水文地質(zhì)巖土工程勘察設(shè)計及施工實踐分析

易剛云

(中建材西南勘測設(shè)計有限公司，四川 成都 610000)

0 前 言

針對工程項目而言，水文地質(zhì)巖土工程勘察設(shè)計以及施工具有系統(tǒng)性和綜合性的特點，是工程設(shè)計之前的重點環(huán)節(jié)。工程建設(shè)規(guī)模較大，工程建設(shè)質(zhì)量、進(jìn)度會受到較多因素的影響，其中地形條件、水文條件以及地質(zhì)條件是影響工程建設(shè)的基礎(chǔ)因素。在進(jìn)行工程建設(shè)之前需要對這些因素和條件進(jìn)行勘察，根據(jù)具體的勘察情況做好工程建設(shè)評估，掌握工程建設(shè)的基礎(chǔ)資料，保證工程設(shè)計方案的合理性能夠符合工程建設(shè)需求。負(fù)責(zé)巖土工程勘察的人員需要對巖土分布進(jìn)行分析，對勘察數(shù)據(jù)實施有效整理，為巖土工程施工提供重要的參考數(shù)據(jù)，因此，必須明確不同情況下水文地質(zhì)條件改變所帶來的危害，及時制定相應(yīng)的處理措施。

1 水文地質(zhì)巖土工程勘察設(shè)計及施工要點

1.1 水文地質(zhì)巖土工程勘察設(shè)計要點

我國科技水平的不斷提高促進(jìn)建筑施工技術(shù)進(jìn)入了不斷創(chuàng)新的階段，促進(jìn)了建設(shè)工程整體規(guī)模的擴大，而巖土工程作為工程建設(shè)的基礎(chǔ)項目，所需要進(jìn)行的工作量也有所增加。為了保證工程能夠得到有序推進(jìn)，需要加強勘察設(shè)計的管理力度。作為施工單位，在開始進(jìn)行施工時應(yīng)當(dāng)安排專門的管理人員以及勘察人員對施工范圍進(jìn)行全面勘察和測量，對影響施工的因素進(jìn)行綜合分析?？辈靸?nèi)容包括地質(zhì)條件、地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)成、地下水水位、地層厚度水平、水位波動情況等，其中最為重要的勘察內(nèi)容為和水文有關(guān)的數(shù)據(jù)[1]。在獲取勘察數(shù)據(jù)之后，作為設(shè)計人員需要對勘察數(shù)據(jù)實施分析和細(xì)致化處理，從而評估出在具體施工過程中會出現(xiàn)的施工風(fēng)險現(xiàn)象，對風(fēng)險因素可能引起的風(fēng)險事件進(jìn)行嚴(yán)重程度評估。根據(jù)具體的風(fēng)險權(quán)重制定相應(yīng)的應(yīng)對方案，保證在出現(xiàn)風(fēng)險事件后也能夠穩(wěn)步推進(jìn)施工，防止延誤施工進(jìn)度。

1.2 水文地質(zhì)巖土工程施工要點

在進(jìn)行施工之前需要對整體施工方案進(jìn)行評估和分析，明確施工要點，將施工要點作為基礎(chǔ)實施相應(yīng)的施工活動，能夠有效保障工程施工質(zhì)量。首先，施工企業(yè)要了解施工范圍內(nèi)巖土層所具備的物理性質(zhì)，例如巖土層類型、巖土層厚度水平以及力學(xué)性質(zhì)等[2]。在對該類數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測時，通常會使用到水文地質(zhì)物探技術(shù)，借用各種技術(shù)手段獲取全面的施工數(shù)據(jù)，例如超聲波技術(shù)以及地震勘探技術(shù)均是勘測工作中常用的技術(shù)類型。地震勘探法在勘察工作中較為常見，其主要是指利用地下介質(zhì)的彈性、密度等方面的差異，通過人工激發(fā)地震波的方式來觀測和分析地下巖層的性質(zhì)、狀態(tài)等，從而達(dá)到勘察的目的。在實際應(yīng)用的過程中，地震勘探方法主要可以分為反射法、折射法等，充分了解深部位置巖土層情況，避免對地質(zhì)構(gòu)造造成破壞[3]。其次，需要保證地質(zhì)鉆探工作質(zhì)量，了解地下復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況和環(huán)境，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行評估，保證施工活動能夠有序開展。當(dāng)前常用的鉆探方法為回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)法，使用設(shè)備在勘測位置持續(xù)進(jìn)行回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，并在鉆機上配置相應(yīng)的傳感器，利用傳輸技術(shù)及時獲取地下信息。

2 水文地質(zhì)巖土工程勘察設(shè)計及施工存在的問題

2.1 地下水位過高，軟土地基下沉

軟土路基水分含量高，變形幾率較大，因此在對軟土路基進(jìn)行處理時，應(yīng)當(dāng)選擇合適的施工技術(shù)，否則會影響到后續(xù)工程的正常使用，降低基礎(chǔ)工程的穩(wěn)定性。地下水水位是影響軟土層施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素，需要對地下水水位進(jìn)行調(diào)整，降低當(dāng)前過高的地下水位，才能夠避免土體流失、地基下降及裂縫等問題的出現(xiàn)[4]。但是如果地下水水位持續(xù)下降也會造成地基下沉的問題，這主要是由于工程順序沒有按照施工流程進(jìn)行。例如在埋設(shè)井管之前沒有抽水而是在埋設(shè)完畢后才開始抽水作業(yè)，會使水位出現(xiàn)持續(xù)下降的現(xiàn)象，當(dāng)?shù)鼗鲁梁髸嬖诓粚ΨQ水漏斗的問題，導(dǎo)致地下水管道線路或者工程附近的建筑物均出現(xiàn)地基下沉的問題，會影響到之后工程建筑的使用安全，帶來嚴(yán)重的安全隱患。

2.2 地下水位上升引起危害

地下水位和水文地質(zhì)巖土工程之間有著緊密的聯(lián)系，地下水位下降會引起地基下沉的問題，如果地下水位上升也同樣會帶來巖土變形和巖土滑移的隱患。地下水位上升會使土層以及巖體之間長時間存有水分，在水分的長期侵蝕作用下，會使土層以及巖體出現(xiàn)浸潤軟化的現(xiàn)象，降低了抗壓強度。地下水位上升，地基承載能力也會受到影響，巖土層自身強度會降低，增加地基出現(xiàn)塌陷問題的幾率。地下水位上升的原因較多，地下水是水循環(huán)中的重要環(huán)節(jié)，如果突然降雨會使地面徑流有所增加，從而也會導(dǎo)致地下水位出現(xiàn)上升的現(xiàn)象[5]。并且部分工程作業(yè)范圍和灌溉區(qū)的距離較小，如果出現(xiàn)不合理的灌溉現(xiàn)象也會使個別區(qū)域地下水位出現(xiàn)上升的問題。而這也會給建筑物的使用埋下安全隱患，如果該問題較為嚴(yán)重，會耽誤企業(yè)施工進(jìn)度，導(dǎo)致施工企業(yè)無法在預(yù)期的時間內(nèi)完成施工。施工進(jìn)度的延誤會延長建筑交付時間，會給企業(yè)的經(jīng)濟效益帶來不良影響。因此，在實際的勘察設(shè)計過程中需要重視地下水位上升的危害性，采取合理的措施對地下水位進(jìn)行調(diào)整和控制。

2.3 地下水位下降引起危害

地下水位下降的危害程度也較大，導(dǎo)致這一現(xiàn)象的因素較多，其中人為因素是引起這一問題的主要原因。當(dāng)前地下水資源使用需求較大，為了滿足日常生產(chǎn)生活用水，人們開始大量抽取地下水，這使地下水出現(xiàn)了嚴(yán)重流失的問題，導(dǎo)致地下水位下降。這一現(xiàn)象會給巖土層的結(jié)構(gòu)造成破壞，導(dǎo)致巖土層會出現(xiàn)沉降以及崩塌的問題。地下水位下降還會給水源質(zhì)量帶來影響，使其逐漸出現(xiàn)惡化的問題，并且地下水補給和流失量之間相差過多，會增加水污染現(xiàn)象的出現(xiàn)幾率[6]。如果海水和地下水之間交匯，海水中的成分會影響到地下水原有的酸堿值水平，導(dǎo)致地下水也出現(xiàn)鹽堿度增加的問題，造成水污染現(xiàn)象。在工程建筑施工過程中，會選擇鋼筋水泥作為建筑物的結(jié)構(gòu)，如果地下水鹽堿度水平較高，會和鋼筋水泥產(chǎn)生一定反應(yīng)，從而出現(xiàn)碳酸鈣以及鋁酸鈣等物質(zhì)，影響建筑物地基的整體穩(wěn)定性。

2.4 地下水位反復(fù)上升下降引起危害

在巖土工程施工過程中會受到多種因素的影響，從而會使地下水位出現(xiàn)反復(fù)上升和下降的現(xiàn)象，這會對巖土層造成破壞。根據(jù)地下水位上升下降頻率不同，對巖土層造成的破壞程度也會有所差異，但是最終會由于多次膨脹和收縮而使巖土層出現(xiàn)變形的現(xiàn)象。一旦巖土層變形，將難以在較短的時間內(nèi)恢復(fù)正常從而導(dǎo)致惡性循環(huán)問題的出現(xiàn)，給建筑地基造成嚴(yán)重的不良影響。并且隨著施工深度不斷增加，巖土層內(nèi)部應(yīng)力也會有所改變，此時壓力會傳遞給地下水，增加了動水壓，從而使深基坑內(nèi)部滲水現(xiàn)象的出現(xiàn)幾率有所上升，導(dǎo)致地下水出現(xiàn)水位波動的問題[6]。當(dāng)?shù)叵滤惶幱谝环N較為平衡的狀態(tài)時，不會產(chǎn)生過多的波動，也不會給建筑地基帶來較大的危害。

3 水文地質(zhì)巖土工程勘察設(shè)計及施工方法

3.1 合理選擇勘測方式

在勘察工作中需要經(jīng)歷多個環(huán)節(jié)，并且不同環(huán)節(jié)的工作重點有所差異，需要根據(jù)工作重點和工作環(huán)節(jié)對勘測方式進(jìn)行挑選。挑選勘測方式的主要因素為地下水成因和地下水動態(tài)活動特征，同時還需要對地下水類型實施區(qū)分，歸納出地下水的波動情況以及危害，從而根據(jù)歸納結(jié)果制定合理的解決措施。科學(xué)的探測方式能夠保證數(shù)據(jù)獲取的精準(zhǔn)性，保證空間上能夠做到點面結(jié)合，區(qū)分出地下水所具備的性質(zhì)，具體包括特殊性、普遍性以及永久性[7]。在現(xiàn)代社會中，科學(xué)技術(shù)水平不斷提高，在選擇勘測方式時也需要注重勘測手段的信息化水平和智能化水平，以此提高信息數(shù)據(jù)獲取的及時性。

3.2 查閱工程相關(guān)資料

在勘察設(shè)計以及具體施工過程中需要積極查閱和工程相關(guān)的資料，需要對歷史環(huán)境下水文條件變化情況進(jìn)行分析，詳細(xì)記錄水文地質(zhì)條件，了解當(dāng)?shù)亟邓?、地下水水位以及地下水和地表水兩者的循環(huán)關(guān)系。通過對水文地質(zhì)條件資料進(jìn)行查找和整體分析，能夠提升水文地質(zhì)評價的合理性，從而確保施工活動能夠得到有效開展。相關(guān)人員在查找歷史水文地質(zhì)資料時，應(yīng)當(dāng)從多個渠道進(jìn)行獲取，可以了解在不同階段內(nèi)地下水位出現(xiàn)的波動情況。對查找到的資料進(jìn)行分析，總結(jié)出建筑環(huán)境和地下水之間的關(guān)系。

3.3 重視地下水的腐蝕作用

地下水雖然可以作為生產(chǎn)生活用水，但是也同樣具備腐蝕性，會給巖土工程造成不同程度的危害。以往的巖土工程施工過程中沒有重視到這一問題，因此，在今后的工程建設(shè)中應(yīng)當(dāng)重視防治地下水腐蝕問題，通過不同的措施來減少地下水腐蝕性所帶來的影響。建筑企業(yè)需要對地下污水處理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，引進(jìn)新型的處理工藝，提高污水處理效果，使水資源能夠形成循環(huán)利用的模式[8]。在日常生活中不能隨便丟棄廢料，這可以有效預(yù)防水污染的問題。為了能夠避免地下水腐蝕性給建筑工程的穩(wěn)定性帶來影響，應(yīng)當(dāng)選擇優(yōu)質(zhì)材料進(jìn)行施工，保證材料具有較強的防腐能力，以此延長建筑的使用壽命。

3.4 對巖層和斷層特性實施分析

在水文地質(zhì)巖土工程勘察過程中需要對巖層以及斷層進(jìn)行特性分析，這是勘察工作較為明顯的特征。特性分析主要是指對巖層以及斷層的含水性實施勘察，分析巖層結(jié)構(gòu)內(nèi)部含水量，根據(jù)具體的含水性能評估穩(wěn)定性從而為后期工程建設(shè)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。巖層包括石英砂巖層、頁巖、夾板頁巖、塊狀白云巖，這一類巖石化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定，但是不同巖石的結(jié)構(gòu)有所差異，如果結(jié)構(gòu)密集，則抗風(fēng)化和儲水能力均較強[9]。地質(zhì)斷層的含水量也有著較大差異，黏土含水量較少，溶洞則較多，因此，在勘察工作中需要區(qū)分巖層干濕水平，避免出現(xiàn)管涌和流沙的問題，提高水力評估準(zhǔn)確度。

3.5 加強勘察人員培訓(xùn)力度

巖土勘察工作會受到工作人員綜合素質(zhì)的影響，打造高素質(zhì)工作隊伍才能夠保證巖土勘察工作有序開展。首先，應(yīng)當(dāng)對巖土勘察人員進(jìn)行培訓(xùn)，使其能夠正確認(rèn)識新時代下巖土勘察的創(chuàng)新理念，應(yīng)用新型理念和手段對工作模式進(jìn)行改進(jìn)。在培訓(xùn)時應(yīng)當(dāng)改變培訓(xùn)形式，如利用線上平臺實施培訓(xùn)，要求巖土勘察人員在規(guī)定時間內(nèi)自主完成培訓(xùn)課程和課程考核，以保證管理人員通過培訓(xùn)考核，能夠通過培訓(xùn)活動加強自身的能力。其次，在管理隊伍中樹立典型榜樣，充分發(fā)揮榜樣的帶頭作用，使得其他人員能夠向榜樣進(jìn)行學(xué)習(xí)，打造良好的工作氛圍。在該種模式下可以形成以骨干人員為核心的工作隊伍，促使整體工作質(zhì)量的提高。最后，積極吸收新型人才前往企業(yè)巖土勘察崗位中，充實工作隊伍，使工作隊伍能夠煥發(fā)出新的活力。最后，豐富培訓(xùn)內(nèi)容。在進(jìn)行培訓(xùn)過程中，需要對理論知識以及實踐操作要點進(jìn)行培訓(xùn)，除此之外還需要對其實施安全操作培訓(xùn)以及責(zé)任意識的滲透，使開發(fā)人員能夠在具體的工作過程中嚴(yán)格遵守安全操作標(biāo)準(zhǔn)。儀器設(shè)備培訓(xùn)也是主要的培訓(xùn)內(nèi)容之一，可以提高巖土工程的勘察效率，保證勘察人員能夠合理利用各種先進(jìn)設(shè)備完成工作。

3.6 完善綜合評價服務(wù)體系

通過綜合評價服務(wù)體系的建設(shè)，可以提升勘察數(shù)據(jù)的有效性，為施工計劃的調(diào)整和制定打下良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在勘察工作前期階段，作為技術(shù)人員需要對數(shù)據(jù)分析目標(biāo)進(jìn)行明確，以該目標(biāo)作為核心進(jìn)行數(shù)據(jù)采集[10]。與此同時，還需要利用各類先進(jìn)的計算機技術(shù)，對施工范圍內(nèi)水文地質(zhì)條件實施評估，積極預(yù)測存在的問題、隱患，根據(jù)問題制定合理的處理措施。為了保證綜合評價服務(wù)體系應(yīng)用的有效性，需要打造信息化的評價系統(tǒng)，引進(jìn)大數(shù)據(jù)技術(shù)作為技術(shù)支持，保證能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行更加合理的分析。

4 結(jié)束語

水文條件與水文巖土工程建設(shè)過程有著較為緊密的聯(lián)系，在傳統(tǒng)的勘察設(shè)計以及施工過程中，會由于多種不同的因素導(dǎo)致地質(zhì)條件危害無法被發(fā)現(xiàn)，從而給工程建設(shè)帶來了一定的隱患。在水文地質(zhì)巖土工程勘察過程中應(yīng)當(dāng)注意勘察設(shè)計以及施工的要點，地下水位過高、地下水位上升、地下水位下降以及地下水位反復(fù)上升下降，都會給巖土工程建設(shè)帶來不良影響。為此需要合理選擇勘測方式，查閱工程相關(guān)資料，重視地下水的腐蝕作用，對巖層和斷層特性實施分析，加強勘察人員培訓(xùn)力度，完善綜合評價體系。

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