监理单位强化工程地质勘察管控案例分析.pdf

2023.11李亚凯，颜世勇，刘国义（山东省水利工程建设监理有限公司，山东 济南 250013）揖摘要铱 地质勘察工作在水利工程项目建设中起到非常关键的作用，如若勘察工作不细不实、管控不严，将极易产生质量、安全等方面的隐患，造成工期、质量、安全、成本等各方面的损失，甚至引发质量与安全事故。监理单位应采取针对性措施，强化工程地质勘察管控，确保工程建设顺利实施。揖关键词铱 地质勘察；案例分析；管控效果揖中图分类号铱 P618.11；P621揖文献标志码铱 A揖文章编号铱 1009-6159渊2023冤-11-0055-03部分监理单位对于地质勘察工作的重要性认识不足，甚至存在“盲区”，在监理工作中未针对性地采取事前、事中、事后管控措施。在此，结合工作实践中的几个案例进行探讨分析，提出监理控制措施，供有关单位及人员参考。1案例一某水库枢纽工程主要由大坝、主溢洪道、副溢洪道、东（左）放水洞、西（右）放水洞及电站等建筑物组成。因大坝心墙中软弱透镜体较多且分布分散，并多夹有碎石及风化岩碎屑薄层，漏浆严重，透水性强。同时，心墙顶以上填筑的均为片麻岩风化碎屑，渗透性较大，与下游砂壳贯通，心墙的防渗功能基本失效。该除险加固工程心墙加固设计方案为：桩号 0+016耀0+034 及 0+210耀0+250 段塑性混凝土防渗墙，厚 0.6 m，入基岩 1.0 m；0+034耀0+210 段塑性混凝土防渗墙，厚 0.8 m，入基岩 1.0 m。施工单位在工程实施中，在西放水洞（桩号0+050 处）附近挖到原坝体内部分堆石，出现槽壁持续坍塌、无法成槽的情况，为保证工程质量，遂变更施工方案，将入岩机械由抓斗改为功效相对较低的冲击钻，致使工期拖延，工程投资增加较大。1）与勘察阶段地质勘查探孔布置数量较少、间距过大有直接关系。由于勘察阶段提供的防渗墙轴线处的地质剖面图通常是间距大于 50 m 的勘探孔资料，而在防渗墙的基岩面确定中，一般通过勘探孔入岩高程连线确定中间槽段的岩面高程。这就给施工工艺选取、设备选择、工期安排、质量保证造成了很大影响。2）由于水库建设于二十世纪 50 年代，设计标准低，施工质量控制不严，料源、料质、碾压质量、放水洞顶部及两侧的处理受当时施工技术条件限制，大坝、放水洞存在诸多安全质量问题，加之资料留存不全等因素影响，增加了地质勘察的复杂性。3）槽壁坍塌、无法成槽的情况，主要是地层复杂、钻进机械对地层振动影响、护壁泥浆性能差、成孔后没有及时灌注混凝土等原因所致。1）监理单位应要求施工单位进场后进行地质复勘，根据实际需要增加特殊地段勘探孔的数量，且钻孔深度不小于 10 m，进行岩样鉴定，确定岩性。2）对代表性剖面图、钻孔柱状图、重要的地质照片、影像资料、重要的坑（孔）展示图、其他专门工程地质图等资料进行综合分析，会同建设、设计、勘察单位共同研究处理方案，提出施工控制具体要求，预先编制特殊地质构造及突发地层收稿日期：2023-09-19作者简介：李亚凯（1984），男，工程师山东水利55窑窑2023.11变化专项施工方案及应急预案并报请审批。3）在项目划分阶段充分考虑墙的厚度、深度，施工地质，挖槽机的最小挖槽长度，混凝土拌和站的供应能力，泥浆储备池的容量，作业场地占用面积，可以连续作业的时间限制等因素。成槽机械的选型与地层情况相适应，及时调整泥浆配比（或增加黏土含量），泥浆中加入聚合物提高泥浆性能，完成二次清孔验收后及时进行混凝土浇筑。4）调整原西放水洞高压旋喷顶设计高程及两侧控制范围，上部防渗墙施工时在墙体内预留灌浆孔，防渗墙施工完毕后采用旋喷工艺进行下部高压喷射灌浆，孔距 0.8 m，钻孔入岩不小于0.5 m。放水洞周边高喷底边线距放水洞壁周边0.3 m，灌浆时应适当放缓提升速度，高压旋喷防渗墙渗透系数应不大于 1伊10-6cm/s。2案例二某拦河闸由溢流坝、橡胶坝、调节闸、引水闸及发电站、交通桥组成，在除险加固设计中，橡胶坝消力池末端采用防冲桩，桩径 0.8 m，桩中心间距 0.9 m，桩底深入片麻岩 1.0 m，在河床内垂直水流方向布置。施工单位按设计地勘资料钻进后发现，实际岩层深度与设计严重不符，部分差 8 m 左右，直接导致钢筋笼须重新制作，混凝土量增加。为满足拦河闸安全度汛要求，施工所需物资、设备和人员需重新调配，施工组织设计需全面调整，进而对工程投资控制造成较大影响。初设阶段地质勘察受河道水深较大等因素影响，勘探孔间距过宽（按 60 m 控制），致使勘查报告无法全面、准确反映工程地质情况。1）监理单位进场后认为现有地勘结果难以准确确定基岩面，故要求施工单位进行地质复勘，由初设阶段地质勘查钻孔间距 60 m 加密到30 m，钻取岩心予以验证和确定。2）增加施工人员人数和成桩机械数量，不间歇平行施工，扩充泥浆储备池容量，合理增加混凝土供应能力，在设计允许的前提下利用已进场钢筋，尽量减少损失。3案例三某泵站工程设计流量 12 m3/s，总装机功率660 kW；泵站建筑物级别为 3 级，主要由泵站主副厂房、引水渠、清污闸、出口涵闸及出水渠等组成。副厂房位于出水池上部，主厂房与副厂房结合布置，为了避免沉降不均匀对工程安全运行造成不利影响，确定采用水泥土搅拌桩进行复合地基处理。主厂房水泥土搅拌桩桩径 0.6 m，桩间距1.5 m，桩长 7 m，单桩承载力 106 kN，复合地基承载力特征值为 150.2 kPa。3.1.1存在问题试验井长时间降水后，通过对井内水位差的观测，无法达到地下水位应降至工程底部最低高程 1 m 以下的设计要求。3.1.2原因分析场区地下水类型主要为第四系松散岩孔隙水，含水层岩性主要为砂壤土、裂隙发育的壤土、黏土，富水性中等。勘察期间地下水埋深 5.2耀6.3 m，地下水位 18.19耀18.87 m。场区揭露地层除局部表层为人工堆积外，主要为第四系全新统冲积堆积的砂壤土、壤土、黏土，第四系全新统湖积沼泽积堆积的淤泥质壤土，第四系全新统冲积洪积堆积的壤土、黏土及第四系上更新统冲积洪积堆积的含姜石黏土。同时，场区临近小清河，地下水位埋藏较浅，地表水丰富，地表水、地下水联系密切，综合渗透系数 2.51 m/d。淤泥质壤土黏粒含量较高，排水不畅且地层多具中等透水性，基坑降水难度大，必须采取有效降水措施，使基坑能在干燥条件下施工。由于每个井点周围的水位降低呈漏斗状分布，整个基坑周围的水位降落为近大远小呈曲面分布，地面沉降量与地下水位降落量是对应的，地下水位降落的曲面分布极易引起邻近地表的不均匀沉降。当不均匀沉降达到一定程度时，邻近建筑物就会裂缝、倾斜甚至于倒塌。3.1.3管控措施考虑到工期超紧的严酷现实，根据济南地区基坑降水经验，监理单位经与勘察、设计、施工等各方研究后，采用管井井点降水与集水明排相结李亚凯，颜世勇，刘国义：监理单位强化工程地质勘察管控案例分析56窑窑2023.11合方案，据此采取具体监理管控措施。1）根据其实际勘察揭露的地下水位情况，场地地下水位埋深 6，复核基坑降水井设计参数，包括基坑降水深度、基坑降水面积、含水层渗透系数、降水井设计降深、降水井动水位、降水井深度、含水层厚度、降水井内壁半径、基坑等代半径、基坑降水初期影响半径、井点系统影响半径、设计井数等因素。经复核验算，确定降水井井数为 20 口，井深20 m，井外径 椎500，滤水管内径 椎300，滤水管采用无筋混凝土滤水管，井管外采用天然圆砾填料。井间距为 20 m 左右，具体位置根据现场实际情况进行了调整。2）制定水井定位寅钻孔寅成井寅填滤料寅黏土封堵寅洗井寅降水井抽水的工艺流程，严格按有关规范及设计图进行施工。控制孔位偏差，保持钻孔垂直，保证钻孔深度，钻孔达到设计深度时再多钻 30耀50 cm。井管安装完毕后，立即填滤料，滤料采用磨圆度好的硬质岩石成分的圆砾，井管外围均匀下入滤料，避免“架桥现象”，顶部回填黏土不少于 1 m。3）洗井充分及时，洗井的标准以井内抽出的水清沏为准，同时洗井时间不得小于 4 h。3.2.1存在问题1）保护层开挖方式错误，在原状土开挖直至设计基底后，可能造成地基扰动，引起承载力下降。2）验槽内容不全面，地基承载力成果检验项目不完整。尤其是主控项目中地基承载力数据施工单位自查存在疏漏，有可能造成后续上部结构完成后主体结构可能出现不均匀沉降的问题。3.2.2原因分析1）原状土开挖后预留表层保护厚度未按设计及规范要求严格执行。2）未严格执行验收规范、规程、标准的有关规定，施工单位“三检”制落实不到位。3.2.3管控措施1）持力层浇筑垫层前必须验基，原状土开挖后应预留表层保护厚度，开挖至邻近基底 200300 mm 时，由人工配合清底，不得超挖。同时加强对地基的保护，避免扰动地基。基底经建设、勘察、设计、监理、施工、质量监督等单位验收合格后，及时施工混凝土垫层，避免建基面长期暴露。2）组织隐蔽工程验收，观察土质类型、均匀程度、地下水情况，检查基坑中是否存在其他障碍物（古井、古墓、洞穴、人防等），复核基坑平面位置、几何尺寸、坑底高程（标高）、平整度和边坡坡度等内容。3）做好地质编录，包括：边坡坡向、坡度、高度，马道高程及宽度，编录部位的坐标或桩号、高程；土的成因类型及时代、分类名称、土体特性、层理、分层厚度及分布，特别是不良土体的分布情况；边坡出水点的出露位置、形式、流量、物理性状,管涌、流土的位置、特征；边坡变形失稳的类型、位置、边界和体积，裂缝出露的位置、形态、规模、发展情况；取样点、试验点、监测点的位置；处理措施实施情况；重视可视化地质编录在地基、边坡等工程施工地质工作中的应用。4）对影响水泥土搅拌桩地基质量的复合地基承载力、单桩承载力、水泥用量、搅拌叶回转直径、桩长、桩身强度 6 个主要指标进行检验。采用用轻型动力触探（N10）检查每米桩身的均匀性，检验数量为施工总桩数的 1%，且不少于 3 根；采用浅部开挖桩头（深度宜超过停浆面下 0.5 m），目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径，检验桩位、桩数与桩顶质量，检查量为总桩数的 5%；采用钻芯法检查水泥土搅拌桩的单轴抗压强度、完整性和深度；采用载荷试验检验复合地基承载力、单桩承载力，数量为桩总数的 0.5%，且每项单体工程不应少于 3 点，审核试验成果报告并结合监理平行检测的报告数据确定地基承载力是否满足要求，对不符合设计要求的，采取有效补强措施。4结 语监理工程师应充分意识到施工期地质复勘工作的重要性，不能盲从于工程勘察报告中的结论和建议。应摒弃“经验主义”，做到具体问题具体分析，以相关规范和标准而非以往工程经验为依据进行决策，杜绝人为因素对工程造成的不利影响。要通过对存在问题的客观描述、针对性的原因分析、有效的管控措施，真正做到解决实际问题。（责任编辑 李浩）李亚凯，颜世勇，刘国义：监理单位强化工程地质勘察管控案例分析57窑窑