水文地質(zhì)勘測技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用

馬瑞娟 李志成

摘 要：水文地質(zhì)勘測是工程建設(shè)的首要環(huán)節(jié)，利用物探、鉆探等勘測技術(shù)掌握工程施工條件，可以為施工設(shè)計(jì)的合理性提供保障。本文首先對水文地質(zhì)勘測在工程建設(shè)中的重要性進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合某工程案例，分析水文地質(zhì)勘測的主要內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)，探討水文地質(zhì)勘測技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用，主要包括測繪技術(shù)、物探技術(shù)、鉆探技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)等。

關(guān)鍵詞：水文地質(zhì)；勘測技術(shù)；工程建設(shè)應(yīng)用

中圖分類號：TU195 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）05-0151-02

1 水文地質(zhì)勘測在工程建設(shè)中的重要性

在礦山、隧道、水利工程等重要工程建設(shè)中，水文地質(zhì)勘測工作影響重大，必須采用先進(jìn)的勘測技術(shù)，對工程周邊的水文地質(zhì)情況進(jìn)行全面了解。施工現(xiàn)場的水文地質(zhì)條件對工程施工有直接影響，在巖土體中含有一定量的地下水，會影響巖土工程的穩(wěn)固性。需要采用水文地質(zhì)勘測技術(shù)，明確地下水補(bǔ)徑排條件以及含水層的分布情況，準(zhǔn)確掌握水文地質(zhì)參數(shù)，對水文地質(zhì)條件的施工影響作出合理評價(jià)，從而制定科學(xué)的施工計(jì)劃，確保施工安全性和施工的順利進(jìn)行。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水文地質(zhì)勘測技術(shù)水平不斷提高，應(yīng)積極引進(jìn)新的技術(shù)手段，做好水文地質(zhì)勘測工作，充分發(fā)揮水文地質(zhì)勘測在工程建設(shè)中的重要作用[1]。

2 某水庫加固工程概況

某水庫為小型民用灌溉水庫，設(shè)計(jì)灌溉面積為333hm2，總?cè)萘?40萬m2，壩址以上的流域面積為6.8km2。水庫的大壩、溢洪道等樞紐建筑為4級建筑。從建成至今，水庫已經(jīng)運(yùn)行了二十多年，由于主要設(shè)施設(shè)備年久失修，目前處于問題運(yùn)行狀態(tài)，存在的主要問題包括：（1）大壩下游出現(xiàn)多處滲漏，滲漏量和浸潤面積逐漸增加；（2）大壩上游的干砌石護(hù)坡大面積垮塌，壩面受腐蝕嚴(yán)重；（3）涵洞閘門關(guān)閉不嚴(yán)，滲漏問題嚴(yán)重，壩體和洞體的結(jié)合性較差；（4）壩軸線以上的頂部和側(cè)墻滲漏以滴漏和射流狀滲漏為主，壩軸線以下的滲漏以浸潤為主[2]。

針對上述問題，必須盡快對該水庫進(jìn)行除險(xiǎn)加固施工，在分析問題原因、掌握水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，制定合理的補(bǔ)救方案。

3 水文地質(zhì)勘測技術(shù)在工程建設(shè)中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 工程水文地質(zhì)條件分析

在上述工程中，首先采用水文地質(zhì)調(diào)查方法，結(jié)合以往工程資料和實(shí)地調(diào)查結(jié)果，了解工程基本水文地質(zhì)情況。從水文條件來看，該水庫流域的山頂高程為1256.8m，按1：10000比例的地形圖進(jìn)行量算，流域面積約為6.8km2，平均比降為48%，主河道長為3.7km。從地質(zhì)條件來看，水庫周邊的山體還把高度在1000m～1100m之間，屬于中低山谷地貌，巖層產(chǎn)狀為N40-50°E/SE<55-75°。巖層主要有白云質(zhì)灰?guī)r和白云巖組成，巖層厚度約為638～927m，在水庫和大壩右岸出露?？傮w來看水庫區(qū)域的工程地質(zhì)條件較好，巖性單一且連續(xù)完整，巖溶不發(fā)育。由于水庫所處區(qū)域?yàn)橹衼啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，四級氣候分明，降水量充足，平均年降水量為995mm，相對濕度為81%，平均溫度15℃，平均日照時(shí)間為1128h，平均最大風(fēng)速為9.3m/s。

根據(jù)上述水文地質(zhì)條件和氣候條件，可以為工程施工安排提供依據(jù)，結(jié)合水庫運(yùn)行問題分析結(jié)果，初步制定施工方案。

3.2 水文地質(zhì)勘測的主要內(nèi)容

在上述工程中，施工的重點(diǎn)內(nèi)容是大壩整治，具體包括：（1）拆除大壩上游垮塌嚴(yán)重的干砌石護(hù)坡，進(jìn)行土方填筑和砂石墊層施工，構(gòu)建混凝土預(yù)制塊護(hù)坡；（2）對大壩下游進(jìn)行土方填筑、排水棱體修正和草皮護(hù)坡修建；（3）進(jìn)行大壩防滲灌漿施工，修復(fù)壩體及壩基的滲漏問題；（4）對溢洪道進(jìn)行改造施工，包括石方開挖工程、C25鋼筋混凝土橋施工、M7.5漿砌筑施工和C20混凝土澆筑施工；（5）新建放水涵洞，需要進(jìn)行隧洞石方開挖、混凝土襯砌、安裝放水設(shè)施；（6）雙向轉(zhuǎn)動閘門和啟閉裝置的安裝工程。

根據(jù)上述施工內(nèi)容，在進(jìn)行水文地質(zhì)勘測時(shí)，需要掌握以下幾點(diǎn)基本情況：（1）地下水類型和含水層分布狀況、埋藏深度等信息；（2）地下水的靜止水位計(jì)變化幅度；（3）分析地下水文變化受地形、氣象和認(rèn)為因素的影響；（4）通過對工程地形地貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文條件的分析，掌握地下水補(bǔ)徑排條件；（5）通過水文實(shí)驗(yàn)測定所需的水文地質(zhì)參數(shù)，預(yù)測開采地下水的影響，確定應(yīng)對措施。上述工程的巖石類型及對應(yīng)地下水類型如表1所示。

3.3 水文地質(zhì)勘測技術(shù)的應(yīng)用

3.3.1 測繪技術(shù)的應(yīng)用

水文地質(zhì)測繪技術(shù)是工程初步設(shè)計(jì)階段的常用技術(shù)，測繪內(nèi)容包括地下水類型、邊界、分布情況以及水循環(huán)系統(tǒng)等。采用規(guī)定比例尺的地形圖或地質(zhì)圖，記錄觀測結(jié)果。水文地質(zhì)測繪技術(shù)作為傳統(tǒng)的水文地質(zhì)勘測技術(shù)，經(jīng)歷了從人工測繪到電子測繪的發(fā)展。目前遙感成像技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，極大縮短了工程測繪時(shí)間，而且能夠降低人為誤差，提高測繪質(zhì)量。在水文地質(zhì)測繪過程中，觀測點(diǎn)一般要選擇地質(zhì)邊界線或地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)。在雨季著重進(jìn)行井和泉的觀測，獲取地下水變化規(guī)律，在降水少的季節(jié)則進(jìn)行溪溝測流。

3.3.2 物探技術(shù)與鉆探的應(yīng)用

物探技術(shù)是先進(jìn)的水文地質(zhì)勘測技術(shù)，可以探測巖溶發(fā)育段分布情況、斷裂富水帶位置、含水層位置和咸淡水分界處。在工程的水文地質(zhì)勘測過程中，通常將多種勘測方法結(jié)合使用，根據(jù)工程建設(shè)目的，對水文地質(zhì)條件進(jìn)行有針對性的勘測。其中，物探測井技術(shù)能夠較為全面的獲取工程地質(zhì)資料，查明異常情況，為后期施工提供數(shù)據(jù)支撐。物探技術(shù)與鉆探技術(shù)的配合使用能夠提供水文地質(zhì)勘測效率，準(zhǔn)確掌握水文地質(zhì)條件。在應(yīng)用物探測井技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過鉆孔確定水文地質(zhì)條件的具體信息。其中的關(guān)鍵是合理布置勘探線和勘探點(diǎn)，一般在含水層邊緣設(shè)置鉆孔，以便勘察其邊界位置以及基本性質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行抽水測試，確保鉆孔、抽水試驗(yàn)和成井的一致性。在鉆孔抽水試驗(yàn)過程中，可以得到地下水水量計(jì)算的基本數(shù)據(jù)，試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間一般在30天以上，盡量選擇枯水季節(jié)進(jìn)行抽水測試，便獲得更大降深，提高計(jì)算精度。

3.3.3 數(shù)據(jù)解釋技術(shù)的應(yīng)用

在獲得水文地質(zhì)勘測的原始數(shù)據(jù)后，要對其進(jìn)行處理和編輯，挖掘數(shù)據(jù)利用價(jià)值，對施工條件和各方面影響因素做出準(zhǔn)確評估，一次為基礎(chǔ)確定施工工序和施工組織方案。其中，數(shù)據(jù)采集格式是數(shù)據(jù)編輯處理的主要依據(jù)，利用數(shù)據(jù)解釋技術(shù)深入分析水文地質(zhì)狀況，明確工作布置接受位置和激發(fā)點(diǎn)，可以最大化的發(fā)揮數(shù)據(jù)勘測數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值，確保工程施工的合理性。

3.3.4 數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)在水文地質(zhì)勘測中的應(yīng)用極大的提高了水文地質(zhì)勘測效率和勘測精度。其中具有代表性的是“3S”技術(shù)，即遙感技術(shù)（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）。這三種先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)在水文地質(zhì)勘測過程中的應(yīng)用，可以大幅度提高空間信息獲取能力，并對獲取信息進(jìn)行科學(xué)存儲和管理，為工程應(yīng)用提供支持。比如在上述水庫加固工程中，洪水預(yù)測、降雨量預(yù)測對工程施工有重要影響，通過遙感技術(shù)與微型技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，可以快速掌握大量水文信息數(shù)據(jù)，獲得較為客觀精準(zhǔn)的判斷，為工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。遙感成像技術(shù)與數(shù)字高程模型的結(jié)合，使工程建設(shè)可以通過建立三維數(shù)字模型，對水文地質(zhì)情況進(jìn)行直觀、全面的分析，并模擬防汛期的洪水災(zāi)害情況，合理確定工程施工的重要參數(shù)，確保工程建筑物的穩(wěn)定性和耐久性。

4 結(jié)語

綜上所述，水文地質(zhì)勘測技術(shù)在工程建設(shè)中具有極高的應(yīng)用價(jià)值，可以為工程設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。通過全面掌握施工現(xiàn)場及周邊的水文地質(zhì)條件，綜合考慮各方面影響因素，可以確保施工組織安排的合理性，確保工程建設(shè)的安全、有序進(jìn)行。積極應(yīng)用物探技術(shù)、數(shù)字勘測技術(shù)等先進(jìn)的水文地質(zhì)勘測技術(shù)，可以提高勘測效率和勘測結(jié)果的精確度。

參考文獻(xiàn)

[1]孫洪.水文地質(zhì)問題在工程勘察中的重要性分析[J/OL].低碳世界，2017，（32）：1.[2017-11-01].