析、了解、判别、提出”等词语对隐患问题作出评价，或许更为合适。

2关于已建堤防加固工程的勘察阶段问题

我们知道，就水利工程（多指枢纽、供水、浇灌等大型工程）而言，有其较为严格的勘测设计阶段划分。

对于堤防工程，《规程》将新建堤防和已建堤防加固的勘察阶段分开，这是符合客观实际的。

《规程》第1.0.5条规定：

新建堤防的工程地质勘察可分为规划、可行性研究、初步设计和施工图四个阶段。

已建堤防加固工程地质勘察可分为可行性研究和初步设计两个阶段。

必要时还可进行施工地质工作。

地质条件简洁或勘察目的单一的堤防工程，经勘察设计主管或审批单位同意，勘察阶段可适当简化。

而在本条的条文说明中，对地质条件作了简洁、中等和复杂三个等级的界定。

对照堤防工程出险需加固的工程实例，地质条件都是中等或复杂级别，都达不到简化勘察阶段的条件。

然而，《规程》另外声明：

堤防工程地质勘察阶段的划分，原则上应和堤防设计阶段的划分相适应。

……有时多采取一次性进场勘察完毕。

……在某些详细条件下，也可以将勘察阶段简化，甚至不划分勘察阶段。

这又是非常可取的原则。

堤防工程是线状工程，勘察工作拉开的战线较长，勘探队伍进场一次，转战南北实属不易，特殊对于已建堤防加固工程，由于不存在线路比较、重大方案调整等地质条件占有一定份量的多阶段循序渐进的勘察过程，一次进场勘察完毕就有其自身的客观合理性。

已建堤防加固工程勘察的目的非常清晰，即重点查明出险堤段堤基的工程地质条件，分析界定发生堤基险情的主要工程地质问题，提出工程处理措施的建议。

此外，堤基的工程地质条件一般说来较为简洁，多为二元结构或多层结构的第四系土体；堤基的工程地质问题也相对明确，主要为渗透变形，受河势掌握岸坡迎流顶冲产生崩岸等。

这些地质特性都给一次进场勘察完毕创造了较为可取的有利条件。

在实际工作中，需要领会和理解《规程》的大原则，依据详细状况，一切从实际动身，必要时可以考虑简化勘察阶段，缩短勘测周期，降低勘测费用，达到勘测队伍孜孜以求的目标。

需要留意的是，勘察阶段简化后设计阶段并没有简化，一些需要专业协调方面的问题，还要专心研究解决。

此外，一次进场勘察完毕之后，所提交的地质资料一定要能够满意工程概算的精度要求，否则将事倍功半，弄巧成拙。

这就要求勘测工作的深度要达到加固工程初设阶段其它专业的需要。

千万不要屈解成简化了勘察阶段也降低了深度要求。

3关于已建堤防加固工程的勘察深度问题

关于已建堤防加固工程的地质勘察深度，《规程》中有明确规定，但在工程审查过程中发觉，部分规定可操作性较差，现分述如下。

（1）《规程》4.2.7中对已建堤防加固工程地质测绘提到“纵剖面一般沿堤顶布置，必要时应在堤内外加布纵剖面。

横剖面的间距依据拟加固堤段长度及问题而在50～200m的范围选定。

沙基管涌段、溃口段、扒口分洪段、较大渊、潭、塘段，崩岸坍塌段、堤基滑移变形段和天然沟口段应增加地质剖面。

《规程》4.4.3中具体规定了加固堤防工程的钻孔位置。

笔者最近参与了X省洪湖、监利长江干堤整治加固初步设计报告审查会，了解到整个洪湖、监利长江干堤225.88km几乎全线出险，其中由于堤基出险的超过90km，按《规程》要求，仅此90km出险段就至少应布置450个横剖面，其中外滩宽度大于500m，距长江河床最低位置大于700m而出险的堤段有48km长，故至少要打钻孔2310孔，这仅仅是对堤基出险段而言，再加上堤身出险段应打钻孔数量，总数实在惊人。

事实上，在重要险工险段区，假如地质条件复杂，200m一个横剖面也根本掌握不住，仍旧达不到查明工程地质条件的目的，因此《规程》规定的横剖面间距最密可达50m，在我们审查过的堤防工程中没有一个勘测单位达到了这一勘探精度。

（2）《规程》4.2.7进一步规定，横剖面的长度在软土区应达到内外反压平台以远50～100m；在粉土、砂土区，砂卵石强透水段，应达到堤内外四周河（湖、海）床最低位置。

这里“反压平台以远50～100m”基本可行，而“四周河床最低位置”这一规定在滩地较宽的状况下几乎不可行。

例如有的滩地可达1000m以上，长江江面宽者为数千米，“最低位置”可能在江心或靠近江对岸，横剖面可能将长达3-5km，而且江河的最低位置还需做大量的水下测量工作才能确定，这实施起来可能吗！

所以《规程》中的规定就值得研究。

（3）《规程》4.4.4中规定，当遇砂、卵石等强透水层时，钻孔宜深入相对隔水层内3～5m”。

整个洪湖、监利长江干堤主要以表层较薄的相对弱透水层的二元结构地基为主，106km堤线上的钻孔深度均要大于30m，是否有这个必要？

而真正需要的是掌握住二元结构的上层土体的厚度与性状，下部砂性土的渗透特性，以便进行渗控验算，至于砂性土在某一深度以下也就没有追根究底的必要了。

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4关于堤基垂直防渗问题

关于堤基防渗问题，最近参与的工程审查中发觉，很多工程都做了沿线大范围的垂直防渗设计，我们对此有些异议。

《规程》和《规范》中对砂性土堤基的处理方法许多，提到了减压、防渗、截渗、防冲、振冲加密等处理措施，这些方法也都是多年工程经验的总结。

但是对浅层透水堤基和深厚透水堤基普遍采用截渗墙和截渗槽进行垂直截渗的效果和对环境的影响却应当引起人们的重视。

对于浅层透水堤基常要求截断渗体底部达到相对不透水层，这样好像就可以截断江（河）水向堤内的渗漏通道，但由于堤线不同于一般挡水建筑物（如大坝），其特点是呈线状沿江（河）布置，地表水与地下水的补排关系亲密，假如截断了水体的天然联系通道，从长远来看，必定会破坏自然地质环境，引起环境地质问题：

原区域内的水文地质条件发生了根本性的转变，地下水的天然渗流场被破坏，仅仅是为了汛期截住江（河）水不向堤内渗漏，而在非汛期，堤内的地下水无法排出堤外，引起内涝将成为必定。

而对于深厚透水堤基，由于只能做悬挂式帷幕，参考长江委对荆江大堤用悬挂式防渗墙典型断面的防渗效果分析结果：

堤身出逸点高程与不作防渗墙基本相同，堤基后100m内垂直比降降低了1.0～10.3%，水平比降降低了11.1%，这说明设置防渗墙对削减堤后基础浅部渗透压力，保证堤基、堤身安全起到了一定的作用，但效果并不明显，造价也很高。

鉴于此，在最近的一些堤防工程审查中，我们一般不同意垂直防渗方案。

关于堤基垂直防渗问题，大家可以争论，我们这里也仅是一家之说。

我们认为应当把握的原则是：

一般状况下不宜提倡垂直防渗，在特别堤段可以考虑，但应对由此而产生的环境地质问题进行研究，采取相应的工程措施。

5关于堤身隐患的工程处理问题

堤身是水工建筑物，不是地质体，这一点是毫无疑问的。

前面已经阐明白对堤身不宜用工程地质勘察这一提法，但是地质师的确能够通过调查以及一些地质勘探手段检测出堤身存在的隐患问题。

应当说，对堤身进行检测是地质师的业务拓展，进一步展示了地质师的工程才能。

另一方面，尽管我们这里强调堤身不是地质体，但构筑它的主要材料则是地质师非常熟识的“土料”，土料的工程特性，地质师可以通过各种“勘探”手段或“试验”方法予以“查明”。

更进一步地说，堤身隐患的工程处理措施，地质师有充分的发言权。

鉴于堤身各类隐患分布的随机性，完全予以“查明”后才对症下药，采取相应的工程处理措施，明显难度太大，也没有必要。

工程上最为明智的方法是“包”，有点包治百病的味道，即采用一种技术成熟、造价低廉、易于施工，且适用于多种堤身隐患的工程措施，这就是在堤防加固工程中广泛采用的“锥探灌浆”工艺。

这一工程措施可以对堤身散浸、裂缝、生物洞穴、局部鸡窝状夹层状条带状透镜状分布的透水较性强的砂性土、堤身填筑质量差等隐患实施“全面补强”。

因此，在已建堤防加固工程审查中，我们一般都建议对类似隐患的堤身实施大范围锥探灌浆。

很多对堤防工程有丰富经验的一线的工程师和地方领导，认为对堤身采取全线锥探灌浆进行加固是特别必要的，平常每隔几年也要普遍搞一次，因为生物洞穴具有再生性。

我们则认为，尽管锥探灌浆不是解决堤身隐患的最合理措施，但却是较为可行、牢靠、可取、最包得住、最易让人接受的措施。

它较好地解决了随机分布不易检测到的堤身隐患等问题，符合充分利用工程措施去弥补因猎取隐患信息困难而遗留问题的工程原则，是非常可取的。

关于堤身的其它工程隐患的处理，本文暂不争论。

6结语与建议

98特大洪水给堤防工程敲响了警钟，也给地质师们带来了新的机遇。

做好堤防工程地质勘察，是地质师的应尽职责。

关于已建堤防加固工程的工程地质勘察阶段和深度问题，我们认为应以客观、务实、科学的态度来对待。

勘察阶段可以依据详细状况考虑简化，以工程地质条件是否清晰，工程地质问题是否明确，工程概算能否掌握得住为基本原则。

所供应的地质资料应满意其他相关专业的要求。

详细来说，应首先结合历史出险状况，特殊是98特大洪水的真实考验，重点加强险工险段堤基的工程地质勘察，对堤防工程历史出险状况进行调查，确定出险位置，先针对片状和面状出险部位，然后针对线状出险部位，最终针对点状出险部位。

要专心分析出险原因，不应全面撒网，没有必要对运行正常的堤段过多地实施地质勘探。

对重点出险的堤段，可适当增加钻孔，加密横剖面。

总之，一切以因地制宜，查明问题为主，切不可盲目化、教条化。

关于堤基垂直防渗问题，笔者认为无论是从地质环境的角度，还是从其本身的防渗效果与工程造价相比较来看，都并不抱负，可以考虑诸如水平铺盖、减压井、排水沟等其他工程处理措施。

关于堤身加固，由于堤身的隐患不易查清，随机性很大，目前只有采取“包”的方法，而锥探灌浆正是一种成本低廉，施工便利，技术成熟的工程处理措施，对需进行加固的堤防工程，采取全线锥探灌浆是较为可行和可取的。

作为一个国家或行业的规程规范，它一旦颁布实施，就必需严格遵照执行，以体现其法规性和严肃性。

行业主管部门以它作为工程审查的依据，而勘测设计单位则以它作为开展勘测工作和编写报告的准则。

规程规范对审查单位和被审查单位的约束是双向的，也是公平的。

但假如规程规范脱离了实际，可操作性较差，勘测单位在实施过程中难度较大，则应当考虑修订。

规程规范要不断地创新并经得起实践的检验。

参考资料：

《堤防工程设计规范》中国计划出版社1998

《堤防工程地质勘察规程》中国水利水电出版社1997

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Abstract:

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