論工程勘察之地下水存在的類型和研究

宋恩武，宮紅衛(wèi)

（山東省地礦工程勘察院，山東 濟南 250014）

1 概述

隨著國家建設(shè)的日益增多，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)越來越重要，建設(shè)不僅在不斷地向空間要地方，也不斷地在向下要地方，基礎(chǔ)開挖的越來越深，基礎(chǔ)建設(shè)的越來越復(fù)雜，基礎(chǔ)研究的越來越全面，全方位地對工程地質(zhì)勘察工作提出更高更遠(yuǎn)的要求，工程地質(zhì)工作的重要性越來越重要，可能很小的一件事就可能影響整個工程的質(zhì)量和成敗，山東某個地下水的事件就充分表現(xiàn)了工程勘察的重要性。工程地質(zhì)勘察需要解決的是地面以下可能出現(xiàn)的一系列問題，土體、巖體的分布，物理力學(xué)性質(zhì)，對工程的支撐和影響，特別是地下水的存在，在基礎(chǔ)建設(shè)中形成的不利影響。一般概念中的地質(zhì)災(zāi)害，如崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、采空區(qū)等等，一旦形成，很大程度上是受地下、地表水的作用影響，再如工程地質(zhì)勘察中出現(xiàn)的特殊土，如濕陷性黃土、鹽漬土、軟土、填土、凍土、紅粘土等等，在基礎(chǔ)建設(shè)中一般能夠滿足要求，但是在設(shè)計中往往需要特殊處理，綜其原因，就是這些特殊土在工程建設(shè)中，或多或少的受外來的地下水、地表水的變化，土的本身原有的性質(zhì)遭受了破壞，土原有的物理力學(xué)性質(zhì)受到破壞，已經(jīng)不能按原來的土體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)在進行建設(shè)，結(jié)果只能處理后使用，進而我們可以看出，工程勘察中地下水和受地表水影響的地下水對工程建設(shè)作用很明顯，只有很好地處理好地下水的影響，才能建設(shè)好建筑物和構(gòu)筑物，不出現(xiàn)不利影響，事無大小，皆應(yīng)謹(jǐn)慎處理不可粗枝大葉。

工程建設(shè)過程中遵從的一般規(guī)律是，先選址進行規(guī)劃—初步勘察—初步設(shè)計—詳細(xì)勘察—詳細(xì)設(shè)計—施工（出現(xiàn)特殊情況，如基礎(chǔ)開挖后地質(zhì)情況與詳細(xì)勘察報告不符需要進行施工勘察，設(shè)計需要進行響應(yīng)的變更）—竣工驗收。從中可以看出工程地質(zhì)工作一直貫穿在整個工程建設(shè)當(dāng)中，其中地下水的動態(tài)變化更是影響工程建設(shè)的一個重要指標(biāo)，不可忽略。

下面，筆者就工作中出現(xiàn)的地下水問題做一個總結(jié)和闡述。

2 工程勘察中地下水的存在

工程地質(zhì)勘察主要解決地下空間存在的土體、巖體、水體的物理力學(xué)性質(zhì)以及對于工程建設(shè)的作用和影響，其中《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001（2009年版）第7.1.1規(guī)定：“勘察單位應(yīng)當(dāng)掌握下列水文地質(zhì)條件：1.地下水類型和賦存狀態(tài)；2.主要含水層的分布規(guī)律；3.區(qū)域性氣候資料，如降水量、蒸發(fā)量及其變化對地下水位的影響；4.地下水的補給排泄條件、地表水與地下水的補排關(guān)系及其對地下水位的影響的地下水位、歷史最高地下水位、近3～5年最高地下水位、水位變化趨勢和主要影響因素。”從中可以看出，規(guī)范對地下水的要求是動態(tài)的，不僅要在施工期間施工深度內(nèi)對地下水和地表水進行觀測和分析，更主要的是資料的收集和準(zhǔn)確，對工程建設(shè)提出自己的分析和判斷，因此，筆者認(rèn)為應(yīng)該對工程建設(shè)有影響的地下水和地表水做如下分析：

（1）工程勘察期間有水。我們在工程勘察期間一般對鉆探地質(zhì)孔內(nèi)的水位進行統(tǒng)測，以確定場地的地下水分布規(guī)律，并結(jié)合場地的水文氣象條件、歷年降水、地表水分布等對地下水的存在進行研判和分析，再通過室內(nèi)的水質(zhì)分析確定地表水和地下水對建筑材料的腐蝕性，最終通過勘察報告的形式，提出地下水和地表水對建筑材料的腐蝕性等級、地下水分布的空間、地下水對于建筑物抗浮的影響，以及對于基礎(chǔ)建設(shè)中地下水和地表水的處理，如降水、明排、圍擋、止水等，避免地下水和地表水對建筑物造成不利的影響等等。

按規(guī)范分析，在工程勘察期間勘察深度內(nèi)有水，需要詳細(xì)、準(zhǔn)確地研判存在的地下水的問題，并且查閱有關(guān)的資料，對地下水的性質(zhì)和影響做出分析和判斷。這個很好管理，既然能夠確定有水，誰也不敢胡作非為，處理問題需要終生負(fù)責(zé)制。

（2）工程勘察期間無水。工程勘察期間工程勘察深度無水，存在的可能性一般有如下幾種情況：①確實在工程勘察期間勘察深度內(nèi)未發(fā)現(xiàn)水位，地下水埋藏很深，因此，需要查閱有關(guān)的水文地質(zhì)資料，對地下水的埋藏深度、埋藏范圍、可能對建筑的影響進行分析，判斷確定地下水在建筑的使用過程中不會造成不利影響。影響工程安全而不能排查準(zhǔn)確，應(yīng)為一些承壓水地區(qū)，雖然地下水的埋藏很深，但是一旦地質(zhì)條件變化，例如基礎(chǔ)的開挖、樁基礎(chǔ)的施工等，承壓水的頂板已經(jīng)不能很好地控制承壓水，造成建筑期間以及使用期間，地下水的突涌，影響整個結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定；②工程勘察期間勘察深度內(nèi)受人為原因影響未發(fā)現(xiàn)地下水。這種情況可能存在原因是：現(xiàn)場施工人員粗心大意，漏測，未測；施工人員經(jīng)驗不足，對造成孔內(nèi)未見地下水的成因分析不足，可能是地層滲漏，造成表層地下水的缺失；施工人員管理不善，在鉆孔施工完成后未進行處理，泥皮包裹造成地下水不能滲出形成地下水位；施工人員對于場地內(nèi)出現(xiàn)不同地下水位分析判斷不準(zhǔn)確，缺乏科學(xué)的分析論斷；缺乏工程管理的大局意識、全局意識；③地表水的的分析。地表水的存在形式是影響工程施工的又一個原因，地表水是否存在、存在的形式、排泄補給的路徑、與地下水的聯(lián)系等等都影響著工程的建設(shè)，例如：在河道的一側(cè)進行工程建設(shè)，地下地層第四系分布的主要巖土層為各種類型的砂層，地表水和地下水貫通，并且地層的滲透系數(shù)很高，地表水嚴(yán)重影響著地下水的形態(tài)和性質(zhì)，那么在工程勘察報告中必須對地表水進行專門的論述和分析，避免出現(xiàn)問題；再例如：在黃河沖洪積地層，場地是否存在地表水、歷史期間地面是否被浸泡、浸泡程度、地表水的主要來源等等，都影響著這個建筑物的安全穩(wěn)定，存在地表水，并且黃河沖洪積地層的表層以粉土為主，滲透系數(shù)很高，地表水與地下水相通，因此，地表水影響著地下水的性質(zhì)和形態(tài)，同時，建筑物的抗浮水位問題很敏感，需要嚴(yán)肅對待，地表水的來源是否污染地下水，對建筑材料是否構(gòu)成新的腐蝕性等等，在工程勘察過程中一定提起重視，一旦出現(xiàn)問題，后果很嚴(yán)重。

一個常識性的問題，某一污水處理廠，在工程勘察期間勘察深度內(nèi)，地下水的埋藏不是很深，勘察期間也發(fā)現(xiàn)了地下水，提出水文地質(zhì)方面的諸多問題，設(shè)計就地下水對污水處理池的設(shè)計也客觀科學(xué)，一切都沒有問題，只是忽略了地下水、地表水以及污水處理池里面水的變化，在污水池檢修期間，受降雨影響，地下水和地表水發(fā)生了變化，由于要檢修，污水處理池里的污水已經(jīng)排空，受浮力影響，整個污水處理池發(fā)生巨大變形，影響了整個工程的使用，后果很嚴(yán)重。

3 三種特殊形式地下水的存在

工作中出現(xiàn)了三種特殊形式的地下水情況，對工程有特殊的影響和意義，現(xiàn)論述如下：

（1）某小區(qū)域場地勘察地下水位出現(xiàn)陡降：一個長450m，寬130m的區(qū)域，地表地層為沖洪積的第四系粉土、粉質(zhì)粘土、粘土，下伏基巖為石灰?guī)r、泥灰?guī)r和部分揭露的火成巖。在工程勘察中第四系地層中存在一層碎石土，很密實，場地的北側(cè)有一個蓄水池。從場地的整體條件來看，在勘察期間勘察深度內(nèi)存在地下水的情況，并且地下水的埋深應(yīng)該是同一個水位線，埋深應(yīng)該相同。實際上在勘察結(jié)束后進行統(tǒng)測水位，出現(xiàn)了場地東側(cè)比西側(cè)水位低了10m的情況。由于擬建的建筑物是一個小高層，開挖有地下室，場地西側(cè)的水位正好在地下室下底板的位置，水位的變化會影響到建筑物的抗浮、防水、防腐等等問題，按著正常情況，場地的東側(cè)就不應(yīng)該出現(xiàn)這種情況，但是，對于工程來說，出現(xiàn)這種情況，在沒有研究明白原因的情況下不能盲目的下結(jié)論，否則，一旦出現(xiàn)變化，勢必影響到整個建筑物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全。通過現(xiàn)場的進一步工作、試驗、研究和討論，并查閱了大量的地質(zhì)資料和水文資料，認(rèn)為，出現(xiàn)這種特殊水文情況的主要原因是：在場地內(nèi)有一個南北向的構(gòu)造貫通，將原有的第四系地下水進行了分割，并且這種分割很不穩(wěn)定，一旦出現(xiàn)地質(zhì)運動，或者第四系地層由于各種原因受到破壞，東西兩側(cè)的地下水極可能出現(xiàn)貫通，東側(cè)的建筑如果在防水、抗浮等問題得不到重視的情況下，會出現(xiàn)嚴(yán)重問題，但是，人為地把東側(cè)的地下水位提高，明顯是不科學(xué)的，因此，工程勘察報告中對于場地地下水位進行專門的論述，將情況分析明白，把結(jié)論和建議說清楚，給設(shè)計單位提供一個準(zhǔn)確的依據(jù)進行設(shè)計，從而保證了整個工程的安全穩(wěn)定。

（2）場區(qū)勘察出現(xiàn)地下水徑流：一個狹長的工程勘察場地，在工程勘察時一切正常，地下水位初步量測也未見異常。然而，在工程收尾準(zhǔn)備結(jié)束的時候，一個正在施工的鉆孔出現(xiàn)鉆孔坍塌、下鉆困難的情況，幾經(jīng)試驗依然不能正常施工，在現(xiàn)場可以明顯地聽到孔內(nèi)出現(xiàn)流水的聲音。出現(xiàn)問題解決問題，一旦在基礎(chǔ)開挖的時候，場地內(nèi)出現(xiàn)不可抑制的地下水流，后果不可想象。通過現(xiàn)場補充勘察鉆孔，初步查明這個地下水流存在是一個南北向條帶狀的，并且，隨著時間的推移，流水的速度逐步在減弱。同時，通過調(diào)查，在施工期間，剛剛下過一場暴雨。場地地質(zhì)條件是中下伏一層碎石土，局部松散。因此，認(rèn)定場地內(nèi)由于地層和構(gòu)造的原因，場地內(nèi)存在一條在雨季可能形成的地下水水流，在工程施工，特別是雨季施工的時候，對基礎(chǔ)開挖和建設(shè)會造成極其不利的影響，應(yīng)提起建設(shè)和設(shè)計部門高度重視，并且，受地下水的影響，本地下水流影響的區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜，地基承載能力差，地層極其不均勻，對結(jié)構(gòu)的沉降和穩(wěn)定影響很大。因此，在工程勘察報告中對這一情況進行了專門的論述，并提出了合理、科學(xué)的建議，提請建設(shè)和設(shè)計單位注意，避免事故的出現(xiàn)。

（3）建筑受臨時地下水影響嚴(yán)重：某場區(qū)位于一低山丘陵場地的山坡上，下部為一大型水庫。建筑物為一三層建筑物，無地下結(jié)構(gòu)，但為保證建筑的安全穩(wěn)定，需要對基礎(chǔ)進行一定范圍的開挖回填處理。工程勘察過程中，勘察期間勘察深度內(nèi)未見地下水位，正常的工程勘察報告可以提出的結(jié)論是：勘察期間勘察深度內(nèi)未見地下水，可不考慮地下水對建筑物的影響。實際上這個結(jié)論有待商榷，首先在工程勘察過程中受降水的影響，在勘察期間鉆孔內(nèi)出現(xiàn)過短暫的地下水；其次，擬建的建筑物位于場地山坡上，是降水形成徑流的主體通道，在降水的時候，新建的建筑物改變了原有的排水條件，降水會以地表水和地下水的形式對建筑物進行影響，特別在形成短暫地下水的時候，對建筑物的防滲和抗浮影響很大，可能造成建筑物的變形和失穩(wěn)；再者，工程勘察不僅應(yīng)該就現(xiàn)場出現(xiàn)的實際情況進行研究、論證，還要對于場地存在的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)的未來預(yù)期做出一定判斷，雖然這一點不必要寫到工程勘察報告中去，但是，作為工程建設(shè)質(zhì)量終身負(fù)責(zé)制的工作，嚴(yán)謹(jǐn)是很重要的。工程在建設(shè)過程和使用過程中未出現(xiàn)任何問題，工程質(zhì)量毋庸置疑，工程細(xì)節(jié)的考慮也是工程建設(shè)安區(qū)穩(wěn)定的一個重要因素，避免了類似山東某個地下水引起來的事件的發(fā)生。

4 結(jié)語

工程勘察雖然在建設(shè)中所占的比例很小，而水文地質(zhì)勘察部門就更小了，在《巖土工程勘察規(guī)范》等國家規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和強制條文中，往往是一筆帶過，但實際上，絕大多數(shù)出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害作用都受到水的影響。建筑施工中水的影響不僅要考慮地下水，同時還要考慮地表水和降水對建筑的不利影響。只有綜合考慮全面后才能保證建筑物的安全問題。工程地質(zhì)勘察技術(shù)人員不能懈怠，更不能粗枝大葉不負(fù)責(zé)任地對待場地出現(xiàn)的、可能出現(xiàn)、未來可能出現(xiàn)的問題，因為工程一旦出現(xiàn)問題，后果很嚴(yán)重，關(guān)系著人民的幸福，國家的穩(wěn)定，我們責(zé)無旁貸。