淺談工程勘察中的水文地質問題

【摘 要】水文地質問題在工程勘察、設計、施工過程中常常被忽視， 本文分析以往工程勘察設計中水文地質問題被忽視的原因；結合文獻資料與工作經驗，提出增加相關水文地質評價內容的建議；并評價其危害給工程帶來的不便。

【關鍵詞】工程勘察；水文地質；危害

1. 前言

地下水是巖土體的組成部分，它既影響建筑物場地地基巖土體的工程特性，又對建筑物地基基礎的穩定性和耐久性產生影響。實踐證明， 在工程勘察、設計和施工過程中， 水文地質問題始終是一個極為重要但也是一個易于被忽視的問題。之所以重要， 是因為水文地質和工程地質二者關系極為密切， 互相聯系和互相作用， 地下水既是巖土體的組成部分， 直接影響巖土體工程特性， 又是基礎工程的環境， 影響建筑物的穩定性和耐久性。

市場競爭激烈，不少勘察單位由于種種原因低價承接勘察業務，導致勘察質量和技術進步有停滯不前的趨勢。而在實際的勘察工作中，在勘探成果內因為很少直接涉及水文參數的利用， 水文地質問題往往只被認為是象征性的工作， 在勘察中大多只是簡單地對天然狀態下的水文地質條件作一般性評價，因而容易被忽視。在一些水文地質條件較復雜的地區， 由于工程勘察中對水文地質問題研究不深入， 設計中又常忽視水文地質問題， 經常發生由地下水引發的各種巖土工程危害問題，令勘察和設計處于難堪的境地。例如：江西省某地區某高層建筑，基坑埋深-7.5米，基礎采用沖擊成孔灌注樁，整個基礎的按圖施工，在東側進行沖擊成孔灌注樁時，地下水位升高，造成基坑積水，無法成樁。但基礎形式已無法更改，只好擴建排水設施，采用護壁和支護的辦法成孔，造成施工成本加大，工期延誤。經分析是因勘察設計時對地下水位判定有誤造成的，給建設和施工方都造成一定的損失。

為提高工程勘察質量， 在勘察中加強水文地質問題的研究是十分必要的， 在工程勘察中不僅要求查明與巖土工程有關的水文地質問題， 評價地下水對巖土體和建筑物的作用及其影響， 更要提出預防及治理措施的建議， 為設計和施工提供必要的水文地質資料， 以消除或減少地下水對巖土工程的危害。

2. 工程地質勘察中水文地質評價內容

總結以往的經驗和教訓， 結合基礎設計和施工的需要評價地下水對巖土工程的作用和危害。我們認為今后在工程勘察中， 對水文地質問題的評價， 主要應考慮以下內容:

(1)應重點評價地下水對巖土體和建筑物的作用和影響， 預測可能產生的巖土工程危害， 提出防治措施。

(2)工程勘察中還應密切結合建筑物地基基礎類型的需要， 查明有關水文地質問題， 提供選型所需的水文地質資料。

(3)不僅要查明地下水的天然狀態和天然條件下的影響， 更重要的是分析預測在人為工程活動中地下水的變化情況， 及對巖土體和建筑物的反作用。

(4)應從工程角度， 按地下水對工程的作用與影響， 提出不同條件下應當著重評價的地質問題。

3. 工民建巖土工程勘察中水文地質評價內容

結合我們在工民建巖土工程勘察中實際遇到的水文地質問題，應從以下幾方面著重注意，做好水文地質評價：

(1)埋藏在地下水的水位以下的建筑地基基礎，應根據地下水水質分析資料和地基基礎所處的地下水環境，評價地下水對混凝土等的腐蝕性。

(2)對選用軟質巖石，強風化巖，殘積土，膨脹土等巖土體，作為地基基礎持力層的建筑場地中。應根據地下水水位埋藏深度及其動態變化資料，評價地下水活動對上述巖土體可能產生的軟化崩解、脹縮等有害作用。

(3)在地基基礎壓縮層的范圍內存在松散飽和的粉細砂和粉土層。基礎工程施工過程中可能引起水頭差時。應根據地下水動水壓力變化資料，預測產生潛蝕、流砂、管涌的可能性。

(4)埋藏在地下水位以下的粉砂、粉細砂、粉土類在抗震設防烈度要求時要評價其液化可能，在壓縮層范圍內的地基在基礎設計施工中應重點維護其天然狀態的穩定性，預測整體工程竣工后維護不當可能引起的地基蠕變。

(5)地下水在凍脹和融沉中的作用：在鹽漬化地區應提供地下水的水位毛細上升高度等，評價地下水在形成鹽漬化中的作用，在山區，由于地下水參與作用可能造成的崩塌、巖土滑坡等應做出預測評估。

(6)在地下水位以下開挖基坑，采取排水措施，應根據抽水試驗資料，評價含水層的滲透型和富水性，以及由于工程施工降水在地下水位下降期的范圍內，能否引起土體沉降或邊坡失穩，影響周圍構筑物的穩定性。當基礎下部存在承壓含水層，在評價基坑開挖后應注意引起承壓水頭壓力沖毀基坑底板，造成突涌的可能性。

(7)對重要工程的水文地質參數應大量獲取當前資料，如年度水位變幅及最高水位，還應根據需要提供或評價50年或100年一遇的洪水對其的影響。

(8)巖土工程勘察中要按規范和工程需要做好有關水文地質測試工作和地下水檢測工作。

4. 全面了解地下水引起的巖土工程危害

地下水引起的巖土工程危害， 主要是由于地下水位升降變化和地下水動水壓力作用兩個方面的原因造成的。

地下水位變化可由天然因素或人為因素引起， 但不管什么原因，當地下水位的變化達到一定程度時， 都會對巖土工程造成危害， 地下水位變化引起危害又可分為三種方式:

(1)水位上升引起的巖土工程危害。

潛水位上升的原因是多種多樣的， 其主要受地質因素如含水層結構、總體巖性產狀； 水文氣象因素如降雨量、氣溫等及人為因素如灌溉、施工等的影響， 有時往往是幾種因素的綜合結果。

(2)地下水位下降引起的巖土工程危害。

地下水位的降低多是由于人為因素造成的， 如集中大量抽取地下水、采礦活動中的礦床疏干以及上游筑壩、修建水庫截奪下游地下水的補給等。地下水的過大下降，常常誘發地裂、地面沉降、地面塌陷等地質災害以及地下水源枯竭、水質惡化等環境問題， 對巖土體、建筑物的穩定性和人類自身的居住環境造成很大威脅。

(3)地下水頻繁升降對巖土工程造成的危害。

地下水的升降變化能引起膨脹性巖土產生不均勻的脹縮變形， 當地下水升降頻繁時， 不僅使巖土的膨脹收縮變形往復， 而且會導致巖土的膨脹收縮幅度不斷加大， 進而形成地裂引起建筑物特別是輕型建筑物的破壞。尤其是以膨脹型粘土為淺基礎的輕型建筑物，常發生膨脹收縮變形造成房屋開裂。

地下水在天然狀態下動水壓力作用比較微弱， 一般不會造成什么危害， 但在人為工程活動中由于改變了地下水天然動力平衡條件， 在移動的動水壓力作用下， 往往會引起一些嚴重的巖土工程危害，如流砂、管涌、基坑突涌等。流砂、管涌、基坑突涌的形成條件和防治措施在有關的工程地質文獻中已有較詳細的論述， 這里不再重復。

水文地質工作在建筑物持力層選擇、基礎設計、工程地質災害防治等方面都起著重要的作用， 隨著工程勘察設計的發展， 其必將受到越來越廣泛的重視， 切實做好水文地質工作將對工程勘察水平的提高起著極大的推動作用。

參考文獻

［1］GB50021-2001，巖土工程勘察規范，中國建筑工業出版社，2002.

［2］工程地質手冊，中國建筑工業出版社，1992.

［3］孔德坊， 工程巖土學，地質出版社， 1994.

［4］郭超英，《巖土工程勘察》，地質出版社出版.