水利工程论文-浅析在不良地质条件下的料场复勘.doc

水利工程论文-浅析在不良地质条件下的料场复勘摘要：随着坝工技术及坝料研究的进展，不断突破及拓宽大坝修建对地基基础的限制，在以往认为不宜修建工程的不良地质条件的地方，也开始修建大中型高坝，而对于对基础适应程度最强的土石坝，也日益显出较强的优势。然而在不良地质条件下修建土石坝，存在着许多与往不同的特点，根据已建工程的经验与教训，将料场的复勘需注意的问题进行了介绍，可以为类似工程提供有益的借鉴。关键词：不良地质料场规划开采1、概述随着新型土石方机械的大量投入及填筑施工工艺水平不断提高，同时筑坝材料试验研究的深入，极大地拓宽了土石坝的用料范围和用料模式，土石坝对坝基适应性强的特点再次引起人们的重视，故在以往认为不宜修建高坝的地方，也开始修建一系列土石坝，然而，在地质条件较差的地方修建土石坝，除了对基础需进行特殊处理外以满足土石坝建基要求外，作为土石坝能否经济、快速施工的因素，料场的规划与开采问题就必须引起高度的重视。对于施工单位而言，在招标文件提供的料场资料的基础上，对料场进行复勘，是工程开工后必须引起高度重视的工作，也是最困难、最耗时的工作，笔者现就参加不少土石坝料场的复勘阿工作，根据自已的经验与体会，简单分析在不良地质条件下修建土石坝的料场复勘工作中应注意的几个问题。所谓的不良地质条件，对于不同的坝料、料场地质条件所涉及的内容也不尽相同，但一般情况，均指存在着断层发育、岩体破碎、料场地质发生异变及含水量与最优含水量偏差较大等情况，对于不同的坝料，不良地质情况相差性较大，需要根据实际情况进行合理的分析和探讨。2、料场复勘的必要性料场复勘，是施工单位进场后，根据招标文件提供的料场地质资料，进行一系列、有目的察勘，逐步了解料场的实际地形、地质情况，详细地进行料场道路的布置、开采范围的确定、开采阶段的划分、强度复核等工作，对于防渗土料场，还存着含水量与最优含水量的差异调查等内容。土石坝作为当地材料坝，原则上应该有什么样的料就修建什么样的坝，然而在工程实践中，料场勘探工作的深度往往并没在达到足够的程度，一般而言，相对于坝址的地质勘探深度，料场的地质勘探工作就差的较远，往往仅靠几个探洞或地形勘查进行地质描述，例如在某个百米级土石坝工程，堆石料场仅布置两个探洞（后对探洞进行复勘中发现其中一个还布置在孤石内），洞长也仅15m左右，而仅在坝区就布置了6条探洞，最长的探洞长约300m（内设斜井），最短的也有54m，可见在设计阶段对料场地质勘探深度和重视程度，但坝体设计一般均参照类似工程提出坝料建议性指标，与实际情况可能存在着差异，进场后，与招标文件发生变化的可能性很大，要么地质条件发生重大变化，招标文件中有用料变成无用料，要么就是开采面积变小，无法形成大规模开采（或台阶开采）条件，不利于大规模机械开采，这在工程实践中屡见不鲜。另外，在规划及招标阶段，料场的指定，往往是根据航测图或精度较低的图纸进行规划，所推荐的料场往往也存在着局限性，招标文件中地形图与实际情况也有可能不同，在储量计算上也可能存在着差异，也需施工单位进行复核，确保在填筑过程用量安全。在料场的复勘中，也有可能在招标文件推荐的料场之外距坝址很近的地方，存在着开采条件相对较好的料场，或存在着经论证后可作为坝料的新料场，如果在施工中将新开辟的料场能够投入运用，往往能够大幅度节约料场的准备时间和费用，对工期紧、中标单价底的施工单位来说，意义是不言而喻的。3、料场的复勘内容和方法为满足坝料符合填筑指标，料场根据不同料场性质的情况，复勘的内容也应有所侧重，而在不良地质条件下，相对来说，料场的复勘工作较为复杂和困难，复勘的内容一般包括下面几项：3.1料场地质性调查料场地质性调查，是查明料场的物理性质能否满足坝体填筑技术指标，由于在不良地质情况下，料场地质情况较为复杂，在规划阶段中推荐的料场，往往因勘探深度较浅，提供的地质资料与实情情况相差较大，需要进行进一步复核，查明料场有用料分布情况，为料场开采提供根本性的依据。料场的地质性调查，一般可以从以下两个方面进行着手：3.1.1复查探洞和探坑料场的探洞和探坑，是设计部位进行料场初步规划和储量计算的根本性的依据，施工单位在设计提供的地质资料的基础上，对料场的探洞和探坑进行进一步查明和判断，根据对探洞揭露的岩性和走向，初步判断料场分布情况,从而为料场开采面提供第一手资料。但要指出的是，探洞或探坑提供的资料虽然非常重要，也是料场地质性复勘的基础性资料，但料场的探洞或探坑，为施工的方便，往往选择在进洞条件好、岩石裸露、结构完整的地段，故探洞揭露的地质情况相对来说要好的多，往往却并不能代表料场的真实情况，如上述的某料场，就因为探洞选择在相对完整的孤石上（虽然可以从岩层的走向间接判断是否是基岩，但也不排除误判的情况），从而对料场地质情况造成误导，提供的地质资料与进场后揭露的情况相异极大，使料场工作一度处于停滞和被动状态。3.1.2地表查勘虽然有设计提供的地质情况和规划阶段打设的探洞或探坑，但地表查勘工作却不可少，意义也不可小视，往往在地表查勘中能够发现招标文件提供的地质资料中未发现的断层或其它有害杂质分布，如有必要，施工单位应补设探槽以查明断层的分布、大小、走向及影响带等情况（也可在修建机械道路过程中根据地表揭露情况进行判断分析），如果是砂石料场或防渗土料场，施工单位应采取挖设探坑了解有用料厚度等，并根据探坑进行地质素描和分析，从而了解料场有用层与无用层分布，为料场的储量计算提供必要的基础性资料。对一个有经验的承包商来说，料场查勘应不仅仅限于推荐的料场，应该在进场后，对坝址周围的情况进行有针对性的查勘，往往能够找到与推荐料场地质情况相近、而开采条件却较优的料场，通过查勘，认为有必要时，就可有意识地进行取样和论证，为新开辟料场、节约施工成本提供基础性资料，如笔者所正在施工的某百米级工程，原设计采用距坝址6公里的堆石料场爆破后经生产作为反滤料及过渡料，由于料场发生重大变化，不具备出料条件，而在坝址上下游2公里范围内存在着大片砂卵石料，经施工单位积极努力，采取施工措施进行级配调整后，送样至相关部门进行复核，认为指标满足反滤料及过渡料的需要，从而节约了大量投入，同时也拟作为堆石料的补充，缓解了堆石料场迟迟不出料带来的严重后果，3.2储量计算储量计算是料场复勘中最基本、也是最为重要的内容之一，它的准确与否，关系到料场开采价值，是一个极为重要的指标。3.2.1地形测绘地形测绘是储量计算的第一步，虽然在招标文件中也提供有料场的地形资料，但精度往往不能满足施工阶段的需要，需施工单位采用仪器进行测绘。地形测绘的精度，关系到储量计算的准确性，作为料场的原始地形，在工程料场索赔中（如有可能的话）也占有非常重要的地位，一般而言，在工程竣工时，无用量计算为：V实际无用料量=V料场开采总量-V填筑上坝料V增加的无用量=V实际无用料量-V投标阶段无用料其中：为坝料折算系数，为坝料天然容重与填筑干容重的比值。增加的无用量料，就是合同变更应进行调整的部分，因此，对一个有经验的承包商来说，从进场开始，就应高度重视这项工作。由于料场地形复杂、坡度陡峭、植被茂密，许多地方是人无法攀爬而立尺，为测量方便，具备条件时往往采用无棱镜全站仪进行测绘，具有测绘精度高、方便易行的特点，如不具备条件，则可采用两台全站仪进行测量或采用前方交汇法进行测绘，精度也能满足要求，测出的结果，在室内往往采用地形成图软件进行地形图绘制，在绘制时应尽量标注出探洞的位置及地形特征点，以便于后期复核和现场对照。3.2.2储量计算在已完成的料场地形图的基础上，结合相关部门提供的边坡稳定整体评价推荐的稳定边坡及马道留设情况，以及在地质察看基础上复核的断层分布情况标注在图上，就可以进行储量计算了，应该说明的是，在不良地质条件下，料场的岩层走向及完整性均是在断面图中应该考虑的因素。储量计算可分为平行断面法及平剖法两种基本方法，基本方法均在已绘制完成的地形图上切取断面，间距根据实际可定为2050m，突变部位适当加密，平行断面法是垂直于等高线切取断面，断面上可以反映后边坡的情况，对分析料场后边坡稳定较为形象和直观，但缺点是封闭性不好，计算误差较大；平剖法是平行于等高线进行切取断面，以计算好的后边坡作为封闭线，封闭性较好，在平面上可以较为准确地反映地质分界线，区分有用料、无用料较为方便，计算的精度略高，一般情况下推荐采用平剖法进行储量计算，从用料安全的角度上说，储量可采用如下公式进行简易计算：V=S测区面积（H勘探深度-H无用料平均厚度）需指出的是，采用两种方式进行料场储量计算（或其它方法计算），均与实际情况存在着差异，根据多个工程情况分析，对于同一个料场，采用不同的方式计算出的储量相差却较大，最大可以达到相差20%以上，因此，对于计算出的储量，应综合进行评价，同时也应注意，储量并不等同于开采量，一些不具备开采条件或开采条件较差的储量不能算入可开采量内，以免影响对料场的正确评价。在储量计算完成后，应进行复核是否满足坝料安全要求，根据规范要求：主要料场备用料场3.3道路规划道路规划是料场规划的重要方面，也是料场是否达到预期开采强度的重要保障。道路规划，应根据坝体填筑的强度、开采设备的配置、运输车辆的类型及道路内侧边坡稳定等综合因素进行考虑，并根据规范正确确定路宽、坡度、转弯半径及径向超高等技术指标，并在道路上按规定设置必要的标志及安全墩等措施，结合实际查勘的情况在地形图中根据纵坡定出道路特征点，进行线路的平面及纵、横断面的设计（具体设计详见相关规定），道路设计尽量采取挖填平衡或挖方略多于填方的方案，以简化道路修建，道路规划应提出的成果资料一般包括下面内容：a）道路平面布置图b）道路展开图（纵断面图）c）道路横断面图d）道路修建开挖、回填工程量及土石方平衡表e）特殊部位的工程处理措施及相应的防护措施f）道路运输量的复核资料g）必要的文字说明从工程实践中，将运输道路提高一个等级而增加的费用不会增加很多，而带来的效益却是可观的，因此，道路的标准确定，是一个综合经济及效益费用比较的问题，需进行全面