巖土工程勘察中的水文地質(zhì)問(wèn)題

任明明

摘要：在房屋建筑、公路、鐵路、橋梁、隧道等工程項(xiàng)目的建設(shè)初期需要通過(guò)科學(xué)的巖土工程勘察來(lái)分析水文地質(zhì)情況對(duì)施工質(zhì)量的影響。通常情況下擬建工程項(xiàng)目甚至附近場(chǎng)地的既有建筑物的基礎(chǔ)或者上層結(jié)構(gòu)會(huì)因地下水的作用而產(chǎn)生一定的施工難度和質(zhì)量缺陷。本文主要介紹了在巖土工程勘察中的水文地質(zhì)條件對(duì)工程項(xiàng)目建設(shè)造成的潛在危害及影響。

關(guān)鍵詞：巖土工程勘察;水文地質(zhì);問(wèn)題分析

工程技術(shù)人員可以通過(guò)巖土工程勘察了解施工區(qū)域內(nèi)的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件，其中地下水與巖土層之間的相互聯(lián)系會(huì)對(duì)擬建工程項(xiàng)目的基礎(chǔ)施工及上層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生非常大的負(fù)面作用。巖土工程勘察單位應(yīng)該在相關(guān)行業(yè)規(guī)范的指導(dǎo)下做好勘察工作，將工程建設(shè)區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)條件調(diào)查清楚，為設(shè)計(jì)單位提供有效準(zhǔn)確的水文地質(zhì)參數(shù)，從而更好的服務(wù)于工程項(xiàng)目的建設(shè)。

1 水文地質(zhì)勘察的工程意義

在工程項(xiàng)目施工之前通過(guò)巖土工程勘察對(duì)作業(yè)區(qū)域的地質(zhì)條件、地下水情況進(jìn)行必要的掌握是確保其順利施工的重要措施。如果不能準(zhǔn)確的了解施工區(qū)域的水文地質(zhì)條件并采取正確的措施處理地下水的不良影響，工程項(xiàng)目的基礎(chǔ)施工與上層結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量都有可能受到或多或少的影響。

1.1 對(duì)建筑物基礎(chǔ)的影響

第一，影響基礎(chǔ)埋深。擬建工程項(xiàng)目的基礎(chǔ)底面如果在地下水水位以下就有可能在其長(zhǎng)期的侵蝕作用下產(chǎn)生裂縫、滲漏或者老化等問(wèn)題，而且地下水的存在通常可以對(duì)封閉的建筑物基礎(chǔ)產(chǎn)生比較大的浮力并導(dǎo)致其出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破壞。如果基礎(chǔ)施工區(qū)域的地下水類(lèi)型為承壓水，還應(yīng)該注意采取有效措施防止地下水發(fā)生突涌從而造成地基失穩(wěn)破壞。由此可見(jiàn)在工程項(xiàng)目基礎(chǔ)施工過(guò)程中應(yīng)該通過(guò)控制基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的埋置深度來(lái)避免地下水對(duì)其產(chǎn)生破壞作用^[1]。

第二，影響樁基施工。房屋建筑、鐵路、橋梁施工中經(jīng)常采用樁基礎(chǔ)來(lái)提升地基承載力。例如，在軟土層厚度較大時(shí)就可利用樁基施工來(lái)提升工程項(xiàng)目基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。樁基礎(chǔ)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性在很大程度上取決于其周?chē)耐翆咏Y(jié)構(gòu)是否可以保持長(zhǎng)久的穩(wěn)定性。但是那些原本穩(wěn)定的土層結(jié)構(gòu)在地下水的作用下會(huì)逐漸出現(xiàn)軟化、松動(dòng)甚至坍塌等情況，進(jìn)而破壞樁基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。另外，樁基礎(chǔ)的主要材料為鋼筋混凝土，其在地下水干濕交界處非常容易受到地下水的腐蝕，從而導(dǎo)致樁身強(qiáng)度減弱，樁體開(kāi)裂，影響整個(gè)建筑物的工程質(zhì)量。

第三，影響基坑開(kāi)挖施工。工程項(xiàng)目的基坑施工、尤其是深基坑施工容易因?yàn)榈叵滤淖饔枚a(chǎn)生較大的安全風(fēng)險(xiǎn)和施工難度。其核心原因在于基坑側(cè)壁在地下水的作用下主動(dòng)水土總壓力增大，進(jìn)而導(dǎo)致基坑側(cè)壁變形加大，造成較大的基坑安全風(fēng)險(xiǎn);基坑底部的土層在地下水的作用下會(huì)出現(xiàn)流土、管涌等一系列問(wèn)題，增加了基礎(chǔ)的施工難度及安全風(fēng)險(xiǎn)。在這種情況下就需要采取有效措施防止防止可能出現(xiàn)的基坑坍塌、流土、管涌等嚴(yán)重影響施工質(zhì)量和安全的問(wèn)題^[2]。

1.2 影響建筑物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

第一，城市中的高層建筑通常會(huì)設(shè)置專(zhuān)門(mén)的地下室以拓展可用空間并提高上層建筑物的穩(wěn)定性，而地下室結(jié)構(gòu)一般采用相對(duì)封閉的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其對(duì)防水的要求也非常高。如果地下水的浮力高于建筑物基底壓力，就會(huì)導(dǎo)致建筑物基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)的破壞，例如，地下水的浮力經(jīng)過(guò)混凝土剛性結(jié)構(gòu)的傳導(dǎo)使某些荷載較小的建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破損、開(kāi)裂甚至坍塌。另外，地下水的浸泡作用有可能造成建筑物基礎(chǔ)底板或者墻體出現(xiàn)腐蝕、凍脹等問(wèn)題并進(jìn)一步導(dǎo)致開(kāi)裂和滲漏。地下水的存在使得工程項(xiàng)目的施工難度增加，工程項(xiàng)目的建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)加大。

第二，現(xiàn)代社會(huì)，城市內(nèi)的深基坑越來(lái)越多，建筑物基礎(chǔ)底面很多位于地下水水位以下，對(duì)基坑進(jìn)行降水是必不可少的。當(dāng)采用開(kāi)放式降水時(shí)，由于周邊區(qū)域地下水急速下降，土體有效應(yīng)力增加，從而導(dǎo)致周邊建筑物基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降，對(duì)既有建筑物的結(jié)構(gòu)安全性產(chǎn)生潛在危害。因而在工程項(xiàng)目的建設(shè)過(guò)程中需要通過(guò)巖土工程勘察來(lái)查明地下水的類(lèi)型、分布范圍、埋深、含水層厚度及滲透性等，保障建設(shè)工程項(xiàng)目安全順利進(jìn)行。

2 勘察方法

2.1 勘察方法及重點(diǎn)

第一，在開(kāi)展勘察工作時(shí)應(yīng)該按照《巖土工程勘察規(guī)范》等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求嚴(yán)格控制勘察內(nèi)容、勘察方法以及各種技術(shù)指標(biāo)的具體要求。在開(kāi)展相關(guān)工作之前可以收集擬建項(xiàng)目場(chǎng)地附近水文地質(zhì)資料，并將其作為重要的參考依據(jù)，從而對(duì)該地區(qū)的地下水情況有一個(gè)大致的了解。然后在此基礎(chǔ)上通過(guò)鉆探、土工試驗(yàn)、水文試驗(yàn)等一系列活動(dòng)來(lái)確定地下水的具體情況。第二，地下水的水位、補(bǔ)給情況以及徑流情況等會(huì)隨著地表水的滲透以及人類(lèi)活動(dòng)而產(chǎn)生動(dòng)態(tài)變化，在勘察過(guò)程中除了要調(diào)查清楚當(dāng)前的地下水狀態(tài)外還需要根據(jù)其近年來(lái)的變化趨勢(shì)進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)，確定其在未來(lái)的發(fā)展中可能會(huì)對(duì)工程項(xiàng)目基礎(chǔ)及其上層建筑結(jié)構(gòu)造成的危害。尤其要關(guān)注不同的地下水補(bǔ)給條件造成的地下水的分布變化、水位變化以及徑流方向變化等等。第三，在地下水的危害分析中應(yīng)該格外重視含水層的厚度、承壓水頭、隔水層的地層巖性、隔水層厚度等因素。這種調(diào)查工作的開(kāi)展可以讓工程人員及時(shí)了解隔水層的分布情況以及破壞條件，進(jìn)而防止施工過(guò)程中出現(xiàn)突涌、地基失穩(wěn)及浸泡等問(wèn)題^[3]。

2.2 分析水理性質(zhì)

水理性質(zhì)分析主要涉及以下幾個(gè)層面的指標(biāo)：1）稠度。土的稠度狀態(tài)由于含水量的逐漸增加，而由固體狀過(guò)渡至塑體狀、流體狀，指標(biāo)包括液限、塑限、液性指數(shù)、塑性指數(shù)，分析土的稠度可以了解土的分類(lèi)、狀態(tài)及其承載能力。巖土的可塑性可以反映出巖土層的沉降性能、含水量、抗剪能力以及抵抗地下水作用的能力。2）滲透性。巖土層的滲透能力可以反映出其是否便于地下水系的發(fā)展以及為治理地下水提供一定的參考依據(jù)，在室內(nèi)可以可以使用環(huán)刀切取原裝土樣進(jìn)行室內(nèi)滲透試驗(yàn)，在室外可通過(guò)抽水試驗(yàn)、注水試驗(yàn)、壓水試驗(yàn)來(lái)確定土層滲透系數(shù)。3）軟化性。土的軟化性是指土體遇水后承載能力極速降低土體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞出現(xiàn)軟化的現(xiàn)象。工程上的濕陷性土就具有該特點(diǎn)，此類(lèi)土的出現(xiàn)往往會(huì)對(duì)工程項(xiàng)目的地基施工造成比較大的處理難度和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。4）崩解性。有些土如花崗巖殘積土具有很強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性，很容易因各種擾動(dòng)因素，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性損傷，經(jīng)浸水飽和后，承載能力降低，壓縮性增大，在具有臨空面的浸水條件下，這種土?xí)蜍浕澜舛?）膨脹性。土的膨脹性是指土體遇水后發(fā)生膨脹的特性。工程上的膨脹土就具有該特點(diǎn)，由于該類(lèi)型土遇水產(chǎn)生體積膨脹并對(duì)工程項(xiàng)目基礎(chǔ)造成較大的影響，因而在巖土工程勘察的過(guò)程中應(yīng)該測(cè)量收縮系數(shù)或者膨脹系數(shù)等關(guān)鍵指標(biāo)，防止由于地下水水位上升而導(dǎo)致的建筑物基礎(chǔ)的破壞^[4]。

3 結(jié)語(yǔ)

巖土工程勘察中的水文地質(zhì)問(wèn)題即地下水情況對(duì)建筑工程項(xiàng)目的基礎(chǔ)施工、基坑開(kāi)挖以及基坑支護(hù)等都具有很大的影響，而且城市地區(qū)的基坑施工會(huì)因?yàn)榻蹬潘鴮?duì)周邊建筑物基礎(chǔ)或者上層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成一定的威脅。在巖土工程勘察中應(yīng)該重點(diǎn)對(duì)施工區(qū)域的地下水水位、補(bǔ)給情況以及地下水和巖土結(jié)構(gòu)之間的水理性質(zhì)進(jìn)行科學(xué)的調(diào)研，并以此為依據(jù)采取有效地措施解決地下水對(duì)擬建工程項(xiàng)目及其附近區(qū)域不良影響的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

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