巖土工程勘察設(shè)計(jì)與施工中水文地質(zhì)問(wèn)題研究

白俊本

（中冶地勘巖土工程有限責(zé)任公司，河北 廊坊 065201）

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)大規(guī)模增長(zhǎng)，各種大型工程建設(shè)項(xiàng)目日益增多。我國(guó)的行業(yè)規(guī)范規(guī)定，各項(xiàng)工程建設(shè)之前都必須進(jìn)行巖土工程勘察及設(shè)計(jì)。我國(guó)國(guó)土遼闊，涵蓋多種地形地貌，地質(zhì)條件也不盡相同，巖土種類(lèi)眾多，在進(jìn)行巖土工程勘察時(shí)，需要綜合考慮其區(qū)域性，在勘察過(guò)程中，水文地質(zhì)問(wèn)題是重點(diǎn)也是難點(diǎn)，巖土工程設(shè)計(jì)及施工均受其影響。若在勘察過(guò)程中不重視水文地質(zhì)問(wèn)題，則可能導(dǎo)致工程無(wú)法順利推進(jìn)，使工程造價(jià)大幅提高，甚至還會(huì)遺留下工程安全隱患。為了有效解決此類(lèi)問(wèn)題，需要巖土工程勘察人員充分認(rèn)識(shí)到水文地質(zhì)問(wèn)題的重要性，加大對(duì)水文地質(zhì)問(wèn)題的研究力度，結(jié)合工程實(shí)際情況，深入探索，有針對(duì)性地對(duì)水文地質(zhì)設(shè)計(jì)、處理措施提出建議，在保障建筑工程安全質(zhì)量的前提下，降低工程造價(jià)，避免工程地質(zhì)問(wèn)題。

1 巖土工程勘察概述

1.1 巖土工程勘察的內(nèi)涵及意義

巖土工程勘察是在工程設(shè)計(jì)、施工前，運(yùn)用特定的方法和手段，對(duì)工程下部的地基進(jìn)行勘察，查明工程地質(zhì)條件，準(zhǔn)確提出地基承載力、地下水的類(lèi)型及變化特征，分析存在的地質(zhì)問(wèn)題，為工程設(shè)計(jì)及施工提供基礎(chǔ)依據(jù)。

巖土工程勘察的結(jié)果直接影響著設(shè)計(jì)方案的方向，若勘察工作不到位、不準(zhǔn)確，沒(méi)有查明不良工程地質(zhì)問(wèn)題，即使后續(xù)的設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量再好，也可能會(huì)導(dǎo)致后續(xù)的工程地質(zhì)問(wèn)題，給工程帶來(lái)不同程度的影響，增加工程的維護(hù)成本，影響人員及工程的安全。

1.2 巖土工程水文地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)的影響

水文地質(zhì)勘察是巖土工程勘察中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，勘察人員需了解場(chǎng)地的水文地質(zhì)條件，分析其對(duì)工程可能產(chǎn)生的影響，對(duì)地下水變化異常的工程需要制訂有效的解決方案，進(jìn)而保證巖土工程勘察工作的準(zhǔn)確性，為設(shè)計(jì)及施工提供技術(shù)支持。一般來(lái)說(shuō)，地下水位的變化對(duì)基坑的施工、地下室底板的托舉作用等方面影響較大，如在設(shè)計(jì)時(shí)忽視地下水變化規(guī)律，可能會(huì)導(dǎo)致工程治理無(wú)法滿足要求，但若過(guò)于考慮地下水變化，則可能導(dǎo)致施工成本大量增加。如何在保障工程安全的前提下，對(duì)水文地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行研究分析，準(zhǔn)確地提出地下水位變化對(duì)工程的影響，是巖土工作者急需解決的重要問(wèn)題。

1.3 巖土工程勘察設(shè)計(jì)的重要性

巖土工程勘察人員需要明確認(rèn)識(shí)巖土勘察工作的重點(diǎn)及具體要求，完善施工制度，不僅可以有效提高勘察人員的工作效率，還可以加強(qiáng)自身責(zé)任意識(shí)。勘察結(jié)果是否準(zhǔn)確詳盡，可能影響設(shè)計(jì)方案的可行性及安全性，對(duì)基礎(chǔ)工程的造價(jià)影響較大，工程質(zhì)量安全直接受其影響，因此必須高度重視勘察工作成果的準(zhǔn)確性。水文地質(zhì)勘察是巖土工程勘察的重要環(huán)節(jié)，若勘察過(guò)程中未查明地下水基本特征，可能會(huì)造成工程質(zhì)量下降、建筑物開(kāi)裂等問(wèn)題。因此，要嚴(yán)格把控巖土工程勘察、水文地質(zhì)勘察質(zhì)量，對(duì)工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件進(jìn)行全面而深入的分析，就水文地質(zhì)條件提出針對(duì)性的預(yù)防處理方案，為巖土工程設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確依據(jù)，同時(shí)有效預(yù)防施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的水文地質(zhì)問(wèn)題，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)巖土工程勘察設(shè)計(jì)的健康可持續(xù)發(fā)展。

2 巖土工程中水文地質(zhì)問(wèn)題分析

地下水存在于巖土中，是巖土的重要組成部分，可直接影響工程的基礎(chǔ)建設(shè)，關(guān)系工程的穩(wěn)定和安全。水文地質(zhì)問(wèn)題需引起勘察人員的重視，勘察人員要不斷提高勘察技能，加強(qiáng)勘察中的水文地質(zhì)研究工作，提升巖土工程勘察質(zhì)量。

2.1 地下水位上升對(duì)巖土工程的影響

工程建設(shè)過(guò)程中，降雨量增加時(shí)，建筑場(chǎng)地周邊河湖水位會(huì)升高，對(duì)地下水位補(bǔ)給導(dǎo)致地下水位上升；其他途徑的大量排水也會(huì)導(dǎo)致周邊地下水位的上升。而地下水位上升，對(duì)建筑工程的施工和安全非常不利，可能會(huì)導(dǎo)致其基礎(chǔ)位置及形態(tài)的變化，造成建筑物開(kāi)裂或整體上浮。地下水位上升還會(huì)導(dǎo)致黏土層含水量增大，強(qiáng)度降低，使建筑物發(fā)生不均勻沉降等問(wèn)題。另外，地下水位上升也會(huì)導(dǎo)致已有建筑物地下結(jié)構(gòu)所受浮力增大。若設(shè)計(jì)時(shí)一味追求成本，降低抗浮水位，可能會(huì)導(dǎo)致地下結(jié)構(gòu)開(kāi)裂、漏水等工程地質(zhì)問(wèn)題，提高建筑工程的使用和維護(hù)成本，甚至?xí)绊懡ㄖ锏恼Ｊ褂谩?/p>

2.2 地下水位下降對(duì)巖土工程的影響

極端干旱天氣、大量抽取地下水、礦床疏干排水等都會(huì)導(dǎo)致地下水位下降，地下水位下降可能誘發(fā)地裂、不均勻沉降、地面塌陷等一系列工程地質(zhì)問(wèn)題，還會(huì)造成地下水質(zhì)惡化、地下水資源枯竭等地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。總之，地下水位下降會(huì)對(duì)建筑工程造成比較嚴(yán)重的危害，威脅建筑工程的安全及穩(wěn)定。

2.3 地下水位上升、下降反復(fù)交替對(duì)巖土工程的影響

若施工場(chǎng)地區(qū)域地下水位隨季節(jié)變化明顯，如地下水水位上升、下降交替變化頻繁（見(jiàn)圖1），則容易造成巖土體不規(guī)則收縮和膨脹，進(jìn)而影響各類(lèi)巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)，造成擬建區(qū)域不均勻沉降或者產(chǎn)生地裂縫，對(duì)建筑物造成嚴(yán)重的破壞。地下水位上升、下降反復(fù)交替對(duì)巖土工程的影響主要表現(xiàn)在以下兩方面：（1）原來(lái)充水的巖土體不充水，導(dǎo)致地下水水位下降，使得巖土體結(jié)構(gòu)因失水發(fā)生改變，容易出現(xiàn)巖土體收縮現(xiàn)象，進(jìn)而誘發(fā)上部巖土體下沉或產(chǎn)生地裂縫；（2）原來(lái)不充水的巖土體充水后，導(dǎo)致地下水水位上升，使得巖土體結(jié)構(gòu)因充水發(fā)生改變，容易引起巖土體的膨脹，對(duì)上部巖土體的應(yīng)力增加，最終造成地面不均勻凸起現(xiàn)象。因此，地下水位上升、下降反復(fù)交替對(duì)巖土工程的影響較大，必須加強(qiáng)擬建區(qū)域地下水的調(diào)查研究工作，將地下水對(duì)巖土工程的影響降到最低。

圖1 巖土工程地下水位升降示意圖

2.4 地下水壓力對(duì)巖土工程的影響

工程施工過(guò)程中，地下水位變化較大會(huì)導(dǎo)致地下水的壓力變化，對(duì)基坑、隧道等的安全施工造成不利影響，例如水壓過(guò)高時(shí)會(huì)造成基坑管涌、突涌等工程地質(zhì)問(wèn)題。對(duì)此，應(yīng)在施工時(shí)密切監(jiān)測(cè)地下水的變化，就工程可能產(chǎn)生的危害提出應(yīng)急處置建議。

2.5 地下水位變化對(duì)特殊性巖土的影響

膨脹性巖土屬于特殊巖土，其對(duì)地下水的變化異常敏感，水位的升降變化會(huì)導(dǎo)致其產(chǎn)生不均勻的漲縮變形。無(wú)論是地下水位下降導(dǎo)致的收縮變形、還是地下水位上升導(dǎo)致的膨脹變形，都可能導(dǎo)致地面裂縫變形，引起建筑工程變形或破壞。故而在膨脹巖土地區(qū)進(jìn)行巖土工程勘察時(shí)，應(yīng)特別考慮場(chǎng)地水文地質(zhì)條件的勘察及研究，建筑工程的基礎(chǔ)埋深不應(yīng)設(shè)置在地下水位變化范圍內(nèi)，需要對(duì)基礎(chǔ)持力層進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的研究，提出可供設(shè)計(jì)參考的合理的基礎(chǔ)處理方案。

3 針對(duì)水文地質(zhì)問(wèn)題的應(yīng)對(duì)措施

3.1 制定完善的工作制度

在巖土工程勘察過(guò)程中，需要制定并嚴(yán)格遵守相應(yīng)的規(guī)章及工作制度，提高水文地質(zhì)勘察的效率及準(zhǔn)確性。對(duì)巖土工程勘察人員的專(zhuān)業(yè)性要有一定的要求，重視培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才，提高巖土工程勘察的質(zhì)量及準(zhǔn)確率，以此規(guī)避水文地質(zhì)問(wèn)題帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 強(qiáng)化勘察人員的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)

從目前情況來(lái)看，巖土工程勘察門(mén)檻較低，勘察人員素質(zhì)參差不齊，部分人員的專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平較低，對(duì)水文地質(zhì)工作的認(rèn)識(shí)不夠，缺乏理論支撐。勘察工作人員需要不斷學(xué)習(xí)新規(guī)范、新知識(shí)、新技術(shù)，努力提高自身專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平；協(xié)調(diào)好自身與單位的聯(lián)系，遵守行業(yè)規(guī)范要求及單位管理制度，意識(shí)到水文地質(zhì)勘察工作的重要性；不斷學(xué)習(xí)有關(guān)的水文地質(zhì)規(guī)范規(guī)程，提高對(duì)水文地質(zhì)工作的認(rèn)識(shí)，能對(duì)不同工程的水文地質(zhì)情況做出快速、準(zhǔn)確的判斷，提高勘察工作效率。同時(shí)勘察單位需要定期做好從業(yè)人員的技能培訓(xùn)工作，可從操作理論、安全規(guī)范、責(zé)任意識(shí)、實(shí)踐操作及儀器設(shè)備的使用等多方面對(duì)勘察從業(yè)人員進(jìn)行培訓(xùn)，保障勘察工作的順利進(jìn)行。

3.3 加強(qiáng)地下水埋藏條件和巖土水理性質(zhì)的研究

勘察工作人員需要從地下水水位、地下水的流向、分布范圍等方面，對(duì)工程區(qū)域進(jìn)行水文地質(zhì)勘察，進(jìn)而查明地下水的埋藏條件。同時(shí)，研究巖土體的水理性質(zhì)對(duì)水文地質(zhì)勘察工作意義重大，從對(duì)巖土層的可溶性、滲透性以及持水性等水理性質(zhì)研究，來(lái)支撐水文地質(zhì)勘察工作的認(rèn)識(shí)，針對(duì)可能存在的水文地質(zhì)問(wèn)題提出可行有效的建議措施，進(jìn)而有效提高建筑工程的質(zhì)量及安全性。

3.4 明確勘察目標(biāo)與任務(wù)

巖土工程勘察中，需結(jié)合實(shí)際工程情況確定符合該工程需要的勘察目標(biāo)與任務(wù)。巖土工程勘察人員應(yīng)對(duì)勘察目的與任務(wù)有客觀的認(rèn)識(shí)，明確工程質(zhì)量安全的重要性，制定科學(xué)合理的勘察要求，以高度的責(zé)任心、積極的工作心態(tài)，約束自身的工作行為，進(jìn)而提升整體的巖土工程勘察質(zhì)量，保障巖土工程勘察的合理性及準(zhǔn)確性。

3.5 統(tǒng)一水文地質(zhì)勘察標(biāo)準(zhǔn)

要使巖土工程勘察、水文地質(zhì)勘察工作有序、高效地開(kāi)展，制定統(tǒng)一的水文地質(zhì)勘察標(biāo)準(zhǔn)就十分必要。勘察標(biāo)準(zhǔn)可由地方行業(yè)協(xié)會(huì)制定或企業(yè)制定，內(nèi)容需包含勘察內(nèi)容和具體的勘察方法，對(duì)勘察內(nèi)容應(yīng)有明確的界定和解釋?zhuān)@樣才能使巖土工程勘察人員更快、更準(zhǔn)確地了解相關(guān)工作的目的和作用。還可以利用現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)，引進(jìn)現(xiàn)代化信息技術(shù)，同時(shí)更科學(xué)、有效地運(yùn)用各種勘察軟件，使勘察信息大數(shù)據(jù)化、透明化，從而推動(dòng)勘察技術(shù)的發(fā)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，水文地質(zhì)勘察在巖土工程勘察中占有重要的地位，對(duì)工程的影響也是巨大的。在勘察過(guò)程中應(yīng)十分重視水文地質(zhì)勘察工作，要培養(yǎng)高素質(zhì)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才，強(qiáng)化人才對(duì)水文地質(zhì)的科學(xué)研究，這樣才能使其對(duì)場(chǎng)地的巖土工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件進(jìn)行準(zhǔn)確的勘察。同時(shí)還可以引進(jìn)現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，提高科技應(yīng)用水平，使其更精準(zhǔn)、更高效地服務(wù)于巖土工程勘察，進(jìn)而推動(dòng)巖土工程勘察行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。