巖土工程勘察中的水文地質(zhì)危害及優(yōu)化措施

肖星球

（中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都 610031）

0 引言

從實(shí)踐情況來(lái)看，巖土工程勘察中水文地質(zhì)問(wèn)題是非常關(guān)鍵并且容易被忽視的問(wèn)題。水文地質(zhì)問(wèn)題之所以重要，主要是由于水文地質(zhì)情況直接關(guān)系到工程地質(zhì)情況，地下水不僅是巖土體的關(guān)鍵組成部分，對(duì)于巖土體工程特性具有重要影響，同時(shí)也會(huì)對(duì)建筑工程耐久性、穩(wěn)定性造成直接影響[1]。例如，對(duì)埋藏在地下水位以下的建筑物，水對(duì)混凝土及混凝土內(nèi)的鋼筋會(huì)產(chǎn)生腐蝕作用。選用軟質(zhì)巖石、強(qiáng)風(fēng)化巖、殘積土、膨脹土等巖土體作為基礎(chǔ)持力層的建筑場(chǎng)地，應(yīng)著重評(píng)價(jià)地下水活動(dòng)對(duì)上述巖土體可能產(chǎn)生的軟化、崩解、脹縮等作用。在地基基礎(chǔ)壓縮層范圍內(nèi)存在松散、飽和的粉細(xì)砂、粉土?xí)r，應(yīng)預(yù)測(cè)產(chǎn)生潛蝕、流砂、管涌的可能性。當(dāng)基礎(chǔ)下部存在承壓含水層時(shí)，應(yīng)對(duì)基坑開挖后承壓水沖毀基坑底板的可能性進(jìn)行計(jì)算和評(píng)價(jià)。在地下水位以下開挖基坑，應(yīng)進(jìn)行滲透性和富水性試驗(yàn)，并評(píng)價(jià)由于人工降水引起土體沉降、邊坡失穩(wěn)進(jìn)而影響周圍建筑物穩(wěn)定性的可能性。所以為了進(jìn)一步提升工程勘察質(zhì)量，加強(qiáng)水文地質(zhì)問(wèn)題方面的研究是非常關(guān)鍵的。

1 巖土工程勘察中水文地質(zhì)勘查概況

1.1 案例基本概況

對(duì)于寧波甬江水底隧道北岸引道工程路槽滑塌事故，詳勘資料揭示：場(chǎng)地屬海沖積平原地貌，地表以下依次為淤泥、淤泥質(zhì)黏土、粉細(xì)砂與粉質(zhì)黏土互層、中細(xì)砂層；地下墻滑塌事故后重新進(jìn)行勘察，發(fā)現(xiàn)場(chǎng)區(qū)范圍內(nèi)存在古河道、粉細(xì)砂與粉質(zhì)黏土互層含有承壓水，承壓水頭高度20.65 m[2]。

1.2 工程勘察的必要性

對(duì)于建筑工程來(lái)說(shuō)，詳細(xì)查明場(chǎng)地范圍內(nèi)工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件十分重要，一旦缺少對(duì)水文地質(zhì)情況的重視就容易對(duì)工程造成多方面危險(xiǎn)。巖土的構(gòu)成情況直接決定著巖土設(shè)計(jì)屬性，對(duì)于建筑基礎(chǔ)性工程以及所建建筑物穩(wěn)定性、安全性具有直接影響。地下水是巖土工程非常關(guān)鍵的組成部分，需要對(duì)巖土工程中水文地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行深入研究，認(rèn)真評(píng)定地下水對(duì)于巖石屬性的影響，針對(duì)存在的問(wèn)題提出更加合理的防治措施，從而保證在巖土工程建設(shè)過(guò)程中最大限度降低地下水對(duì)于巖土工程的影響和破壞，確保建筑工程的穩(wěn)定性和安全性。巖土工程勘察流程如圖1 所示。

圖1 巖土工程勘察流程

1.3 巖土工程勘察中水文地質(zhì)存在的問(wèn)題

（1）重視程度不高。從目前巖土勘察過(guò)程來(lái)看，工作人員還缺少對(duì)水文地質(zhì)方面的重視，實(shí)際操作時(shí)更加注重的是工程地質(zhì)，而對(duì)水文地質(zhì)重視不足。因此，巖土勘察工作要想獲得較好的成果，必須要有一個(gè)明確的理論指導(dǎo)，而理論的產(chǎn)生需要建立在思想認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)之上。但是目前勘察工作缺少思想方面的重視，無(wú)法體現(xiàn)出水文地質(zhì)的重要性，因此也就造成了工程勘察成果的不全面、不徹底。

（2）深入程度不夠?，F(xiàn)階段水文地質(zhì)勘查工作的內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單，但具體工作過(guò)程中缺少關(guān)聯(lián)性，因此很難形成較為完善的體系。在實(shí)際工作過(guò)程中水文地質(zhì)工作更多停留在表面，缺少調(diào)查、分析的深入性，從而造成水文地質(zhì)勘查的結(jié)果不夠深入，無(wú)法得到有效的成果。

（3）對(duì)水文的主要特征分析不足。在目前的勘察中，對(duì)水文特征的認(rèn)識(shí)不足，分析工作也只是停留在表面上，這種現(xiàn)象導(dǎo)致了對(duì)水文狀況全局性把握不到位，以致整個(gè)勘察過(guò)程中無(wú)法及時(shí)有效地進(jìn)行宏觀和微觀上的調(diào)整。簡(jiǎn)而言之，如水文特征的分析不足，則會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)勘察成果的質(zhì)量。

2 巖土工程勘察中水文地質(zhì)危害分析

2.1 地下水對(duì)于工程造成危害分析

（1）容易造成軟土地基沉降問(wèn)題。為了確保建筑基礎(chǔ)穩(wěn)定性，對(duì)于軟土區(qū)域施工來(lái)說(shuō)，首先要通過(guò)人工方式進(jìn)行降水，一旦采用的施工方式不夠合理，就容易造成土基被廢棄，嚴(yán)重情況下容易造成周邊建筑物或者地下水管道產(chǎn)生相應(yīng)的下沉，從而造成建筑物地基的破壞，進(jìn)而引發(fā)建筑物發(fā)生開裂[3]。另外，在埋設(shè)好井管之后可利用抽水的方式來(lái)避免井內(nèi)部水位上升，地下水流向過(guò)濾管，長(zhǎng)此以往會(huì)形成降雨漏斗的情況。除此之外，受到不對(duì)稱落差的影響，施工區(qū)域周邊建筑物或者地下管線會(huì)存在不同情況的下沉，嚴(yán)重情況下會(huì)產(chǎn)生斷裂問(wèn)題。

（2）地下水動(dòng)水壓力所引發(fā)的巖土工程危害。一般地下水在不受外部因素影響的情況下，動(dòng)水壓力并不是很強(qiáng)，不會(huì)產(chǎn)生危害性影響。但是施工等外部因素的影響，會(huì)造成動(dòng)態(tài)地下水自然平衡條件發(fā)生變化，受到動(dòng)水壓力運(yùn)動(dòng)的影響會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的巖土工程危害，如管涌、流沙、爆破地基等。

2.2 地下水腐蝕問(wèn)題對(duì)于巖土工程的危害

（1）基本腐蝕原理概述。在進(jìn)行地下水腐蝕性情況評(píng)定過(guò)程中，不但要對(duì)地下水內(nèi)主體離子、顆粒等進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)也要對(duì)水中的總體鹽度、pH 等進(jìn)行測(cè)定。所謂的總鹽度就是指地下水總體含鹽量，而pH 表現(xiàn)為酸堿性，其中pH 在5 以下表示為強(qiáng)酸性水，pH 在 5~7 則表示為弱酸性水，pH 為 7 表示為中性水，pH 在7~9 表示為弱堿性水，pH 在9 以上表示為強(qiáng)堿性水。

水位的高低變化會(huì)對(duì)水文條件造成較大影響，同時(shí)在不同季節(jié)情況下會(huì)有不同的降水量，無(wú)論是地表水還是地下水都具有相應(yīng)的腐蝕性能，造成腐蝕性的主要原因在于地下水中含有大量礦物質(zhì)，一旦地下水受到污染就容易造成其中化學(xué)成分含量快速升高，所以在巖土工程研究過(guò)程中一定要充分考量地下水腐蝕性[4]。通過(guò)對(duì)地下水進(jìn)行詳盡的測(cè)量、分析，能夠得知相對(duì)位置較高的地下水比較低位置的地下水更具腐蝕性。其中位置在15 m 之下的地下水水體腐蝕性較差，位置在15 m 之上的地下水腐蝕性較強(qiáng)并且水質(zhì)較咸。

（2）地下水腐蝕性對(duì)于建筑物危害分析。一方面，地下水由于具有腐蝕性會(huì)對(duì)建筑物造成較大影響，若是水體中腐蝕化學(xué)成分含量較高，也可能會(huì)對(duì)混凝土、管道、鋼構(gòu)件等造成一定腐蝕。同時(shí)，地下水中所含鹽分也會(huì)對(duì)建筑物造成腐蝕，會(huì)進(jìn)一步加速混凝土在腐蝕介質(zhì)中的腐蝕程度，對(duì)于建筑物壽命造成較大影響。另一方面，地下水中存在大量SO2會(huì)對(duì)建筑物造成腐蝕，一旦SO2含量較高就會(huì)對(duì)建筑物產(chǎn)生非常大的破壞。若是地下水處于高位，地下水中SO2含量較高，建筑物長(zhǎng)時(shí)間受到腐蝕，必然會(huì)對(duì)建筑物穩(wěn)定性造成影響。

2.3 地下水位變化對(duì)于巖土工程的危害

（1）地下水位變化對(duì)于土地的影響。建筑工程施工區(qū)域土質(zhì)的變化一定要滿足相應(yīng)變化規(guī)律，遵照這些變化能夠更好地滿足工程建設(shè)需要。隨著地下水位的上升，土壤中的含水量、孔隙率等都會(huì)有所上升，同時(shí)承載力以及壓縮變形模量也會(huì)有所上升，所以在施工過(guò)程中一定要特別關(guān)注地下水位變化對(duì)于土壤的影響，通過(guò)更加科學(xué)的方法降低其對(duì)巖土工程的危害。

（2）地下水位變化對(duì)于建筑物穩(wěn)定性的影響。地下水位的持續(xù)性、間歇性改變會(huì)對(duì)巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成較大影響，尤其是地下水位降低情況下會(huì)對(duì)環(huán)境造成相應(yīng)影響。地下水位上升會(huì)對(duì)巖體結(jié)構(gòu)張力造成影響，從而造成土體的滑動(dòng)以及坍塌。另外，若是在高鹽土層上建設(shè)工程項(xiàng)目，隨著巖層的逐漸溶蝕會(huì)引發(fā)建筑物的移動(dòng)，從而造成土壤出現(xiàn)裂縫，進(jìn)而使建筑物結(jié)構(gòu)受到破壞。受到地下水位的改變，巖土膨脹率、收縮率等會(huì)有所上升，對(duì)巖土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成較大影響，會(huì)對(duì)建筑工程地下水壓縮層內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成破壞，從而對(duì)建筑物穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響。

3 巖土工程勘察中水文地質(zhì)危害的優(yōu)化措施

3.1 進(jìn)一步完善工程勘察機(jī)制以及工作流程

為了進(jìn)一步提升地質(zhì)勘查效率和效果，需要建立統(tǒng)一的流程來(lái)規(guī)范各部分工作，確保工作目標(biāo)、工作任務(wù)以及所評(píng)價(jià)的內(nèi)容完整，從而提升工程勘察的效果。地質(zhì)研究主要是按照對(duì)建筑物的影響進(jìn)行的，所以要充分收集、整理工程所在區(qū)域的地質(zhì)資料，從而確保水文地質(zhì)評(píng)價(jià)的較高質(zhì)量[5]。一旦在工程設(shè)計(jì)以及水文地質(zhì)調(diào)查過(guò)程中產(chǎn)生了兩者不一致的情況，就要重新對(duì)其實(shí)施分析評(píng)定。除此之外，需要按照具體情況制定有針對(duì)性的措施。

3.2 確保水文地質(zhì)勘查的準(zhǔn)確性

水文地質(zhì)勘查的準(zhǔn)確性直接影響整個(gè)工程勘察的效果，所以相關(guān)機(jī)構(gòu)一定要加大對(duì)水文地質(zhì)勘查的監(jiān)測(cè)力度，最大限度確保水文地質(zhì)資料的準(zhǔn)確性。在實(shí)際操作時(shí)需要特別關(guān)注以下兩個(gè)方面。

（1）在進(jìn)行水文地質(zhì)調(diào)查時(shí)，地下水的類型、賦存條件及動(dòng)態(tài)特征是非常關(guān)鍵的，要給予其足夠的重視。在進(jìn)行決策時(shí)監(jiān)管部門要委派專人到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)督，關(guān)注含水層的相應(yīng)數(shù)據(jù)，包括地下水位的變幅及地下水的流向等。

（2）在進(jìn)行水文地質(zhì)研究過(guò)程中另一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)就是滲透率，主要通過(guò)測(cè)試水壓的方式來(lái)確定滲透率。在實(shí)施透水性試驗(yàn)過(guò)程中一定要特別注重操作的準(zhǔn)確性，防止數(shù)據(jù)存在誤差而影響測(cè)試結(jié)果。

3.3 加強(qiáng)水文地質(zhì)勘查評(píng)價(jià)力度，確保其科學(xué)性以及可靠性

在對(duì)水文地質(zhì)進(jìn)行研究時(shí)，需要對(duì)整個(gè)區(qū)域的水文地質(zhì)情況實(shí)施全面、科學(xué)的評(píng)定，形成綜合性的影響評(píng)價(jià)結(jié)果。尤其是要制定出有針對(duì)性的工程應(yīng)急預(yù)案來(lái)應(yīng)對(duì)可能存在的威脅，推動(dòng)巖土工程勘察的高效發(fā)展。要遵照因地制宜的基本原則，根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，按照巖土工程具體研究成果實(shí)施科學(xué)評(píng)定。

3.4 充分熟悉工程勘察區(qū)域水位地質(zhì)情況

在進(jìn)行巖土工程勘察過(guò)程中要充分了解施工區(qū)域水文地質(zhì)變化情況，包括地下水類型、穩(wěn)定水位數(shù)據(jù)、以往變化情況等?，F(xiàn)階段絕大部分施工企業(yè)都是按照鉆探方法實(shí)施觀測(cè)的，若是在進(jìn)行野外鉆探過(guò)程中存在多層水層的情況，就要采取必要的隔水措施，同時(shí)對(duì)地下水位的變化進(jìn)行仔細(xì)檢查。要特別注意的是，在施工初始階段需要對(duì)水層滲透性進(jìn)行充分檢查，必要情況下要進(jìn)行注水或者抽水試驗(yàn)。通過(guò)具體試驗(yàn)來(lái)確定水層滲透性、水文地質(zhì)數(shù)據(jù)信息等內(nèi)容（如降水漏斗、水流等）。

3.5 進(jìn)一步增強(qiáng)地質(zhì)勘查人員的技術(shù)能力

在水文地質(zhì)分析過(guò)程中要通過(guò)綜合性知識(shí)來(lái)對(duì)工程資料實(shí)施科學(xué)分析，同時(shí)按照分析結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)。在此過(guò)程中一定要對(duì)施工區(qū)域地質(zhì)情況進(jìn)行全方位分析，對(duì)于此區(qū)域相關(guān)特征（包括地質(zhì)地貌、水文歷史等）進(jìn)行審查分析，在此基礎(chǔ)上制定出較為詳盡的應(yīng)對(duì)方案。在對(duì)水文地質(zhì)資料進(jìn)行審查時(shí)需要通過(guò)非常專業(yè)的知識(shí)，所以建筑施工隊(duì)伍要定期對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)，從而提升相關(guān)技術(shù)人員的知識(shí)水平。另外，要通過(guò)現(xiàn)代先進(jìn)設(shè)備來(lái)提升地質(zhì)研究工作效率以及質(zhì)量，要利用較為完善的獎(jiǎng)懲機(jī)制來(lái)調(diào)動(dòng)工作人員的積極性，并且加大對(duì)地質(zhì)勘查人員的監(jiān)管力度，為工程建設(shè)創(chuàng)造良好條件。

3.6 地下水的引排以及阻隔

要通過(guò)人工降水的方式（包括具體措施、地質(zhì)技術(shù)防范等）來(lái)降低上層滯水以及承壓水的水位，因?yàn)樵诘叵滤槿r(shí)容易造成含水層土體發(fā)生壓縮沉降以及位移等變化，從而造成周圍地面沉降和位移，所以在引排過(guò)程中要充分考量降水幅度、密度等內(nèi)容，同時(shí)在完成降水之后要對(duì)水資源實(shí)施保護(hù)。

4 結(jié)語(yǔ)

水文地質(zhì)調(diào)查是巖土工程勘察的重要組成部分，水文地質(zhì)分析的深度及范圍則直接影響勘察成果的精度。因此，充分學(xué)習(xí)水文地質(zhì)相關(guān)理論知識(shí)、提高水文地質(zhì)勘查的能力、增強(qiáng)認(rèn)知水文地質(zhì)災(zāi)害的意識(shí)、給出合理的水文地質(zhì)參數(shù)對(duì)于安全、穩(wěn)定地使用建設(shè)工程至關(guān)重要。