關(guān)于《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》中若干問題的探討

關(guān)于《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》中若干問題的探討

摘要：我國江河發(fā)育，堤防眾多?！?8”特大洪水使堤防工程暴露出了許多問題，汛后建設(shè)迫在眉睫，為使災(zāi)后重建能達到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理和安全適用的要求，建設(shè)部頒布了《堤防工程設(shè)計規(guī)范》，其對工程地質(zhì)勘察的要求仍沿用現(xiàn)行的國家標準《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》。我們在學(xué)習(xí)、理解和應(yīng)用這個規(guī)程的過程中，發(fā)現(xiàn)存在一些概念混淆和操作不便的問題，本文公開我們的觀點，與大家討論，也為規(guī)程規(guī)范的修訂提供參考意見，使之更為完善。

關(guān)鍵詞：規(guī)程規(guī)范堤防工程地質(zhì)地質(zhì)體防滲

1998年的特大洪水，江堤全線告急，到處險象環(huán)生，抗洪搶險消耗的人力、物力、財力都是空前巨大的。堤防工程暴露出了許多問題，急待實施加固，中央對此十分重視，專項資金迅速到位。為使新一輪水利防洪工程建設(shè)更科學(xué)化和規(guī)范化，建設(shè)部于1998年10月8日以建標〔1998〕185號文發(fā)布了國家標準《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》，編號為GB50286-98，自1998年10月15日起施行)。該《規(guī)范》是一部統(tǒng)一堤防設(shè)計標準和技術(shù)要求，保證堤防建設(shè)技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全適用的技術(shù)法規(guī)，具有強制性?！兑?guī)范》對堤防工程地質(zhì)勘察沒有過多的闡述，僅在第條中規(guī)定：3級以上的堤防工程設(shè)計的工程地質(zhì)及筑堤材料資料，應(yīng)符合國家現(xiàn)行標準《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》的規(guī)定。顯然，堤防工程地質(zhì)勘察按《規(guī)范》要求，應(yīng)該認真執(zhí)行現(xiàn)行的行業(yè)標準《規(guī)程》，這時《規(guī)程》也就相當(dāng)于一個強制性的國家標準，或者說《規(guī)程》是《規(guī)范》的一個補充。

規(guī)程規(guī)范是一個行業(yè)對其工作內(nèi)容、工作方法和工作程序的多年豐富經(jīng)驗之歸納與總結(jié)，是工程勘測設(shè)計質(zhì)量控制的標準，是行業(yè)主管單位進行工程審查的依據(jù)，可以說是行業(yè)管理的根本大法。

筆者最近連續(xù)參加了幾個重要的一級堤防工程勘測設(shè)計報告的審查，感到《規(guī)范》和《規(guī)程》在實施過程中存在一些值得商榷的問題(可實施性、可操作性、概念性以及對地質(zhì)環(huán)境的影響等)，經(jīng)與部分勘測設(shè)計單位一些經(jīng)驗豐富的地質(zhì)師交換意見，大家亦有同感?，F(xiàn)將我們的一些粗淺認識公布于眾，拋磚引玉，希望引起更多的地質(zhì)專家來分析討論這些問題，以便于更好地理解《規(guī)范》和《規(guī)程》，應(yīng)用《規(guī)范》和《規(guī)程》來指導(dǎo)我們的工程地質(zhì)工作，也有利于今后對《規(guī)范》和《規(guī)程》的修訂。

1關(guān)于地質(zhì)體與水工建筑物的概念問題

眾所周知，工程地質(zhì)勘察的任務(wù)是為工程建設(shè)提供地質(zhì)資料，查明工程地質(zhì)條件，分析、研究、界定和明確工程地質(zhì)問題，并提出工程處理措施的建議。強調(diào)的是為工程建設(shè)服務(wù)，定位于工程設(shè)計和工程施工等專業(yè)的基礎(chǔ)性配合性專業(yè)。很明顯，工程地質(zhì)勘察的對象是建筑物的天然地基(注意將“地基”與“基礎(chǔ)”區(qū)別開來)，即地質(zhì)體。至于人工填土地基將另當(dāng)別論。

就已建堤防工程的工程地質(zhì)勘察而言，主要是指對大堤地基(堤基)的勘察。洪水期間眾多江堤出險實例表明，堤身與堤基均有險情發(fā)生。堤基的主要工程地質(zhì)問題是滲透變形、崩岸、沉降、堤基滑移等；堤身的險情主要為滑坡、散浸、清水管涌、夾層滲漏、堤身單薄等。這里，我們有意識地將堤身險情與堤基問題分開，目的在于澄清地質(zhì)體與水工建筑物的基本概念和它們之間的根本區(qū)別。

工程師們對地質(zhì)體與水工建筑物的區(qū)別是再清楚不過的了，我們在這里議概念問題是小題大作了嗎？未必!《規(guī)程》對此就是概念模糊的。在《規(guī)程》中多處提及已建堤防加固工程對堤身和堤基的勘察，或?qū)⒌躺砼c堤基的勘察相提并論，要求查明……，顯然已經(jīng)將本來是水工建筑物的堤身當(dāng)成堤基這樣的地質(zhì)體去實施“勘察”，混淆了天然地質(zhì)體與人類工程活動產(chǎn)生的建筑物這兩者之間的概念，能說是小題大作嗎?

由于《規(guī)程》中的概念模糊或者概念不明確，以至于在工程實踐中，產(chǎn)生了諸如將堤身的工程隱患當(dāng)成工程地質(zhì)問題，將堤身土體當(dāng)成地質(zhì)體去“查明”工程地質(zhì)條件等等工程笑話，此類問題在我們審查過的堤防工程地質(zhì)勘察報告中比比皆是，不得不撰此拙文與同仁討論。

我們說堤基是地質(zhì)體，在此地質(zhì)體上修建工程建筑物，需對此地質(zhì)體實施工程地質(zhì)勘察，以查明工程地質(zhì)條件，研究工程地質(zhì)問題，并根據(jù)工程建筑物的任務(wù)和特性對地質(zhì)缺陷提出處理措施的地質(zhì)建議，這是地質(zhì)師的職責(zé)和任務(wù)。地質(zhì)師利用有限的地質(zhì)勘探手段(鉆探、坑槽探、物探等)，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)環(huán)境，應(yīng)用形成地質(zhì)體的基本理論(地層時代、沉積韻律、地質(zhì)構(gòu)造、巖性對比、巖相規(guī)律等等)，輔以巖土體的物理力學(xué)試驗，特別是結(jié)合地質(zhì)師豐富的實踐經(jīng)驗去分析、判斷、推論和論證，最后完成查明工程地質(zhì)條件的任務(wù)，這是地質(zhì)師完全可以做到的。

然而，對于已建堤防工程的堤身就完全不一樣了。誠然，防洪大堤一般為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“線狀”水工建筑物，它的工程隱患具有隨機分布特性，例如填筑土料的質(zhì)量，勘察中發(fā)現(xiàn)堤身土中有透水性強的砂性土呈雞窩狀、局部層狀或條帶狀、小范圍透鏡狀等多種狀態(tài)分布；填筑土的緊密程度也具隨機性；而堤身中發(fā)現(xiàn)的施工雜物和生物洞穴的分布，其隨機性更大。顯然，此類隨機分布的工程隱患問題，用常規(guī)的地質(zhì)勘探手段來查明這些隱患就顯得有些力不從心。

堤身的“勘察”之所以顯得如此復(fù)雜，其原因就在于土堤是人類工程活動把擾動后的土填筑起來的產(chǎn)物，它的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量人為因素較大，成因不受自然規(guī)律制約，不同堤段的填筑情況可能相差很大，加上后期生物活動的破壞，更無規(guī)律可循，即使對它進行“勘探”，也只能是對某一點的認識，不能結(jié)合地質(zhì)師的任何經(jīng)驗，更不能應(yīng)用地質(zhì)基本理論，其認識不可能上升到宏觀這一層次。因此，對堤身進行工程地質(zhì)“勘察”的提法就值得商榷。既然土堤是水工建筑物，對它的工程隱患進行檢測或調(diào)查，則更為名正言順無可非議。準確地界定問題的性質(zhì)，有利于對癥下藥，事半功倍。至于土堤的檢測或調(diào)查，要借用地質(zhì)師的一些可行的“勘探”手段和“勘探”方法，或者將此項工作交予地質(zhì)師來完成，地質(zhì)師也是樂意的，但不要用“查明”這種對地質(zhì)體的要求來明確任務(wù)，可以考慮用“分析、了解、判別、提出”等詞語對隱患問題作出評價，或許更為合適。

2關(guān)于已建堤防加固工程的勘察階段問題

我們知道，就水利工程(多指樞紐、供水、灌溉等大型工程)而言，有其較為嚴格的勘測設(shè)計階段劃分。對于堤防工程，《規(guī)程》將新建堤防和已建堤防加固的勘察階段分開，這是符合客觀實際的?！兑?guī)程》第條規(guī)定：新建堤防的工程地質(zhì)勘察可分為規(guī)劃、可行性研究、初步設(shè)計和施工圖四個階段。已建堤防加固工程地質(zhì)勘察可分為可行性研究和初步設(shè)計兩個階段。必要時還可進行施工地質(zhì)工作。地質(zhì)條件簡單或勘察目的單一的堤防工程，經(jīng)勘察設(shè)計主管或?qū)徟鷨挝煌?，勘察階段可適當(dāng)簡化。而在本條的條文說明中，對地質(zhì)條件作了簡單、中等和復(fù)雜三個等級的界定。對照堤防工程出險需加固的工程實例，地質(zhì)條件都是中等或復(fù)雜級別，都達不到簡化勘察階段的條件。然而，《規(guī)程》另外聲明：堤防工程地質(zhì)勘察階段的劃分，原則上應(yīng)和堤防設(shè)計階段的劃分相適應(yīng)?！袝r多采取一次性進場勘察完畢?！谀承┚唧w條件下，也可以將勘察階段簡化，甚至不劃分勘察階段。這又是十分可取的原則。

堤防工程是線狀工程，勘察工作拉開的戰(zhàn)線較長，勘探隊伍進場一次，轉(zhuǎn)戰(zhàn)南北實屬不易，特別對于已建堤防加固工程，由于不存在線路比較、重大方案調(diào)整等地質(zhì)條件占有一定份量的多階段循序漸進的勘察過程，一次進場勘察完畢就有其自身的客觀合理性。已建堤防加固工程勘察的目的十分清楚，即重點查明出險堤段堤基的工程地質(zhì)條件，分析界定發(fā)生堤基險情的主要工程地質(zhì)問題，提出工程處理措施的建議。此外，堤基的工程地質(zhì)條件一般說來較為簡單，多為二元結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)的第四系土體；堤基的工程地質(zhì)問題也相對明確，主要為滲透變形，受河勢控制岸坡迎流頂沖產(chǎn)生崩岸等。這些地質(zhì)特性都給一次進場勘察完畢創(chuàng)造了較為可取的有利條件。在實際工作中，需要領(lǐng)會和理解《規(guī)程》的大原則，根據(jù)具體情況，一切從實際出發(fā)，必要時可以考慮簡化勘察階段，縮短勘測周期，降低勘測費用，達到勘測隊伍孜孜以求的目標。

需要注意的是，勘察階段簡化后設(shè)計階段并沒有簡化，一些需要專業(yè)協(xié)調(diào)方面的問題，還要認真研究解決。此外，一次進場勘察完畢之后，所提交的地質(zhì)資料一定要能夠滿足工程概算的精度要求，否則將事倍功半，弄巧成拙。這就要求勘測工作的深度要達到加固工程初設(shè)階段其它專業(yè)的需要。千萬不要屈解成簡化了勘察階段也降低了深度要求。

3關(guān)于已建堤防加固工程的勘察深度問題

關(guān)于已建堤防加固工程的地質(zhì)勘察深度，《規(guī)程》中有明確規(guī)定，但在工程審查過程中發(fā)現(xiàn)，部分規(guī)定可操作性較差，現(xiàn)分述如下。

(1)《規(guī)程》中對已建堤防加固工程地質(zhì)測繪提到“縱剖面一般沿堤頂布置，必要時應(yīng)在堤內(nèi)外加布縱剖面。橫剖面的間距根據(jù)擬加固堤段長度及問題而在50～200m的范圍選定。沙基管涌段、潰口段、扒口分洪段、較大淵、潭、塘段，崩岸坍塌段、堤基滑移變形段和天然溝口段應(yīng)增加地質(zhì)剖面。《規(guī)程》中詳細規(guī)定了加固堤防工程的鉆孔位置。筆者最近參加了湖北省洪湖、監(jiān)利長江干堤整治加固初步設(shè)計報告審查會，了解到整個洪湖、監(jiān)利長江干堤幾乎全線出險，其中由于堤基出險的超過90km，按《規(guī)程》要求，僅此90km出險段就至少應(yīng)布置450個橫剖面，其中外灘寬度大于500m，距長江河床最低位置大于700m而出險的堤段有48km長，故至少要打鉆孔2310孔，這僅僅是對堤基出險段而言，再加上堤身出險段應(yīng)打鉆孔數(shù)量，總數(shù)實在驚人。事實上，在重要險工險段區(qū)，如果地質(zhì)條件復(fù)雜，200m一個橫剖面也根本控制不住，仍然達不到查明工程地質(zhì)條件的目的，因此《規(guī)程》規(guī)定的橫剖面間距最密可達50m，在我們審查過的堤防工程中沒有一個勘測單位達到了這一勘探精度。

(2)《規(guī)程》進一步規(guī)定，橫剖面的長度在軟土區(qū)應(yīng)達到內(nèi)外反壓平臺以遠50～100m；在粉土、砂土區(qū)，砂卵石強透水段，應(yīng)達到堤內(nèi)外附近河床最低位置。這里“反壓平臺以遠50～100m”基本可行，而“附近河床最低位置”這一規(guī)定在灘地較寬的情況下幾乎不可行。例如有的灘地可達1000m以上，長江江面寬者為數(shù)千米，“最低位置”可能在江心或靠近江對岸，橫剖面可能將長達3-5km，而且江河的最低位置還需做大量的水下測量工作才能確定，這實施起來可能嗎！所以《規(guī)程》中的規(guī)定就值得研究。

(3)《規(guī)程》中規(guī)定，當(dāng)遇砂、卵石等強透水層時，鉆孔宜深入相對隔水層內(nèi)3～5m”。整個洪湖、監(jiān)利長江干堤主要以表層較薄的相對弱透水層的二元結(jié)構(gòu)地基為主，106km堤線上的鉆孔深度均要大于30m，是否有這個必要？而真正需要的是控制住二元結(jié)構(gòu)的上層土體的厚度與性狀，下部砂性土的滲透特性，以便進行滲控驗算，至于砂性土在某一深度以下也就沒有追根究底的必要了。

4關(guān)于堤基垂直防滲問題

關(guān)于堤基防滲問題，最近參加的工程審查中發(fā)現(xiàn)，許多工程都做了沿線大范圍的垂直防滲設(shè)計，我們對此有些異議?！兑?guī)程》和《規(guī)范》中對砂性土堤基的處理方法很多，提到了減壓、防滲、截滲、防沖、振沖加密等處理措施，這些方法也都是多年工程經(jīng)驗的總結(jié)。但是對淺層透水堤基和深厚透水堤基普遍采用截滲墻和截滲槽進行垂直截滲的效果和對環(huán)境的影響卻應(yīng)該引起人們的重視。對于淺層透水堤基常要求截斷滲體底部達到相對不透水層，這樣似乎就可以截斷江(河)水向堤內(nèi)的滲漏通道，但由于堤線不同于一般擋水建筑物(如大壩)，其特點是呈線狀沿江(河)布置，地表水與地下水的補排關(guān)系密切，如果截斷了水體的天然聯(lián)系通道，從長遠來看，必然會破壞自然地質(zhì)環(huán)境，引起環(huán)境地質(zhì)問題：原區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)條件發(fā)生了根本性的改變，地下水的天然滲流場被破壞，僅僅是為了汛期截住江(河)水不向堤內(nèi)滲漏，而在非汛期，堤內(nèi)的地下水無法排出堤外，引起內(nèi)澇將成為必然。而對于深厚透水堤基，由于只能做懸掛式帷幕，參考長江委對荊江大堤用懸掛式防滲墻典型斷面的防滲效果分析結(jié)果：堤身出逸點高程與不作防滲墻基本相同，堤基后100m內(nèi)垂直比降降低了～%，水平比降降低了%，這說明設(shè)置防滲墻對削減堤后基礎(chǔ)淺部滲透壓力，保證堤基、堤身安全起到了一定的作用，但效果并不明顯，造價也很高。鑒于此，在最近的一些堤防工程審查中，我們一般不同意垂直防滲方案。

關(guān)于堤基垂直防滲問題，大家可以討論，我們這里也僅是一家之說。我們認為應(yīng)該掌握的原則是：一般情況下不宜提倡垂直防滲，在特殊堤段可以考慮，但應(yīng)對由此而產(chǎn)生的環(huán)境地質(zhì)問題進行研究，采取相應(yīng)的工程措施。

5關(guān)于堤身隱患的工程處理問題

堤身是水工建筑物，不是地質(zhì)體，這一點是毫無疑問的。前面已經(jīng)闡明了對堤身不宜用工程地質(zhì)勘察這一提法，但是地質(zhì)師確實能夠通過調(diào)查以及一些地質(zhì)勘探手段檢測出堤身存在的隱患問題。應(yīng)該說，對堤身進行檢測是地質(zhì)師的業(yè)務(wù)拓展，進一步展示了地質(zhì)師的工程才能。另一方面，盡管我們這里強調(diào)堤身不是地質(zhì)體，但構(gòu)筑它的主要材料則是地質(zhì)師十分熟悉的“土料”，土料的工程特性，地質(zhì)師可以通過各種“勘探”手段或“試驗”方法予以“查明”。更進一步地說，堤身隱患的工程處理措施，地質(zhì)師有充分的發(fā)言權(quán)。

鑒于堤身各類隱患分布的隨機性，完全予以“查明”后才對癥下藥，采取相應(yīng)的工程處理措施，顯然難度太大，也沒有必要。工程上最為明智的辦法是“包”，有點包治百病的味道，即采用一種技術(shù)成熟、造價低廉、易于施工，且適用于多種堤身隱患的工程措施，這就是在堤防加固工程中廣泛采用的“錐探灌漿”工藝。這一工程措施可以對堤身散浸、裂縫、生物洞穴、局部雞窩狀夾層狀條帶狀透鏡狀分布的透水較性強的砂性土、堤身填筑質(zhì)量差等隱患實施“全面補強”。因此，在已建堤防加固工程審查中，我們一般都建議對類似隱患的堤身實施大范圍錐探灌漿。

許多對堤防工程有豐富經(jīng)驗的一線的工程師和地方領(lǐng)導(dǎo)，認為對堤身采取全線錐探灌漿進行加固是非常必要的，平時每隔幾年也要普遍搞一次，因為生物洞穴具有再生性。我們則認為，盡管錐探灌漿不是解決堤身隱患的最合理措施，但卻是較為可行、可靠、可取、最包得住、最易讓人接受的措施。它較好地解決了隨機分布不易檢測到的堤身隱患等問題，符合充分利用工程措施去彌補因獲取隱患信息困難而遺留問題的工程原則，是十分可取的。

關(guān)于堤身的其它工程隱患的處理，本文暫不討論。

6結(jié)語與建議

98特大洪水給堤防工程敲響了警鐘，也給地質(zhì)師們帶來了新的機遇。做好堤防工程地質(zhì)勘察，是地質(zhì)師的應(yīng)盡職責(zé)。

關(guān)于已建堤防加固工程的工程地質(zhì)勘察階段和深度問題，我們認為應(yīng)以客觀、務(wù)實、科學(xué)的態(tài)度來對待。勘察階段可以根據(jù)具體情況考慮簡化，以工程地質(zhì)條件是否清楚，工程地質(zhì)問題是否明確，工程概算能否控制得住為基本原則。所提供的地質(zhì)資料應(yīng)滿足其他相關(guān)專業(yè)的要求。具體來說，應(yīng)首先結(jié)合歷史出險情況，特別是98特大洪水的真實考驗，重點加強險工險段堤基的工程地質(zhì)勘察，對堤防工程歷史出險情況進行調(diào)查，確定出險位置，先針對片狀和面狀出險部位，然后針對線狀出險部位，最后針對點狀出險部位。要認真分析出險原因，不應(yīng)全面撒網(wǎng)，沒有必要對運行正常的堤段過多地實施地質(zhì)勘探。對重點出險的堤段，可適當(dāng)增加鉆孔，加密橫剖面?？傊磺幸砸虻刂埔?，查明問題為主，切不可盲目化、教條化。

關(guān)于堤基垂直防滲問題，筆者認為無論是從地質(zhì)環(huán)境的角度，還是從其本身的防滲效果與工程造價相比較來看，都并不理想，可以考慮諸如水平鋪蓋、減壓井、排水溝等其他工程處理措施。

關(guān)于堤身加固，由于堤身的隱患不易查清，隨機性很大，目前只有采取“包”的辦法，而錐探灌漿正是一種成本低廉，施工方便，技術(shù)成熟的工程處理措施，對需進行加固的堤防工程，采取全線錐探灌漿是較為可行和可取的。

作為一個國家或行業(yè)的規(guī)程規(guī)范，它一旦頒布實施，就必需嚴格遵照執(zhí)行，以體現(xiàn)其法規(guī)性和嚴肅性。行業(yè)主管部門以它作為工程審查的依據(jù)，而勘測設(shè)計單位則以它作為開展勘測工作和編寫報告的準則。規(guī)程規(guī)范對審查單位和被審查單位的約束是雙向的，也是平等的。但如果規(guī)程規(guī)范脫離了實