水利水电工程地质勘察及施工

张 欣

(新疆水利水电勘测设计研究院地质勘察研究所，乌鲁木齐 830000)

1 地质勘察作业的意义

为了响应国家的政策号召，地方政府联合水利部门开展了相关的工程勘察工作，以确定现有水利设施的使用状态。工程勘察过程中，可发现传统水利项目作业存在的弊端，显现了地质勘察作业的现实意义。

1.1 水利建设问题

总结水利水电建设的主要问题，集中表现:①前期工作不足，某个水利项目正式动工前，工程单位缺乏必要的准备工作，尤其是地质勘测不全面，误导了后续施工方案的制定;②地质病害普遍，由于水电站所处地方条件的特殊性，洪灾、地震、泥石流等灾害时常发生，破坏了水电站建筑设施的完整性;③管理工作落后，对于已经建成的水电站，水利部门缺少足够的维护措施，渠道、厂房等设施病害率高，阻碍了水力发电生产的有序进行[1]。

1.2 地质勘察作用

水力发电是社会电能供输的主要来源，兴建水电站是保证地区供电正常的基本条件，这些都依赖于水利水电工程的可持续建设。受到主客观因素的限制，我国水利工程建设还处于相对落后阶段，水电站项目改建依旧达不到预定的成效，水资源总体利用率偏低。为了改变传统水利项目建设的现状，新时期水利部门倡导把地质勘察工程融入水利水电建设中，这一方案起到了多方面的工程作用。例如，经过详细的地质勘察环节，可以提前发现水电站所处区域的地质特点，掌握地质病害发生的规律，项目施工前做好充分的抗病害准备。

2 水利工程地质勘察发现的主要问题

我国产业经济收益正处于快速增长阶段，与经济事业相配套的基础工程得到扩建，水利工程改建是现代化中不可缺少的内容。鉴于水利水电项目的重要地位，国家要求地方水利部门做好日常勘察与维护工作，及时掌握水电站的工作状态。根据现场勘察所得的结果，总结出以下3方面主要问题。

2.1 地质方面

水文地质是目前水利工程面临的主要问题，水文运动规律变化导致地面层出现异常变化，同时引发了诸多的地质灾害现象[2]。参考水利工程勘察结果，30%以上的地质病害来源于水文运动，地下水流动产生巨大的力学作用，破坏了水电站地质层的稳定性。例如，滑坡是水电站围挡结构比较多发的病害，在水库堤坝周边建造的支护坡度中，极易受到地质作用而发生滑坡现象。滑坡既能破坏土地层的牢固性，坡度滑移也引起了周边设施的病害。

2.2 设施方面

勘察发现，国内大部分水电站均面临着不同情况的病害，这些病害主要发生于水利设施的主体结构，以及建筑物的基础层。例如，厂房是水电站的主要生产区域，勘察发现厂房建筑均有不同程度的裂缝现象，厂房墙体基础部分有明显的沉降问题，这些都是由于地质条件变动引起的结构性病害。另外发现，随着水利水电运作规模的扩大，厂房病害率也越高，大型、超大型水电站厂房病害率达40%以上，但受损程度不一。

2.3 防护方面

正常条件下，水电站处于24h发电作业状态，高强度运行也使得水利渠道工程有所耗损，水工建筑物整体性能指标下降，造成大量水资源浪费。这是由于水利渠道长时间处于供输水状态，渠道四壁承载的水流量较大，混凝土结构容易出现渗漏问题。渗漏降低了渠道供输水的效率，水资源耗损率普遍上升;大面积渗漏基本破坏了渠道的水利性能，进一步引起更为严重的裂缝病害，这些都是破坏水利设施功能的主要因素。

3 基于地质勘察的水利施工方法

水利水电工程是社会现代改造的主要项目，不仅关系着区域水资源调配的利用效率，也决定了一个地区的总体发电生产效率。在施工地质工作中发现，地质条件对水利工程产生的破坏性，主要集中在渠道、厂房、边坡稳定3个方面，这些结构发生病害严重影响到了水电站的作业性能，不利于水利水电设施改造的有序进行。结合现有的水利施工技术条件，笔者通过自身的有限经验，针对这些病害提出几点可行的施工方法和治理方案。

3.1 渠道基础及防渗

1)地基处理。在渠道防渗工程施工之前，应进行科学的施工放样，按照设计图纸中的底脚线和渠口线进行结构规划，配合机械进行土方开挖，使得地基土的水分能够在自然风干状态下得到降低，以保证土基的强度质量，具体克服冬季冻胀的破坏效果。

2)混凝土的拌和。混凝土的拌合物需要具有与施工制备条件相协调的和易效果，尽量保证捣碎密实的前提下进行钢筋结构部件的搭配;利用机械振捣处理中，可选用较小的坍落度进行质量水准补充，争取渠道防渗建设工程能够顺利进行。

3.2 厂房边坡

1)大方量土方开挖。开挖采用反铲，在高度方向从上至下分层开挖，一次开挖高度3 m，在上下游方向分段依次进行开挖，由下游向上游方向，严禁从中间开作业面掏挖。分层分段挖掘时用人工配合反铲整修边坡。同时加强测量控制，边坡随开挖随成型，保持边坡平顺。确保开挖步骤符合现场的地质条件要求，避免破坏地质层结构的牢固性。

2)护坡。边坡预留20 cm的保护层，在大方量开挖完毕后，采用人工削坡，以保证设计轮廓线的形成和避免保留体受到扰动。为防止修整后的永久开挖边坡遭受雨水冲刷，在边坡修整验收后，及时进行护坡施工。根据招标图纸及工程量清单，该边坡防护型式为混凝土护坡，拟在边坡开挖完成后一个月内完成混凝土护坡施工。具体结构按设计图纸进行施工。

3.3 滑坡体治理

1)削坡。削坡是处理滑坡体病害的常用方式，主要施工:岩体受节理、裂隙切割，较为破碎，可能产生崩塌坠石、边坡局部失稳现象，可采取剥除“危岩”削缓边坡顶部。对土质滑坡体，削缓边坡，减小滑动体厚度，以减小滑动力，注意对坡脚下部可能阻滑部分不可削减。边坡高度较大时，可分级留出平台，提高边坡稳定性。

2)抗滑挡墙。挡墙是目前较为广泛的抗滑建筑物，借助于挡墙本身重量，支档滑体的剩余下滑力，有抗滑片垛、抗滑片石竹笼、浆砌石抗滑挡墙、混凝土或钢筋混凝土抗滑挡墙、空心抗滑挡墙(明洞)及沉井式抗滑档墙等。现场施工人员要注重每个环节的工艺安排，严格按照图纸要求执行施工操作，保证滑坡体得到有效的治理。

4 结论

水利水电工程是现代化建设的重点项目，搞好水电站建设对区域水资源调度起到了保障作用，同时也促进了我国发电生产行业的可持续性。针对地质勘察发现的诸多问题，水利部门应要求施工单位编制有效的处理方案，避免结构性病害对水利项目造成的危害。此次经过地基防渗、滑坡治理、厂房加固等方式，水电站设施整体功能得到了完善。

[1]范中原，孙云志，等.水利水电工程地质勘测方法与技术应用综述[J].人民长江，2005，36(03):04－06.

[2]牟必伟.浅谈中小型水利水电工程施工地质工作[J].中国高新技术产业，2013(15):137－138.