巖土工程勘察中關(guān)于水文地質(zhì)問題的研究

陶金麗，張 俊，涂英軍

（浙江中林地質(zhì)勘測設(shè)計(jì)有限公司，浙江麗水 323000）

0 引言

巖土工程勘察是依照建設(shè)要求，對(duì)場地地質(zhì)、工程條件、環(huán)境特征進(jìn)行分析、勘測與評(píng)價(jià)，并將相關(guān)數(shù)據(jù)制成文件的活動(dòng)，而水文地質(zhì)狀況則屬于勘察重點(diǎn)，不僅能直接決定地下水資源是否能夠得到合理運(yùn)用，還能切實(shí)反映地下水活動(dòng)狀況，以此幫助施工團(tuán)隊(duì)更好地分析地下水的埋深與腐蝕性。為了保證工程勘察的順利開展，首先要對(duì)可能存在的水文地質(zhì)問題進(jìn)行深入了解。

1 巖土工程勘察中水文地質(zhì)存在的問題與造成的影響

1.1 水文地質(zhì)問題類型

1.1.1 地下水位下降

地下水位下降的主要原因可分為：①人為因素，通常是施工團(tuán)隊(duì)為了縮短施工周期，降低成本支出，過度開采地下水資源，造成水土流失現(xiàn)象?；蚴腔庸こ虨榱耸韪煽觾?nèi)土體、改善土方施工條件進(jìn)行人工地下水位降低，但如果在工程開展過程中沒有進(jìn)行基坑底土體的固結(jié)，便會(huì)使地下水位失去控制，從而產(chǎn)生基坑破壞狀況；②自然因素，例如地震、干旱等，會(huì)使巖土地勢抬高、地下河道干涸下沉，進(jìn)而導(dǎo)致地下水位下降。一旦出現(xiàn)此類問題，會(huì)使土體下的水資源嚴(yán)重匱乏，水流分布不夠均勻，造成部分區(qū)域地面干裂、土壤條件惡化，甚至出現(xiàn)地面沉降以及坍塌現(xiàn)象，阻礙工程的有序開展。

1.1.2 地下水位上升

地下水位上升的原因同樣分為人為因素與自然因素，人為原因通常是由于不合理的農(nóng)業(yè)灌溉方法，許多人員為了節(jié)省勞動(dòng)時(shí)間，選擇以漫灌的形式進(jìn)行農(nóng)田種植，這不僅會(huì)導(dǎo)致大量的水資源浪費(fèi)，還會(huì)使水資源得不到有效排放，進(jìn)而滲透到巖土下層，引起水位高速上升，甚至引發(fā)次生鹽漬化的現(xiàn)象。此外部分巖土工程地下水位上升的原因是因?yàn)榈貐^(qū)景觀需要定期補(bǔ)水，保持其較高的觀賞度，因此不得不進(jìn)行地下水位的抬高。而自然因素大多是由于降雨量的劇烈變化、地下河流流向的改變以及地震活動(dòng)引起的水資源分布不均，導(dǎo)致地下水位急速上升。如果地下水位在短時(shí)間內(nèi)上升幅度較高，會(huì)降低土層的結(jié)構(gòu)承載力，使地下水浮力上升，進(jìn)而加大后期巖土工程勘察工作的開展難度。

1.1.3 地下水動(dòng)水壓力過大

除了上述地下水位線變化會(huì)對(duì)巖土工程造成危害，動(dòng)水壓力的變化同樣會(huì)影響巖土工程勘察的有序進(jìn)行，動(dòng)水壓力即是水資源的滲透力，產(chǎn)生于流動(dòng)過程中土體的阻力，能夠?qū)ν凉羌墚a(chǎn)生拖拽力，導(dǎo)致巖層應(yīng)力與形狀發(fā)生變化。通常其壓力大小由排水量大小決定，比如在進(jìn)行大壩建設(shè)的過程中，為了提高結(jié)構(gòu)的支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全度，施工人員可以會(huì)加高地表水位高度，這就導(dǎo)致巖土層的滲水率大大增加，地下水動(dòng)水會(huì)在強(qiáng)烈的重力作用下產(chǎn)生極大的壓力，從而破壞巖土結(jié)構(gòu)的平衡，使地質(zhì)災(zāi)害形成的概率大幅提高，甚至出現(xiàn)基坑涌水現(xiàn)象。

1.1.4 地下水性質(zhì)變化

地下水性質(zhì)變化的主要原因在于污染物的大量排放，工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)缺少對(duì)有害物質(zhì)的有效把控，許多工業(yè)廢水在未經(jīng)嚴(yán)格檢測的狀況下便被排入地表中，造成污染水質(zhì)下滲，破壞正常的地下水酸堿平衡，導(dǎo)致水體產(chǎn)生極強(qiáng)的腐蝕性，含水層較淺的混凝土地基結(jié)構(gòu)長時(shí)間浸泡在酸堿性環(huán)境中，對(duì)建筑物的穩(wěn)定性、安全性帶來巨大的隱患[1]。

1.2 水文地質(zhì)問題對(duì)巖土工程造成的影響

1.2.1 對(duì)土體的影響

水文地質(zhì)問題對(duì)土體的影響主要體現(xiàn)在滲透變形方面，其中包括：流土，即是巖土層在地下水上流的作用下產(chǎn)生局部凸起、頂穿或流失的情況，其成型時(shí)間較短，破壞性較強(qiáng)；管涌，是指土體顆粒在水流的帶動(dòng)下，沿管道進(jìn)行流動(dòng)，并逐漸匯聚成大型土體通道，導(dǎo)致地基、坡體出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，管涌不同于流土，其破壞方式是循序漸進(jìn)的，而且需要滿足一定條件才能發(fā)生，因此該危害的治理難度較低，只需要消除生產(chǎn)條件即可；接觸流失，是指地下水滲流方向與相鄰?fù)翆映蚀怪标P(guān)系，且滲透系數(shù)相差較大時(shí)，能夠?qū)⑾禂?shù)較小的土體顆粒帶入系數(shù)較大的巖土層中，從而降低巖土層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，容易產(chǎn)生土方塌陷的情況；基坑突涌，即是巖體工程在進(jìn)行基坑開挖時(shí)，承壓水頭由于較大的地表壓力頂裂上層基坑底板，從而產(chǎn)生水流突涌的現(xiàn)象[2]。

1.2.2 對(duì)邊坡、基坑的影響

地下水對(duì)邊坡、基坑的影響主要體現(xiàn)在穩(wěn)定性的變化，由于地下水本身具有一定的巖土體軟化作用，在長時(shí)間與地基建筑物接觸的過程中，會(huì)大量降低其抗剪強(qiáng)度，使錨桿和土釘?shù)目拱瘟_(dá)不到工程安全標(biāo)準(zhǔn)值，從而使基坑隆起、水土流失等問題反復(fù)發(fā)生，造成支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性下降，并威脅到周邊道路、建筑、地下管線等設(shè)施，圖1 即地下水對(duì)施工道路產(chǎn)生的破壞。

圖1 地下水對(duì)周邊道路的破壞

1.2.3 對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的影響

水文地質(zhì)本身能夠?qū)A(chǔ)結(jié)構(gòu)起到浮托的作用，如果地下水量較高，會(huì)使這一現(xiàn)象進(jìn)一步加劇。因此在進(jìn)行巖土工程勘察時(shí)，要根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行氣象資料的收集、水位地質(zhì)背景的調(diào)查、地下水補(bǔ)徑關(guān)系的判斷以及滲流規(guī)律的分析，從而準(zhǔn)確預(yù)測工程開展時(shí)地下水位能夠達(dá)到的最高位置，并在此設(shè)置抗浮防水位，之后按照相關(guān)規(guī)范要求，結(jié)合區(qū)域工程經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定值的準(zhǔn)確驗(yàn)算，避免地下水的上浮作用影響基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2 巖土工程勘察中水文地質(zhì)問題的解決對(duì)策

首先，勘測人員要做好勘察任務(wù)的設(shè)計(jì)工作，明確具體的勘測項(xiàng)目與測量內(nèi)容，保證工程地質(zhì)的調(diào)查測繪、巖土試樣的采集、原位測試、室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場檢驗(yàn)等勘測步驟得到完整實(shí)施，并對(duì)地質(zhì)條件和定量分析做出客觀評(píng)價(jià)。其次要提高相關(guān)數(shù)據(jù)的精確性，通常來說勘察工作的精度要求為1:50000，勘察方可根據(jù)實(shí)際作業(yè)情況和水文環(huán)境進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，并對(duì)地下水的流向情況采用十字交叉法布置多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，以此提高勘察的全面性和有效性。最后，要對(duì)制成的地質(zhì)勘察報(bào)告進(jìn)行復(fù)核審查，工程方可聘請(qǐng)專業(yè)的第三方機(jī)構(gòu)人員進(jìn)行水文信息與巖土層信息參數(shù)的校檢，判斷勘察結(jié)論是否合理有效，如果出現(xiàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或測量項(xiàng)目有遺漏的情況時(shí)，需及時(shí)進(jìn)行勘測信息的更正與核實(shí)，確保理論的準(zhǔn)確性[3]。

3 實(shí)例分析

3.1 工程概況

麗江水上運(yùn)動(dòng)中心擬建場地總用地面積約為39053m3，地下建筑面積為19534m2，底板高程為50m，建筑結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，場地地點(diǎn)坐落在巖泉街道，周邊交通較為便利，由浙江設(shè)計(jì)研究院負(fù)責(zé)勘察任務(wù)書的設(shè)計(jì)工作，需要工程隊(duì)伍切實(shí)查明工程用地的水文地質(zhì)狀況以及土質(zhì)特征，以為施工圖設(shè)計(jì)提供參考數(shù)據(jù)。

3.2 水文地質(zhì)勘察

根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際需求與勘察規(guī)定制定水文地質(zhì)勘察的觀測路線與基準(zhǔn)觀測點(diǎn)，并完成相應(yīng)水文點(diǎn)的準(zhǔn)確觀察，利用穿越構(gòu)造的調(diào)查方法，由工程人員攜帶定位裝置對(duì)水文點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)定位，同時(shí)要及時(shí)填寫水流量、水位線等水文地質(zhì)數(shù)據(jù)。確保地下水分布狀況、徑流、地下水類型等信息被完全掌握。之后要進(jìn)行抽水實(shí)驗(yàn)，計(jì)算地層的滲透系數(shù)，并保證實(shí)驗(yàn)過程中設(shè)計(jì)的四個(gè)鉆孔中有三個(gè)需要分布在回填區(qū)域，剩余一個(gè)則布置在場區(qū)階地。最后，當(dāng)抽水實(shí)驗(yàn)完成時(shí)，還要進(jìn)行壓水實(shí)驗(yàn)，用以明確不同巖性的滲水率。此外，為了進(jìn)一步了解地下水流速與具體流向，還要使用示蹤法進(jìn)行流速大小、流速方向的檢測。

3.3 水文地質(zhì)評(píng)價(jià)

根據(jù)測量結(jié)果完成水文地質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)，其具體內(nèi)容可分為以下三點(diǎn)：①水腐蝕性評(píng)價(jià)，麗江水上運(yùn)動(dòng)中心工程對(duì)地下水的混凝土結(jié)構(gòu)具有輕微腐蝕性，大部分結(jié)構(gòu)中的鋼筋都處在干濕狀態(tài)；②項(xiàng)目對(duì)地下水的影響評(píng)價(jià)，地下水流向受地形影響，在場區(qū)內(nèi)沿裂隙與溶蝕節(jié)理形成徑流，一同流向孔隙水區(qū)，最終排入河流湖泊，而場區(qū)周邊河水則會(huì)對(duì)地下水進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)充。當(dāng)進(jìn)行場地平整工作后，周邊地勢會(huì)略微上升，地下掩體呈現(xiàn)弱風(fēng)化巖特性，此時(shí)壓水實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果表明地下水為弱透水層，證明該工程對(duì)地下水流向影響較?。虎鄣叵滤畬?duì)項(xiàng)目影響評(píng)價(jià)，地下水大多為巖裂隙水，巖土透水率均小于4.5Lu，能夠在降雨時(shí)形成基巖裂隙水，并在開挖過程中出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，但滲水量相對(duì)較低，可采用明排的方法全部除凈，并且工程后期也不會(huì)出現(xiàn)管涌狀況，證明基坑排水不會(huì)對(duì)地基穩(wěn)定性造成影響。

4 結(jié)論

綜上所述，通過對(duì)巖土工程勘查中水文地質(zhì)存在的問題進(jìn)行分析，闡述其對(duì)土體、邊坡以及基坑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)造成的影響，提出一系列具有針對(duì)性的解決措施，并以實(shí)際工程案例加以論證相關(guān)觀點(diǎn)，從而幫助工程企業(yè)提高勘察效率，做好相關(guān)危害防范措施，切實(shí)降低水文地質(zhì)變化對(duì)項(xiàng)目工程產(chǎn)生的不利影響，保證巖土行業(yè)能夠維持可持續(xù)發(fā)展模式。