城市建筑ｌ水利・电力Ｉ ＵＲＢＡＮＩＳＭ ＡＮＤ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ ｌ ＷＡＴＥＲ ＣＯＮＳＥＲＶＡＴＩＯＮ．ＥＬＥＣＴＲＩＣＰＯＷＥＲ 山区变电站岩土工程勘察要点分析 ■周凯 【摘要】本文通过对一拟建山区变电站的站址和水文地质 砂岩，局部基岩裸露。地势低洼处分布有状态一般 的粉质黏土以及较差的软土（如层卜２）。 站安全的不良地质现象，必须加强专门问题工程地 质测绘工作。 站址可根据地形地貌和地基土分布特征划分为 与工程地质条件分析，总结出其中较为重要的一些工程特 征，这些特征是众多山区变电站所共有的，针对这些特 征，提出了山区变电站岩土工程勘察的一些要点．掌握好 这些勘察要点，综合运用勘察手段，可以更好地开展野外 勘察工作。 ３．地层层位分布不稳定 由于沉积环境的影响，站址内地基岩土层分布 厚度变化较大，层位分布很不稳定，如层１层厚为 ０．４０～４．１０ ｍ，层底高程为２６．６４￣３９．２０ ｍ，层２ 层厚为１．２０～９．１０ ｍ，层底高程２５．７０￣４２．８８ ｍ。 两个工程地质分区，每一分区选择不同的比例尺及 研究内容。①场地低洼地段可选择１：１０００～１： ２０００的比例尺测绘，研究内容主要确定地层时代： 【关键词】山区岩土工程勘察要点 ４．特殊性土分布较多 站址区分布的特殊性岩土较多。如低洼地段分 布软弱土，西北侧分布填土，并普遍分布风化岩和 残积土。特殊性土具有特殊的物理、力学、化学性 质．如软土的触变性、流变性、高压缩性、低强度、 低透水性、不均匀性，填土的不均匀性、湿陷性、 各类岩土层的分布、成因类型，岩土层的正常层序、 接触关系等，特殊性土的分布范围、特征等。②高 地势地段，鉴于潜在不良地质较发育，不能仅限于 场地范围，测绘范围应扩大至站址周边山体的分水 岭区域，选择１：ｌ０００～ｌ：５００的比例尺进行测绘， 当微地貌变化明显和发育对工程有重要影响的地质 一、工程概况 某拟建５００ ｋＶ变电站位于山谷地带，站址区地 形起伏较大，站址地形图见图ｌ。站址地基岩土分 布较多，依次为层１ １素填土、层１可塑～软塑状 态粉质黏土、层１—２流塑状态粉质黏土、层２—１可 塑状态粉质黏土、层２硬塑状态粉质黏土、层３硬 塑～坚硬状态粉质黏土、层３—１可塑状态粉质黏土、 层４～层６为全风化、强风化、中等风化泥岩、层７～ 层９为全风化、强风化、中等风化砂岩。 体（如滑坡、断层、软弱夹层、洞穴等），比例尺可 适当放大。合理布置测绘观察点（线）的数量、距 离和布置观测线路，研究岩土层各种接触面及各类 构造岩的工程特性，岩层的产状、各种构造形式的 自重压密性及低强度、高压缩性，风化岩和残积土 的不均匀性等。 ５．地下水分布空间不均匀 站址区地下水位埋深变化较大，洼地处水位埋 深较浅，山地处地下水位埋深较深。山地与洼地之 间地下水水力坡度大，水量变化较大。洼地主要为 分布、形态和规模、软弱结构面（带）的产状及其 性质、各种不良地质现象的分布类型和发育程度， 分析他们的形成机制、影响因素和发展演化趋势， 预测对工程建设的影响，提出研宄的重点及防治措 施。 鉴于周围山体的排水要求，变电站四周分别拟 建宽ｌ０ｍ、深５ｍ（东南侧为宽７ｍ、深３ｍ）的截水 沟。建（构）筑物拟采用的地基基础形式有钻孔灌 注桩、天然地基、复合地基。 地下水的排泄区，水量相对较大，山体主要为地下 水的补给区，水量相对较少。地下水运动状态复杂， 多为层流运动，对于基岩节理裂隙较时，则以紊流 ２．水文地质勘察要点 站址山区水文地质条件复杂，地下（表）水是 泥石流、滑坡等不良地质现象重要的诱发因素，同 时对场地自然边坡和人工边坡的稳定性有着至关重 要的影响。 的方式出现。地下水类型多样，洼地以孔隙潜水为 主，山地以基岩裂隙水为主；水位变化幅度大．受 气候条件的影响，丰水期与枯水期水位变化幅度也 较大。 ６．潜在不良地质和地质灾害较多 站址东南侧山体相对高差很大，坡度较陡，基 岩埋藏较浅，局部裸露形成陡坎（陡崖），岩体风化 程度较大，存在发生滑坡、泥石流、危岩和崩塌等 不良地质和地质灾害的潜在危险。 ７．勘察要求综合性 地表水的影响：①场地整平过程中，大量的高 挖低填，往往破坏了地表水的正常排泄通道。雨季 时，地表水在场地内积聚、入渗，导致边坡冲刷和 填土的沉降，造成建筑场地的不稳定性。②地表水 对附近山体的冲刷，造成附近山体水土流失，风化 岩块等冲刷物的堆积对变电站的运行带来一定影 响。③地表水入渗造成山坡上的土层饱和，甚至在 下部的隔水层上积水，从而增加了滑体的重量，降 站址不同建（构）筑物采用的地基基础方案较 多，涉及的勘察要求也较多，有桩基础勘察要求、 基坑工程勘察要求、边坡工程勘察要求等。各类勘 察基本要求侧重点有所不同，如勘探点（线）间距 不同、勘探孔深度不同、勘探方法不同、对岩土工 程勘察报告的要求也不同，因此，在勘察工作设计 图１站址地形图 低了岩土层的抗剪强度，导致滑坡、泥石流等不良 地质现象的发生。 地下水的影响：①引发滑坡等不良地质现象， 地下水使得岩土软化，降低岩土层的强度．产生孔 隙水压力和动水压力，对透水岩层产生浮托力，尤 其对山坡滑面（带）的软化作用和降低强度作用最 为突出。②造成基坑、边坡失稳，地下水以渗透压 力和水头压力的方式作用在基坑、边坡的软弱结构 面上，使得软弱结构面法向有效应力减少，降低软 及施工时，应综合考虑各类不同勘察要求。 三、勘察要点分析 通过工程特点的分析，若勘察方法选择不当， 不仅造成勘察费用上的浪费，而且直接影响勘察质 量，因此，在勘察时应认真细致分析场地地质条件， 二、工程特点分析 与常规平原地区的变电站相比，拟建变电站工 程特点如下： １．场地地形变化大 站址中部地势（东北～西南向）相对低洼。西 遵循宏观调查，微观详查，面点结合，统筹安排的 原则，运用各类勘察手段和方法，为设计、施工提 供完整、准确的地质资料及建议。 １．工程地质测绘要点 弱结构面的摩擦系数，降低其抗剪强度，引发基坑、 边坡失稳。③地下水位变化，使含水层水力条件发 生改变，引起周围水力梯度增大，渗透压力降低。 原来为孔隙水承受的上层地层荷载的那部分压力转 嫁于土体颗粒，使颗粒有效应力增加，土层体积不 断缩小，产生地面沉降。 北、东南两侧地势相对较高，场地相对高差变化较 大，东南侧山体相对高差达２００ ｍ左右。在高地势 区域、山体坡度变化较大，局部山体坡度大于３０。。 ２．地层沉积类型多样 工程地质测绘运用工程地质理论，对各种地质 现象，进行详细的观察与描述，查明工程地质条件 受场地周围地形特征的影响，高地势处分布有 洪积、坡积、崩积成因的地基土层，地势低洼处分 的空间分布与各要素直接的内在联系，对场地的工 程地质条件做出评价，供设计与施工单位使用。站 址工程地质条件复杂，紧邻山体发育潜在威胁变电 布有冲积、洪积、坡积成因的地基：｝ 层。高地势往 往分布状态较好的粉质黏土（如层２、层３）和泥岩、 拟建工程建设改变了站址南侧山丘小流域的稀 遇洪水排洪通道，应通过测绘调查地表水的运移方 向、渗流范围对场地的影响，为设计截排洪沟、垫 ３４３ 高地面以及建设跨沟桥涵等措施提供依据。地下水 类型主要为孔隙潜水和基岩裂隙水，孔隙潜水主要 分布在地势较低的洼地中，分布相对较集中。而基 岩裂隙水受到裂隙密集度、张开度和连通性控制， 线也应加密勘探点，实行勘探动态检查，随时根据 地层变化情况，针对性的增加必要勘探点。 ５．桩基础勘察要点 拟建工程以基岩为持力层，重点应查明基岩的 岩性、构造，岩面变化、风化程度，确定其坚硬程 面，勘察时应主要查明岩体主要结构面的类型、产 状、延展情况、闭合程度、充填状况、充水状况、 力学属性和组合关系，主要结构面与临空面关系， 是否存在外倾结构面。 常常表现出强烈的不均匀性、各向异性。勘察时， 拟建变电站边坡勘察应重点对岩质边坡开展， 勘探线应垂直边坡走向布置，勘探点（线）间距应 根据边坡工程安全等级确定，当遇到软弱夹层或不 利结构面时，应适当加密。勘探深度应穿过潜在滑 动面并深入稳定层２～５ ｍ。对岩土层及软弱层应采 试样，软弱层宜连续取样。 应查明含水层和隔水层的埋藏条件，地下水类型、 流向、水位和变化幅度，重点研究裂隙水的分布规 律，出水点位置、流量、水的动态变化，注意微承 压水的存在与水头大小以及地下水质。 ３．不良地质作用和地质灾害勘察要点 度、完整程度和基本质量等级，判定有无洞穴、临 空面、破碎岩体或软弱岩。 勘探点应按建筑物柱列线布置，间距应以控制 桩端持力层层面和变化为原则，设计等级较高时取 规范要求间距较小值。当相邻勘探点间持力层的层 为判断站址附近存在对工程安全有影响的滑 面坡度超过１０％，应根据具体工程条件适当加密勘 四、勘察手段综合运用 坡、泥石流、崩塌，应开展必要的不良地质作用和 地质灾害勘察，应针对性地布置勘察点线，不宜盲 目采用等间距方式网格状布置勘探线。①崩塌勘察 可以工程地质测绘为主，比例尺宜采用１：５００～ １：１０００，崩塌方向主剖面比例尺宜采用ｌ：２００， 查明崩塌的地形地貌及类型、规模、范围，崩塌体 的尺寸和方向；崩塌区的岩性特征、风化程度和地 下水活动情况；崩塌区的地质构造、岩体结构面（如 节理、裂隙等）发育情况。②滑坡勘察应查明滑坡 面的位置，地下水的埋深、流向和性质，根据滑坡 的规模、主导因素、滑坡前兆，通过综合评价，分 析发展趋势和危害程度，提出治理方案的建议。③ 泥石流勘察应以工程地质测绘和调查为主，测绘范 围应包括沟谷至分水岭的全部地段和可能受泥石流 影响的地段；结合地形地貌特征，划分泥石流形成 区、流通区和堆积区，圈绘沟谷的汇水面积；形成 区的水源类型、水量、汇水条件、山坡坡度，岩层 性质和风化程度；查明可能形成泥石流固体物质的 分布范围、储量：流通区的沟床纵横坡度、跌水、 急弯等特征，沟床两侧山坡坡度、冲淤变化和泥石 流痕迹；堆积区的堆积扇分布范围、表面形态、纵 坡、植被、沟道变迁等。 ４．天然地基勘察要点 拟建工程根据持力层的选择有土岩组合地基、 填土地基、岩石地基、土质地基等，由于土岩的工 程性状差异性，易造成不均匀沉降，勘察时，应重 点分析地基内土岩厚度及空间分布情况、基岩面的 起伏情况以及有无影响地基稳定性的临空面。 ①查明建筑地基主要受力层范围内下卧基岩的 坡度、是否为大块孤石、是否石芽弥布，为判定是 否为土岩组合地基提供依据；查明岩土界面上是否 分布泥化带和软弱土层；查明土岩地基分界线 ② 对利用未经填方设计处理形成的填土，应查明填料 成份与来源，填土的分布、厚度、均匀性、密实度 与压缩性以及填土的堆积年限等。③查明作为持力 层以及主要受力层范围内的基岩风化程度、节理裂 隙发育程度，是否分布ｌ临空面，软硬岩层组合特征 等。④状态不同地基土的分布及界限，特别是软土、 填土等特殊性土与其他岩土层的分界。 根据设计等级按规范要求，地层变化大的复杂 场地间距宜取规范规定间距的较小值，同一建筑物 内的地基主要受力层或有影响的下卧层起伏较大 时，应加密勘探点。位于不同地貌类型或土岩分界 探点。控制性勘探孔孔深应满足下卧层验算的要求， 钻至预计深度遇软弱层时，应予加深，本工程持力 层为泥岩和砂岩，孔深应穿透强风化带，当强风化 带较厚地段，深入强风化不应小于３ ｍ。 拟建工程持力层基岩以软岩为主，软化系数较 高，对桩的承载性能影响较大，应对基岩进行软化 试验。当持力层为倾斜地层、基岩面凹凸不平或岩 土中有洞穴时，应评价桩的稳定性，并提出处理措 施的建议。 由于场地内分布软弱土以及场地整平时需大面 积回填填土，应分析桩侧产生负摩阻力的可能性及 对单桩承载力的影响，如有必要可提供负摩阻力系 数和减小负摩阻力的建议。 ６．基坑勘察要点 基坑的勘察，在查明临近既有建筑物、地下设 施、道路的现状、结构形式以及对开挖变形的承受 能力的环境状况调查的基础上，开展必要的勘察工 程。①土质基坑，查明基坑开挖和可能设置支护结 构范围内的岩土分布，分层提供支护设计所需的抗 剪强度；特殊性岩土分布区，应按特殊性岩土的勘 察要求进行；应根据开挖深度、岩土和地下水条件 以及环境要求，对基坑边坡的处理方式提出建议。 ②岩质基坑，按当地标准或经验进行勘察，原因是 岩石的风化程度、强度参数等变化较大，不易制定 相应的勘察标准。根据经验，对于岩质基坑，勘察 时应关注风化程度不同基岩的埋深及厚度，风化带 的变化范围，断裂构造带及破碎带等软弱结构面的 范围，岩石开挖时抗风化、抗软化的能力，岩质边 坡的透水性，软岩和极软岩的失水崩解等。拟建岩 质基坑主要以砂岩、泥岩为主，二者为软质岩或极 软岩，在基坑开挖时应注意加强对基坑的保护。 ７．边坡勘察要点 站址东南侧地势较高地段，在工程开挖施工和 建成后，将形成高差约１３ Ｉｌｌ的永久性人工边坡，依 照地层岩性有黏性土边坡和岩质边坡。为保证变电 站后期运行，除常规应查明的地形地貌，岩土类型、 成因、工程特性、覆盖层厚度、基岩面形态和坡度、 水文地质条件外，边坡勘察应结边坡安全等级开展 有针对性勘察工作。①黏土质边坡，查明不同状态 黏性土的埋深、厚度、分布范围和层面性质；查明 软弱夹层的分布情况；地下水及地表水的活动，各 状态黏性土的性质（如状态、湿化性、抗剪强度等） ②岩质边坡，由于岩质边坡稳定性主要取决于结构 ３４４ 山区工程的复杂性决定了勘察工作采用综合勘 察手段，有针对性的进行勘察工作。 位于山坡等地势高、坡度大、勘察机械设备就 位比较困难的地段，可采用探槽和探井手段，了解 构造线、破碎带宽度、岩脉宽度及其延伸方向、详 细描述岩性和分层，利用探井能取出接近实际的原 状土试样。同时开展必要的物探工作，探测构造破 碎带、断层、裂隙、滑坡体以及地下水的活动情况 等，为边坡稳定性提供依据。 在勘察机械设备可以就位的地段可采用钻探、 原位测试等勘探手段。钻探可描述土层、岩土取 样，进行标准贯入试验、波速试验、注水试验，以 及进行地下水位观测。圆锥动力触探可获得地基土 的物理力学性质指标；判定地基土均匀性，具有钻 探和测试的双重功能。标准贯入试验可以大致区分 土岩界面，其试验数据可作为提供地基承载力，估 算单桩承载力等的依据。静力触探试验是较好的地 基土分层依据，同时作为提供地基承载力、单桩承 载力的依据。多种勘探手段结合，可以较为详细查 明场地地基土分布，提供较为详细的岩土工程设计 参数。 五、结语 山区场地岩土工程勘察较平原地区勘察难度 大、风险高、要求严，因此，在进行山区勘察工作 时：①应详细了解山区工程地质的勘察要点，能起 到事半功倍的效果。②结合拟建工程的特点，有针 对性的进行勘察工作，重点查明对工程影响较大的 工程地质问题。③多种勘察手段综合运用，发挥各 勘察手段的优势，可以缩短勘察工期，节约成本。 四、勘察期间应及时分析总结勘察成果，查缺补 漏，全面深入查明场地地质情况，取得可靠数据。 参考文献 ［１］工程地质手册编委会．工程地质手册（第四 版）［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２００７． ［２］中华人民共和国国家标准．ＧＢ５００２卜２００１，岩土 工程勘察规范［ｓ］．北京：中国建筑工业出版社， ２００９． 作者简介： 周凯（１９８Ｏ一），男，陕西三原人，大学本科，工 程师，长期从事电力系统岩土工程勘察工作。 （作者单位：中国能源建设集团江苏省电力设计院 有限公司，南京２１１１０２）
