余侃柱

（甘肅省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 甘肅蘭州 730000）

1 問(wèn)題的提出

中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286-98）（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“98規(guī)范”），1998年10月15日起施行，適用于各類(lèi)新建、加固、擴(kuò)建、改建堤防工程的設(shè)計(jì)。中華人民共和國(guó)水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》（SL 188-2005）（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“2005規(guī)程”），2005年7月1日起實(shí)施，適用于江、河、湖、海的1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)堤防、穿堤涵閘、堤岸的工程地質(zhì)勘察，江、河、湖、海的4級(jí)、5級(jí)堤防的工程地質(zhì)勘察可參照?qǐng)?zhí)行。2005規(guī)程和98規(guī)范的頒布實(shí)施對(duì)我國(guó)堤防工程的勘察和設(shè)計(jì)工作起到積極重要的指導(dǎo)作用。筆者參與多項(xiàng)堤防工程的勘察、設(shè)計(jì)及評(píng)審工作，并與從事堤防專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員交流探討，在項(xiàng)目實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)“98規(guī)范”和“2005規(guī)程”之間銜接和表達(dá)不一致，在使用規(guī)范和規(guī)程過(guò)程中地質(zhì)人員與設(shè)計(jì)人員產(chǎn)生歧義或誤解，在某些項(xiàng)目實(shí)施中遇到問(wèn)題難下定論。本文根據(jù)項(xiàng)目實(shí)施中經(jīng)驗(yàn)認(rèn)識(shí)，提出幾個(gè)問(wèn)題膚淺的認(rèn)識(shí)分析與更多的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員來(lái)探討交流，以便在實(shí)際工作中全面深入地貫徹《98規(guī)范》和《2005規(guī)程》，精心勘察、精心設(shè)計(jì)堤防工程。

2 對(duì)幾個(gè)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)和探討

2.1 顆粒級(jí)配曲線(xiàn)含義及表達(dá)

顆粒級(jí)配曲線(xiàn)，通常用半對(duì)數(shù)坐標(biāo)，橫坐標(biāo)（按對(duì)數(shù)比例尺）表示某一粒徑 d（mm），左側(cè)縱坐標(biāo)表示小于某一粒徑的土粒的累計(jì)百分含量（不是某一粒徑的百分含量），左側(cè)縱坐標(biāo)最下角為0%，左側(cè)縱坐標(biāo)最上角為 100%；右側(cè)縱坐標(biāo)最下角為100%，右側(cè)縱坐標(biāo)最上角為0%，與左側(cè)縱坐標(biāo)含義相反，表示大于某一粒徑的土粒的累計(jì)百分含量（不是某一粒徑的百分含量）。橫坐標(biāo)概念清晰，一目了然。往往在縱坐標(biāo)上查取時(shí)把左、右坐標(biāo)軸含義沒(méi)有搞明白，左或右縱坐標(biāo)含義不同查得級(jí)配曲線(xiàn)粒徑的數(shù)值不同，相差較大。在堤防設(shè)計(jì)計(jì)算中需要d50、d85，尤其d85含義的理解和查取，在98規(guī)范附錄公式A.2.1-1及D.2.2-2中，公式中粒徑符號(hào)描述含義不甚清晰，容易引起歧義理解，往往d85與 d15混淆，對(duì)沖刷深度計(jì)算結(jié)果影響較大。只有明確坐標(biāo)軸的含義，查取 d85才不會(huì)發(fā)生混淆，得出合理的計(jì)算成果。

2.2 “98規(guī)范”計(jì)算公式中涉及粒徑值的分析3

“98規(guī)范”計(jì)算公式中涉及顆分粒徑的符號(hào)含義與對(duì)應(yīng)級(jí)配曲線(xiàn)粒徑的分析見(jiàn)表1。從表1分析，這3個(gè)公式中均涉及從顆粒級(jí)配曲線(xiàn)中查取有關(guān)的粒徑值，由于在 98規(guī)范式中含義與地質(zhì)專(zhuān)業(yè)粒徑值的表達(dá)描述不一致，使用過(guò)程中容易誤解或歧義，引起計(jì)算的偏差，甚至導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論，這在工程實(shí)踐中遇到不少。建議規(guī)范與規(guī)程符號(hào)的物理含義和量綱統(tǒng)一，應(yīng)按規(guī)范規(guī)程術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)含義或通用術(shù)語(yǔ)使各專(zhuān)業(yè)間認(rèn)識(shí)統(tǒng)一，不會(huì)產(chǎn)生誤解。這樣地質(zhì)專(zhuān)業(yè)從級(jí)配曲線(xiàn)查得所需粒徑值，設(shè)計(jì)人員在計(jì)算使用中不致概念混淆，直接使用，不再在級(jí)配曲線(xiàn)查計(jì)算所需的粒徑值。

表1 98規(guī)范計(jì)算公式粒徑值含義分析與建議

表2 筑堤材料規(guī)范、規(guī)程質(zhì)量指標(biāo)要求對(duì)比

2.3 筑堤材料

筑堤材料98規(guī)范、2005規(guī)程、《水利水電天然建筑材料勘察規(guī)程》SL 251-2000、《堤防工程施工規(guī)范》SL 260-98規(guī)定質(zhì)量指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表2。工程地質(zhì)專(zhuān)業(yè)按《水利水電天然建筑材料勘察規(guī)程》SL 251-2000進(jìn)行勘察、試驗(yàn)、評(píng)價(jià)，對(duì)土料、石料、混凝土骨料是合適的，對(duì)砂礫料含泥量指標(biāo)偏高（＞5%），可能引起填筑標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)密實(shí)度和變形量指標(biāo)偏低，需采取改進(jìn)施工工藝、料源加工處理或改變堤身結(jié)構(gòu)等措施。而對(duì)中小型河流上游、中游，堤防沿線(xiàn)河床、漫灘、階地分布大量含漂石砂卵礫石或砂礫石、砂碎石，就地取材，作為堤身填筑料源儲(chǔ)量豐富，而控制質(zhì)量指標(biāo)在規(guī)程里沒(méi)有要求，按什么標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)是經(jīng)常遇到的問(wèn)題，已建幾十年大量工程實(shí)踐證明，用砂卵礫石或砂礫石填筑，嚴(yán)格控制填筑標(biāo)準(zhǔn)和工藝，堤身完全滿(mǎn)足穩(wěn)定、滲流、變形等方面要求。筆者建議在規(guī)程里增加堤防填筑料源砂卵礫石或砂礫石質(zhì)量指標(biāo)要求，如粒徑及級(jí)配、含泥量等，填筑標(biāo)準(zhǔn)用相對(duì)密實(shí)度值控制，或干密度控制。

2.4 堤防填筑標(biāo)準(zhǔn)

“98規(guī)范”填筑標(biāo)準(zhǔn)、《堤防工程施工規(guī)范》SL 260-98測(cè)試項(xiàng)目與計(jì)算公式見(jiàn)表3。粘性土堤現(xiàn)場(chǎng)施工檢測(cè)用環(huán)刀法檢測(cè)干密度容易做到，及時(shí)評(píng)價(jià)填筑質(zhì)量是否符合施工圖紙要求。土堤施工受就近取料等客觀(guān)條件的限制，工段內(nèi)土質(zhì)和含水量的變化可能較大，且選擇余地又較小，及時(shí)檢測(cè)調(diào)整天然含水率和碾壓參數(shù)。通過(guò)碾壓試驗(yàn)驗(yàn)證能達(dá)到設(shè)計(jì)干密度即可，并不要求達(dá)到最大干密度。

表3 填筑標(biāo)準(zhǔn)及表達(dá)式

無(wú)粘性土土堤用相對(duì)密實(shí)度（Dr）評(píng)價(jià)無(wú)粘性粗顆粒土的緊密程度和檢驗(yàn)指標(biāo)。通過(guò)測(cè)定最大與最小孔隙比，或測(cè)定最大與最小密度后，運(yùn)用公式計(jì)算而得，非直接測(cè)定。但是測(cè)定emax和emin的試驗(yàn)方法尚缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)定結(jié)果離散性較大。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定 ρmax、ρmin，對(duì)試驗(yàn)樣品一般要進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚▽?duì)超過(guò)試驗(yàn)儀器的粒徑按等量替代法進(jìn)行替代或相似級(jí)配法等方法進(jìn)行處理），試驗(yàn)結(jié)果有一定的近似性。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定填筑體干密度ρd采用灌砂法或灌水法，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定值往往大于室內(nèi)試驗(yàn)值。試驗(yàn)樣品代表性、壓實(shí)設(shè)備的功率、試驗(yàn)環(huán)境、試驗(yàn)方法等方面存在諸多差異，即條件不同，ρmax、ρmin試驗(yàn)數(shù)值的結(jié)果差異較大，可比性較差。用現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)干密度ρd和室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定ρmax、ρmin，計(jì)算出壓實(shí)后 Dr＞1。按孔隙比物理含義其值應(yīng)為0～1間。這時(shí)含義和判斷標(biāo)準(zhǔn)不適宜。填筑砂卵礫石或砂礫石現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定大多數(shù)試驗(yàn)點(diǎn)測(cè)定成果滿(mǎn)足98規(guī)范的要求。但現(xiàn)場(chǎng)需要測(cè)定3個(gè)參數(shù)ρmax、ρmin、ρd，而大量檢測(cè)占用時(shí)間，影響施工進(jìn)度，通過(guò)大量檢測(cè)表明，滿(mǎn)足不同級(jí)堤防填筑標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，一般砂卵礫石干密度大于2.0g/cm3，Dr＞0.6，一般砂卵礫石干密度大于2.1g/cm3，Dr＞0.65，所以根據(jù)堤防的級(jí)別可用干密度作為控制和檢驗(yàn)指標(biāo)。因此筆者建議直接用干密度檢驗(yàn)，簡(jiǎn)單易行，試驗(yàn)快捷方便，迅速檢測(cè)出控制指標(biāo)，判斷施工質(zhì)量是否符合質(zhì)量要求標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 允許不沖流速

98規(guī)范公式

式中V允——河床面上允許不沖流速（m/s），2005規(guī)程沒(méi)有提出允許不沖流速V允概念及如何取值，在工程設(shè)計(jì)中V允取值按經(jīng)驗(yàn)值或試驗(yàn)，不同地質(zhì)體如含漂石砂卵礫石、砂礫石、碎石土、砂、粉質(zhì)壤土、砂壤土、粘土、黃土、黃土類(lèi)土、白堊紀(jì)～第三紀(jì)紅層基巖軟巖～極軟巖強(qiáng)風(fēng)化帶等，堤基顆粒組成及結(jié)構(gòu)，天然密實(shí)程度，水流速和水深，斜沖還是平?jīng)_，抗沖刷能力邊界條件等不同，局部沖刷還是最大沖刷，影響因素較多，而在 98規(guī)范和 2005規(guī)程里沒(méi)有明確怎樣取值，是查表法、經(jīng)驗(yàn)法、實(shí)驗(yàn)法、計(jì)算法，不同項(xiàng)目或同一項(xiàng)目不同技術(shù)人員可能取值不同，結(jié)果肯定相差較大。建議在修訂時(shí)明確取值的方法及不同堤基如何取值。

3 結(jié)語(yǔ)

98特大洪水后，98規(guī)范和2005規(guī)程為我國(guó)江、河、湖、海堤等堤防設(shè)計(jì)及勘察起到非常重要的指導(dǎo)作用，不言而喻?！笆逅?guī)劃”對(duì)我國(guó)中小型河流治理提出明確要求，如何正確理解和運(yùn)用好規(guī)范及規(guī)程是地質(zhì)工程師和水工工程師基本要求，是勘測(cè)設(shè)計(jì)單位及主管部門(mén)法律武器。規(guī)范及規(guī)程編制得科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和可操作，才能使使用者掌握好，建設(shè)的堤防工程更加安全經(jīng)濟(jì)。筆者在本文所探討的問(wèn)題僅為計(jì)算中工程地質(zhì)專(zhuān)業(yè)與水工專(zhuān)業(yè)之間經(jīng)常遇到，容易出差錯(cuò)的問(wèn)題，筆者的認(rèn)識(shí)是膚淺的。建議根據(jù)實(shí)際情況和堤防技術(shù)的進(jìn)步，工程實(shí)踐的事例，修訂98規(guī)范和2005規(guī)程時(shí)，對(duì)技術(shù)人員指導(dǎo)性和操作性更強(qiáng)，勘測(cè)設(shè)計(jì)單位在實(shí)施過(guò)程中才能深入領(lǐng)會(huì)貫徹執(zhí)行。