堤防工程地質勘察管理論文

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堤防工程建設的基礎是設計，而設計的依據是地質，這是工程建設的常識性問題，不會有什么質疑。然而在實際工作中卻往往并非如此。問題主要出在人們對堤防工程地質勘察工作的片面理解或被一些假象所迷惑，走了兩個極端。一個極端是過高地要求地質勘察能在“查明”工程地質條件的同時，“準確”地提供設計需要的地質圖件和堤基巖土體物理力學參數，一旦在有限的勘探控制工作量之內不能完全同時達到“查明”和“準確”的要求時，就立即降低了對地質勘察工作的認可和重視程度；另一個極端是我們的祖先在數百年乃至上千年來與洪水搏斗的歲月里修建的大量堤防工程，卻從來沒有進行過任何地質勘察工作，許多堤防工程至今也是安全的。這兩個極端，不同程度地影響著堤防工程地質勘察工作的有序開展，在大規模的堤防工程建設中，難免存在這樣那樣的問題。為使堤防工程地質勘察工作能夠科學、客觀、完整、系統地為設計提供可靠的地質資料，我們有責任將近年來堤防工程地質勘察工作中出現的若干問題展示出來，供同行們討論參考。

1堤防工程地質勘察的過去與現狀

我國已建江河堤防工程總長20余萬公里，98特大洪水后尚有大量堤防工程正在規劃建設中。許多已建堤防工程過去基本上沒有進行過真正工程意義上的工程地質勘察，更談不上各大江河湖海堤防工程系統化規范性的地質資料的匯編與分析整理工作。正因為如此，許多堤防工程在98特大洪水期間險象環生，出險堤段堤基的地質條件沒有足夠的資料可供搶險分析，為確保萬無一失，只能按最壞情況進行搶險，其人力物力的巨大付出實在是不得已而為之；洪水期間上至中央下到地方的各級領導以及全國人民的精神緊張程度和精力耗費更是無法用實物價值去衡量。如此被動局面，一方面是大自然教訓人類的生動一課，另一方面則是祖先給我們留下的世紀難題。

建國以來，隨著大規模工程建設的需要，工程地質專業從無到有，日益發展壯大，成為國家工程建設不可缺少的重要基礎性專業。工程地質勘察的法規性準則也逐漸成熟與完善，與工程地質相關的規程規范相繼出臺，并結合工程實踐的反饋信息進行修訂修編。水利部1997年2月了行業標準《堤防工程地質勘察規程》（以下簡稱《規程》，編號SL/T188,同年5月1日起實施），這是我國堤防工程地質勘察的第一部法規性行業標準。而國家標準《堤防工程設計規范》(以下簡稱《規范》，編號為GB50286-98，自1998年10月15日起施行)則是98特大洪水之后出臺的。特大洪水前后出臺的這兩部法定標準或許是歷史的巧合，也許是歷史的必然。巧合與必然都說明這樣一個事實：工程地質是工程建設的基礎和偵察兵，具有超前意識和預見性，信不信由你。

《規程》頒布前的堤防工程地質勘察工作基本上沒有什么標準。《規程》頒布后，地質工作有規可循，有法可依。更為98特大洪水后大規模堤防建設奠定了基礎。首次頒布此《規程》，與工程實際存在一些差異再所難免。《規程》實施三年多來，主要存在三方面的問題，一是《規程》本身的實踐性與可操作性問題；二是地質師對《規程》的理解程度與把握尺度；三是人們對堤防工程地質勘察的認識程度與理解程度。近兩年來，生產第一線的廣大地質師對《規程》提出了許多好的意見和建議，我們在工程審查過程中，也在逐漸地深化對堤防工程和《規程》的理解，力求較準確地把握審查尺度，緊密地與工程實際相結合，避免教條和呆板地執行《規程》中明顯與工程實際不相符合的條款，要求客觀地、創造性地應用和執行《規程》，同時也強調執行《規程》的嚴肅性。

近年來，堤防工程地質勘察工作基本上可以滿足堤防工程設計與施工的要求。隨著工程實踐經驗的積累和對堤防工程深層次的認識與理解，一些具有全局性和普遍性的問題，迫切需要提出來進行討論，以便引起足夠的重視。

2堤防工程隱患與險情分類

2.1分類的意義與原則

堤防工程存在隱患出現險情，導致大洪水時十分緊張。大規模的堤防工程建設正是針對隱患和險情而提出來的“整險加固”或“除險加固”。顯然，對隱患和險情實施科學分類，不僅是從實踐上升到理論的成熟過程，也為堤防工程的勘測設計工作明確了任務，同時為“加固”工程指明方向，提供依據。

在分類之前，我們先給出險情和隱患的定義：

險情是指正在發生或發生過程中被搶險保住了的事故堤段，具有直觀性，措施明確性等特點。針對險情，需要分析出險原因，界定險情性質，預測再次出險的可能性，落實工程措施，確保大堤安全。

隱患是指尚未發生或可能將要發生險情的事故堤段，具有隱伏性，隨機性，再生性等特點，更需要技術人員的分析判斷，以便對癥下藥，采取措施消除隱患。

險情與隱患有明顯區別但又并沒有嚴格的界線，往往在險情中存在著隱患，在隱患中孕育著險情。辯證地看，險情是隱患發展到一定程度后的質變或必然結果，隱患是潛藏著的險情。從過程時態來看，險情是現在進行時或過去完成時態；隱患是過去、現在和將來組成的全過程時態，或單個過程時態。

本文分類的原則主要體現在：水工建筑物(堤身、穿堤建筑物)與天然地質體(堤基)區別開來，出險堤段和存在隱患的堤段與非出險堤段和不存在隱患的堤段區別開來，再按險情和隱患的性質進一步細化，作為指導后續工作的綱要。

2.2堤防工程險情分類

按出險部位可分為堤基險情、崩岸險情、堤身險情和穿堤建筑物險情，這是出險時首先要明確的基本類型。前兩類與地質條件直接有關，后兩類與地質條件間接有關。可進一步劃分如下：

(1)與地質條件與河勢演變均有關系的險情：崩岸險情，具有可預見性、直觀性、發展性和多變性特征。

崩岸類險情多發生在河流凹岸迎流頂沖或深弘逼岸區段，地質條件往往是抗沖刷能力較差的細砂類土或粘性土。由于河水位與河勢流態的變化關系，有的崩岸險情并不發生在洪水期(高水位)而是在退水期(低水位)，因此可以進一步將崩岸險情分為洪水期崩岸險情和枯水期崩岸險情，前者搶險緊張，后者可以從容對待。

(2)與地質條件直接有關的險情(主要為堤基險情，包括穿堤建筑物地基險情)：堤基滲透破壞險情、堤基滑動破壞險情和堤基沉降破壞險情等。

堤基滲透破壞險情具有一定的隱伏性，往往不易準確判斷，洪水期發生的滲透破壞實例與理論計算有較大出入。另外，還需注意將承壓水性質的滲透破壞與堤基接觸沖刷或砂性土堤基滲透破壞區別開來，因為滲透破壞機制不同，工程措施當然也不一樣。

存在滑動或沉降破壞險情的堤段，堤基大多分布有軟弱土層，土體抗剪強度低，壓縮系數大；另一類滑動或沉降破壞是隨著崩岸險情而產生的，此類險情危害最大，搶險最困難。此外，堤基內或堤基外可能存在陡坎或堤坡太陡，或堤身填筑施工速度太快，都可能出現類似破壞。

以上險情實際上也就是我們通常要求界定明確的堤防工程的三大主要工程地質問題：崩岸、滲透破壞、滑動或沉降破壞。

(3)與地質條件基本無關或關系不大的險情(主要為堤身險情)：堤身滲透破壞險情(與堤身質量有關，如堤身土體的密實程度、填筑土體的滲透性質和堤身單薄等)、堤身滑動破壞險情和堤身沉降破壞險情等。

2.3堤防工程隱患分類

按隱患存在的部位可分為：堤身隱患、穿堤建筑物隱患和堤基隱患。

按隱患的性質可分為：常規性隱患和特殊性隱患。

常規性隱患：堤身單薄，堤坡太陡，填筑質量差，填筑體中存在砂性土夾層，有明顯的堤身裂縫等。與地質條件直接有關的主要為堤基類隱患(包括穿堤建筑物地基)。例如上覆粘性土層薄，或本身即為砂性土堤基(包括淺層砂性土透鏡體)，存在滲透破壞的可能性；堤基有軟弱土層分布，存在滑動穩定問題。

常規性隱患具有直觀性和可檢測性，隱患的分析和工程處理措施都較為明確，一般情況下可以通過常規性的堤防工程維修加固予以消除。

特殊性隱患：進一步可分為隨機性隱患(堤身或堤基隨機分布有生物洞穴、植物腐爛物等)、再生性隱患(生物洞穴類隱患具有再生性)、人類活動留下的隱患(例如城市區與堤外江河相通的早已被廢棄了的各類排泄管道，工程勘探留下的封堵不合格的鉆孔等)以及地質條件不明的堤基隱患等等。

特殊性隱患規律性差，檢測困難，在洪水期一旦演變成險情，其突發性質增加了搶險難度。

2.4險情和隱患與堤型之間的關系

堤防工程的主體～防洪大堤，絕大多數為就地取材填筑的土堤類型，由于筑堤的歷史條件、筑堤材料、自然環境等等因素復雜，為后人留下了長期隱患，洪水期險情不斷，令人心驚。鑒于土堤存在的這些問題，近年來一些城市區的堤防工程比較傾向于改土堤為混凝土防洪墻(堤)。混凝土墻可以基本排除堤身隱患和險情，但卻增加了堤基的出險負擔。一是堤基的受力條件發生了較大變化，原來的土堤是大面積分布荷載，混凝土墻改為集中荷載；二是堤基較長滲徑變為水頭集中的較短滲徑。混凝土墻顯然對堤基地質條件提出了更高的要求，這是地質工作需要重視的。

另一方面，險情和隱患與堤防工程的擋水性質在很大關系。例如一些丘陵山區城市堤防工程，其擋水性質為暴漲暴落，遠不能與長江中下游堤防工程高水位較長時間運行情況相提并論，其險情和隱患的性質也是有差別的，需要區別對待。而《規范》中只是對堤防工程的等級標準有所規定，并沒有對反映出險情和隱患與等級標準之間的關系，需要由有經驗的地質師和設計師根據具體情況去理解與把握。

3堤基工程地質分段

3.1堤基工程地質分段存在的問題

自然界的地質條件千差萬別。堤防工程是長距離線狀工程，跨越了不同的地質單元，不進行分段分類區別對待顯然是不行的。堤基工程地質分段又稱堤基工程地質分類。在實際工程中，一些勘測設計單位不進行工程地質分段，或分段不合理，或即便是進行了地質分段，但其巖土體的物理力學參數又不進行分段統計分析，工程地質條件明顯不同的堤段沒有區別開來。還有一些堤基工程地質分段的結果不同程度地存在自相矛盾性，對工程設計和工程措施的選定缺乏針對性。當然，更多的情況是工程地質分段的合理性與科學性不足。

例如某設計院參加過大量堤防工程地質勘察，有豐富的堤防工程地質勘察經驗，他們進行堤基工程地質分段所考慮的因素有：上覆粘性土層的厚度、外灘寬度和歷史險情等，將堤基分為工程地質條件好、較好、較差和差四個等級。如此分段其大原則沒有什么問題，但對于一些特殊組合則不易明確。例如，某堤基段其上覆粘性土層足夠厚，堤內也沒有任何險情，但堤外無灘，受水流沖刷崩岸嚴重，是典型的險工險段。將這種堤段分成工程地質條件差或較差都不一定合適。因為出現的險情不是堤基本身的工程地質條件差，而是堤外腳受水流沖刷產生的崩塌或塌滑，且在不同水位條件下其險情不同，與江河水流及河勢變化都有關系。顯然，崩岸類險工險段在堤基工程地質分段時應結合河勢水流特征單獨進行分類，以便于有針對性考慮工程處理措施。例如對某一類崩岸問題，拋石護腳是有效的，而另一類崩岸問題或許要與“丁壩”挑流改變流態相結合才能從根本上解決問題，或者無建“丁堤”的條件，則需考慮“樁”、“籠”等工程措施。

另一方面，對于堤基工程地質條件用“好”與“差”來評價，其針對性不強。例如，存在滲透破壞的堤基劃為工程地質條件差，而實際上可能此類堤基的承載能力和抗滑穩定性都是很好的，如砂性土堤基。又如淤泥質土類堤基，其承載能力和抗滑穩定性差些，但滲透系數卻很小，抗滲條件是好的。如此等等，用常規的工程地質條件好或差來評價，都存在明顯的矛盾。

目前各勘測單位自行制定的堤基工程地質分段原則，基本上是以工程地質條件為基礎，再考慮一些自然因素和工程因素，筆者認為這種分段法的思路源自于常規的工程地質分類法，跳不出傳統思維的約束，不能較好地適應堤防工程的實際，需要探索新路。

3.2堤基工程地質分段

我們在進行傳統意義上的工程地質評價時，通常從工程地質條件出發，結合工程建筑物特點，界定出主要工程地質問題。在堤基工程地質分段中，我們不妨借用逆向思維的思想，以工程地質問題為主線，以工程地質條件為基礎，再結合歷史險情類型，爭取探討出一個符合工程實際的堤基工程地質分段法。

本文強調的是“工程地質”分段，因此主要是對堤基而言的。我們知道，無論堤基地質條件有多復雜，其主要工程地質問題則是明確的，歸納起來主要為三類(即三大主要工程地質問題)：崩岸、滲透破壞、滑動與沉降變形。絕大多數堤基巖土體不外乎為：砂性土、粘性土和砂性土與粘性土的混合結構；城市區雜填土較為復雜，另當別論。

根據以上以工程地質問題為主線的分段原則，我們首先將堤基分為三大類：Ⅰ類(不存在問題的堤基)、Ⅱ類(可能存在問題的堤基)和Ⅲ類(存在問題的堤基)。對于Ⅱ類和Ⅲ類堤基，按其存在問題的性質可繼續劃分亞類。

(1)Ⅲ類(存在問題的堤基)

堤基發生過歷史險情，尤其是一些每年汛期都要出險的部位，在汛期要投入大量的人力物力搶險才能保證大堤安全的堤段。按出除性質又分為兩個亞類：Ⅲ-1和Ⅲ-2類。

Ⅲ-1類：主要指崩岸類，這是在堤基分段時對有問題的堤基段應首先分出來的一類。

Ⅲ-2類：除崩岸之外的一切堤基存在問題的堤段。按工程地質問題繼續分出兩個子類：

Ⅲ-2-1類：存在滲透破壞的堤基段。汛期出現過冒砂、涌混水等險情；堤基為砂性土，或表層粘性土較薄，或淺層有砂性土透境體分布，或堤身與堤基接觸部位存在滲漏破壞問題。

Ⅲ-2-2類：存在滑動與沉降變形的堤基段。運行期或施工期發生過堤基土層滑動，或沉降過大導致堤身開裂；堤基有壓縮性大、承載力和抗剪強度低的軟弱土層分布，或堤基清基不徹底，導致堤身與堤基接觸面存在滑動軟弱帶。

(2)Ⅱ類(可能存在問題的堤基段)

此類與前述的堤基隱患相對應。在汛期有一定滲水情況發生，但并未發展成為險情；或經地質勘察，地基中存在砂性土透鏡體、軟弱夾層等不利地質條件，經滲控或穩定性驗算，安全系數達不到規范要求的堤基；或存在生物洞穴等其它隱患的堤基。

(3)Ⅰ類（不存在問題堤基段）

歷史上無險情發生，堤基為厚度較大的粘性土或基巖，物性指標和力學指標均較好，不存在三大主要工程地質問題。

(4)結合工程實際進一步細分亞類的原則

以上分類法，從宏觀上將堤基分為三大類別，但在具體實施過程中，還可以根據工程實際按不同工程地質條件和工程地質問題進一步細化。例如，對于Ⅱ類堤基段，可以按可能存在問題的性質進一步細化；對于Ⅲ類堤基段，也可以按存在問題的嚴重程度或巖土體的性質等進一步細化。堤基分段的科學性、合理性、實用性和可操作性，不但是地質師對堤防工程理解程度的反映，更是一項創造性的工作。本文所提出的分段原則和方法，尚有待工程實踐去檢驗。

3.3堤基工程地質分段對勘測設計工作的指導作用

在進行工程地質勘察時，Ⅲ類是重點，應根據具體情況加密勘探點；Ⅱ類次之，實施常規性勘探即可；Ⅰ類基本上可以不考慮地質勘察。設計方面，Ⅲ類堤基必須考慮工程措施；Ⅱ類堤基應視具體情況而定，也可以通過進一步勘探和檢測或監測結果來確定工程措施；Ⅰ類堤基則不需要采取工程措施，僅僅通過堤防工程的常規性維護即可。

4執行《堤防工程地質勘察規程》的基本原則

從《堤防工程地質勘察規程》頒布實施三年多來的實踐可以看到，除了《規程》本身存在一些尚需修訂的問題之外，能夠將《規程》與工程實際相結合，創造性地執行和應用《規程》，準確地把握《規程》的原則性與靈活性，是對地質師綜合素質的高標準要求。業務能力和創新意識，是檢驗和考察我們對堤防工程的認識深度與理解能力。筆者的理解主要反映在以下幾個方面。

4.1勘測階段

已建堤防除險加固工程可以一次進場，達到初設深度；新建堤防可按可研和初設兩個階段進行。其理由是：新建堤防存在線路比選問題，不可能將比選堤線的工程地質條件都按初設要求做到相同深度；已建堤防一般不存在線路比選問題，因此也就不存在多階段多方案的反復比選問題。另外，新建堤防工程應該在規劃階段即開展工程地質工作，以便將規劃線路從地質專業的角度先期界定其可行性。

4.2勘測深度及勘探工作量

在實際工作中，對于堤防工程勘測深度與勘探工作量問題，在理解和把握上有較大差異。有人喜歡嚴格按《規程》要求布置勘探工作量，而少在工程地質條件的查明與工程地質問題的分析方面下功夫。筆者強烈主張，一是將安全正常運行的堤段與險工險段區別開來，二是將堤身出險情況與堤基出險情況區別開來，分別對待。這也是本文費了較多筆墨進行險情隱患分類和堤基工程地質分段的目的之一。特別是經歷了98特大洪水考驗過的堤防工程，未出險的堤段完全沒有必要“嚴格”按照《規程》要求的勘探工作量去實施地質勘探，即使按照《規程》中的上限要求，也是一種毫無意義的巨大浪費。而應在分析險工險段的具體問題之基礎上明確勘察目的，研究和選擇勘探方法，合理布置勘探工作量，重點在工程地質問題的分析上下功夫。如果認可本文提出的堤基分段原則和方法，地質勘探工作的布置則更為方向明確目標清楚。

4.3《規程》原則性與靈活性的準確把握

《規程》的原則性和嚴肅性是不可置疑的，這并不等于“死”規定。明顯與工程實際不相符合的具體問題，需要由地質師的創造性勞動加以“靈活”處理。規程規范是指導技術工作的法規性文件，并不等同于為犯罪分子定罪的法律條款，因此執行規程規范是可以有“靈活”性的。靈活性的把握原則是：不應因忠實嚴格執行規程規范而遺漏重大工程地質問題，留下工程隱患造成工程事故；也不應造成不必要的浪費。例如，對于某些特殊的險工險段、Ⅲ類堤基、城市區規律性差的雜填土和人類活動留下的隱患管道等，《規程》規定的勘探工作量可能就不能滿足要求；而對于安全正常運行多年的Ⅰ類堤基，按《規程》規定的勘探工作量又顯得沒有必要。總之，準確把握執行規程規范的原則性與靈活性，需要地質師的責任心、業務水平和創新意識，同時也體現出了工程地質專業的特殊性與復雜性。

5不同行業標準之間的關系

堤防工程地基多為土質地基，其工程地質評價的基本理論依據是土力學，因而容易與工民建基礎設計相混淆。目前反映比較集中的是執行水利行業標準還是執行以工民建為主要對象的《巖土工程勘察規范》(國家標準GB50021—94簡稱《巖土規范》)。兩個標準既有共同之處，又有一定的差異。我們認為應該以水利行業標準為主要依據，同時參照《巖土規范》。原因是：①《巖土規范》主要是針對一般性工民建地基勘察與評價，而水工建筑物與工民建有根本性的區別，前者地基所承受的荷載以垂直向為主，建筑物對地基的要求主要反映在承載力；后者的荷載是垂向與水平向的組合，地基巖土體處于復雜應力狀態，特別是水荷載對地基巖土體的復雜作用，是水工建筑物與工民建的根本區別。②《巖土規范》在總則中表示該規范適用于除水利工程、……以外的工程建設巖土工程勘察。明確了不適用于水利工程。③《巖土規范》中對勘探量的安排和勘探工作的布置主要依照巖土工程勘察等級來制定，而堤防工程則主要從工程勘測設計的階段來確定。

關于土的分類問題，也是近年來較為混亂的問題之一。1990年以前，土的分類主要以1962年版的《土工試驗操作規程》為依據，采用土的分類三角坐標，這種分類法以顆分為基礎，以礫石、砂粒和細粒的含量百分比來給細粒土定名。廣大設計院應用這種分類方法比較成熟。1991年國標《土的分類標準》(GBJ145-90)頒布，此標準以顆分為基礎，以塑性指數和液限為控制指標對土進行分類，1999年頒布的水利行業標準《土工試驗規程》對土的分類也沿用此國標。我們認為，目前兩種分類都有各自的特點，原則上應使用國標和最新的行業標準為主，現階段也可以根據各單位對標準的理解和與工程相結合的具體情況，互相參照使用，只要能夠客觀地反映工程實際，滿足為工程設計提供有關地質參數的要求即可。另一方面，我們也提倡和鼓勵對此類問題深入探討，為進一步統一標準進行實踐和理論準備。

6堤防工程地質勘察的成果資料

堤防工程地質勘察所獲得的基礎性資料數據，具有種類繁多數量巨大的特點。這些資料數據的分析整理歸納匯總，要求標準化，計算機化，最后形成能夠通過計算機綜合管理的數字化的基礎資料數據庫系統，并與堤防工程的其它資料數據庫系統集成，充分應用計算機網絡技術，為堤防工程建設、管理和抗洪搶險提供使用方便功能強大的檢索查詢指揮調度系統。集成后的系統可在局域網、城域網、廣域網和Internet/Intranet上運行。系統要求具有靈活的結構定義、多種存儲方式、強大方便的查詢定位功能、豐富的統計報表功能以及可靠的數據安全保證體系等；能夠通過圖示圖表提供隱患預測、險情分析、搶險提示、決策支持、模擬潰堤和決口后洪水進堤的演變趨勢。目前的基礎性工作是制定目標，統一規劃，結構設計，系統集成。

堤防工程數據庫系統需要列為專題研究，力爭全國統一，至少也應該全流域統一。各類資料數據的使用權限、歸檔管理、存儲格式和形式、存儲介質等等，都應該及早研究，統一規定。

7結語

98特大洪水期間，抗洪搶險場面之驚心動魄，至今仍然令人難以忘懷。大洪水給人以大啟示。中國歷史上前所未有的大規模堤防工程建設在98特大洪水之后迅速拉開序幕。經歷了98特大洪水洗禮過的江河堤防工程，其工程隱患基本暴露無遺，認真研究堤防工程的出險機理，總結未出險工程的成功范例，吸取前人修建堤防工程的歷史經驗，做好堤防工程的勘測設計工作，是肩負著堤防工程建設的各級領導和工程技術人員的神圣職責。

近幾年來我們參加了大量堤防工程審查，在向生產第一線的廣大工程技術干部學習的同時，也對堤防工程地質勘察中普遍存在的一些問題進行了認真思考。本文對于執行《規程》的原則、勘探工作量的控制、勘測資料的整理等等問題表明了我們的觀點；關于堤防工程險情和隱患分類，我們認為是實踐上升到理論的必然過程；關于堤基分段分類的原則與方法，屬于工程地質理論與實踐相結合的探討性課題，同時又是指導工程勘測設計的基礎性工作。

本文觀點供同行們參考，愿與大家共同討論。

參考文獻：

1韋港、冀建疆，關于《堤防工程地質勘察規程》中若干問題的探討，《水利水電技術》，1999年第10期。

2韋港、冀建疆，堤防工程與環境地質問題，《水利規劃設計》，水利部水利水電規劃設計總院院刊，2000年第1期。

3《巖土工程勘察規范》,中華人民共和國國家標準，GB50021-94，中國建筑工業出版社1995年。

4《堤防工程地質勘察規程》,中華人民共和國行業標準，SL/T188-96，中國水利出版社1997年。

5《堤防工程設計規范》,中華人民共和國國家標準，GB50286-98，中國計劃出版社1998年。