巖土工程勘察與施工水文地質(zhì)問題探究

金江鵬

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心新疆總隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830000）

巖土工程勘察工作涉及水文地質(zhì)問題，而國(guó)內(nèi)缺乏該方面的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，相對(duì)而言，國(guó)外的研究更加深入。在開展施工之前，巖土工程相關(guān)工作人員必須落實(shí)水文地質(zhì)的相關(guān)分析研究工作，避免表層嚴(yán)重坍塌引起的土體結(jié)構(gòu)發(fā)生部分破壞的現(xiàn)象[1,2]。同時(shí)，加強(qiáng)研究巖土工程勘察的水文地質(zhì)，以保證巖土工程勘察的工作效率、質(zhì)量和安全[3,4]。

1 巖土工程勘察概述與施工要點(diǎn)

1.1 巖土工程勘察概述

勘察工作在巖土工程中發(fā)揮著重要作用[5]。如果勘察不到位和巖土水文地質(zhì)的分析不夠準(zhǔn)確等，其影響工程的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，導(dǎo)致成本得不到有效控制，甚至造成工程施工事故，生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失。因此，巖土工程勘察至關(guān)重要[6]。通過(guò)分析地質(zhì)情況、地質(zhì)強(qiáng)度和地質(zhì)變形等參數(shù)，有效地預(yù)測(cè)出土層受到荷載，進(jìn)而驗(yàn)證勘察資料和土工參數(shù)的準(zhǔn)確性，為后續(xù)的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)奠定良好的基礎(chǔ)。

1.2 施工要點(diǎn)

首先，掌握巖層的物理特性。在實(shí)際施工中，勘測(cè)技術(shù)人員可以使用多種方法對(duì)巖土的物理性質(zhì)進(jìn)行測(cè)量工作。水文地質(zhì)勘探是目前應(yīng)用最為廣泛的方法，其既能掌握地層的物理信息，又能全面地掌握水文地質(zhì)情況；同時(shí)，技術(shù)人員利用聲波等技術(shù)，擴(kuò)大勘探范圍，提高勘探人員的實(shí)效性，提高鉆探工作人員的水平和實(shí)效性。

在進(jìn)行工程地質(zhì)勘察鉆探時(shí)，相關(guān)作業(yè)人員需要借助測(cè)量設(shè)備進(jìn)行旋轉(zhuǎn)鉆孔。當(dāng)前旋轉(zhuǎn)鉆孔普遍采用旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方式，各種工藝均可以用坑探挖出巖石土，可以形成較長(zhǎng)的坑道；在坑探鉆進(jìn)過(guò)程中，科學(xué)地運(yùn)用各種技術(shù)進(jìn)行交叉作業(yè)，但是成本較高，并且工作效率較低，造成費(fèi)用較大且費(fèi)時(shí)的情況。

2 水文地質(zhì)勘探的意義

對(duì)地下水的分布及其形成規(guī)律進(jìn)行勘察與分析是水文地質(zhì)勘察的主要工作。

在巖土工程項(xiàng)目建設(shè)中地基的穩(wěn)定性關(guān)鍵在于對(duì)地下水的物理與化學(xué)性質(zhì)的分析和合理利用。

巖土工程建設(shè)與水文地質(zhì)勘察兩者之間有著緊密的關(guān)系，巖土工程的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與持久性受到地下水的影響，在一些地下水位較低的工程項(xiàng)目中，地質(zhì)勘探人員沒有對(duì)水文地質(zhì)情況進(jìn)行深入的勘測(cè)，僅進(jìn)行了較為簡(jiǎn)單的描述。若勘察工作忽略了水文地質(zhì)參數(shù)和細(xì)節(jié)地描述，其會(huì)導(dǎo)致發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。由此可見，全面做好水文地質(zhì)勘察工作對(duì)巖土工程建設(shè)有著重要意義。

3 巖土工程勘測(cè)水文地質(zhì)問題分析

3.1 地下水水位升高的危害

通常說(shuō)來(lái)，造成地下水位出現(xiàn)上升變化的因素有兩個(gè)：一是因降雨增加，而使工程施工區(qū)域內(nèi)分布的河流和湖泊等水位升高，間接造成地下潛水位升高。二是施工區(qū)域內(nèi)的部分工廠，大量排放工業(yè)廢水。這種工業(yè)廢水一旦經(jīng)過(guò)排水或引流管道滲入地下層，破壞地下水源的水液平衡，導(dǎo)致地下層出現(xiàn)潛水現(xiàn)象。在施工過(guò)程中，潛水位的上升可能引起建筑工程基礎(chǔ)的位置變化或結(jié)構(gòu)變化，這不利于施工的順利進(jìn)行。

3.2 地下水漲落的危害

據(jù)了解，地下水水溫的上升或下降均引起土壤不規(guī)則收縮和膨脹的現(xiàn)象，例如土壤的不規(guī)則收縮和膨脹均隨著水位的漲落發(fā)生變化。一般來(lái)說(shuō)，土壤收縮和膨脹的地下深度可以通過(guò)彈性波勘探和電法探勘方法測(cè)定，這些方法不僅勘測(cè)范圍上具有優(yōu)勢(shì)，而且還可以通過(guò)深層含水層探查，進(jìn)一步確定地下河道的具體位置和巖土斷層破碎帶。除此之外，它在巖土彈性和風(fēng)化層厚度方面具有一定優(yōu)勢(shì)。

3.3 地下水壓力問題

地下水壓力是保證地下水良好流動(dòng)狀態(tài)的前提條件，如果水壓力波動(dòng)較大，將在一定程度上直接影響整個(gè)工程的施工質(zhì)量，甚至威脅施工的安全性。地表壓力和降水的高低變化是水壓不穩(wěn)定的主要原因，如果出現(xiàn)這兩種變化，會(huì)導(dǎo)致地下水位失去平衡。當(dāng)?shù)孛鎵毫^(guò)大時(shí)，地下水壓相應(yīng)地升高，造成多種災(zāi)害，比如影響巖土工程的穩(wěn)定性，嚴(yán)重影響和損壞實(shí)際建筑。因此，在具體的勘察設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，必須加強(qiáng)對(duì)整個(gè)土木工程施工的關(guān)注和重視，以保證其安全性與穩(wěn)定性，從而為土木工程的順利實(shí)施提供一個(gè)穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

4 在巖土勘察中提高水文地質(zhì)調(diào)查水平的措施

4.1 做好施工前的設(shè)計(jì)與準(zhǔn)備

首先，在施工之前，相關(guān)工作人員應(yīng)詳細(xì)勘探不同區(qū)域的地下水形成狀態(tài)及發(fā)展情況，采集到相關(guān)數(shù)據(jù)后，全面評(píng)價(jià)地下水的水位變化情況，評(píng)價(jià)內(nèi)容主要為地下水的存量和水位高低。巖土工程施工要求根據(jù)地下水的實(shí)際情況進(jìn)行制定，在工程施工前需要明確指示要求。其次應(yīng)該做好施工的設(shè)計(jì)規(guī)劃方案，勘察規(guī)劃、可行性分析、初步設(shè)計(jì)方案和技術(shù)支持四個(gè)階段，其是勘察工作方案的主要內(nèi)容。為了能夠節(jié)省程序可以將四個(gè)部分的工作內(nèi)容歸結(jié)為兩個(gè)不同的方面，一個(gè)部分是進(jìn)行勘測(cè)的過(guò)程中為施工目標(biāo)提供施工資料，因此，需要勘測(cè)人員在資料搜集時(shí)對(duì)資料的真實(shí)性和準(zhǔn)確性進(jìn)行調(diào)研，其主要內(nèi)容是基于研究方案,而目的是考察施工方案的合理性。另一個(gè)部分是對(duì)勘察基礎(chǔ)——施工方案進(jìn)行勘察，主要的研究對(duì)象是勘察地的水文條件，需要排查施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的地質(zhì)問題，排查內(nèi)容包含地下水的水位變化和巖體的變化等，對(duì)于此類問題，給出地質(zhì)工程質(zhì)量相關(guān)的意見。

4.2 水文地質(zhì)調(diào)查統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

在水文勘察過(guò)程中，通過(guò)內(nèi)容上進(jìn)行詳細(xì)的注釋以及明確的界定，讓勘察人員直觀地了解這項(xiàng)工作的目的和作用。將現(xiàn)代化設(shè)備和各種勘察軟件更加科學(xué)、有效地結(jié)合與運(yùn)用，以此提高水文勘測(cè)工作的現(xiàn)代化信息水平和勘測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)效性與連續(xù)性。

4.3 強(qiáng)化巖石水理特性研究

如何使建筑工程建設(shè)的施工質(zhì)量更加符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，需要對(duì)巖石水理性質(zhì)的研究以及掌握巖土溶水、透水和持水等特性，并且結(jié)合巖石水理性質(zhì)特性，為建筑設(shè)計(jì)及建筑施工提供有效的科學(xué)依據(jù)。在工作中分析巖體水理特性，并調(diào)整施工方案，這樣既利于保證施工質(zhì)量，又利于提高施工安全。在巖土工程勘察過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)巖土水理性質(zhì)的勘察，以提高勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4.4 加大計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用范圍

在工程勘察領(lǐng)域中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用擔(dān)負(fù)著重要的任務(wù)，在科學(xué)飛速發(fā)展的今天，計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)于施工條件和施工情況形成更高效的輔助。比如通過(guò)應(yīng)用表面模型，統(tǒng)建相應(yīng)的施工區(qū)域地質(zhì)模型和地質(zhì)空間，為水文地質(zhì)的問題研究和優(yōu)化提供了保障。另外，還可以將GIS技術(shù)應(yīng)用于巖土勘察工作中，該應(yīng)用有效降低勘察的人工成本，改善過(guò)去老舊的巖土工程勘察模式。引用坐標(biāo)空間查詢和網(wǎng)絡(luò)分析兩個(gè)方面，從而降低水文地質(zhì)問題在巖土工程勘察中產(chǎn)生的影響，提高巖土勘察工作的效果和效率，為工程施工達(dá)到預(yù)期目標(biāo)提供保障。

4.5 注意選擇合適的施工方法

4.5.1 實(shí)物調(diào)查方法

實(shí)物調(diào)查法主要依靠電法探測(cè)和彈性波的原理預(yù)測(cè)不同巖石層的物理性質(zhì)和巖石層之間的實(shí)際情況，彈性波的工作主要探測(cè)技術(shù)有以下幾種：地震勘測(cè)、聲波探測(cè)和超聲波探測(cè)等測(cè)量技術(shù)。這些技術(shù)實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)的厚度探測(cè)連接基層的狀況，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的追蹤，并且測(cè)量了風(fēng)化土層的厚度和彈性的有關(guān)參數(shù)。

4.5.2 機(jī)器探究法

首先，在人工的操作下機(jī)器設(shè)備通過(guò)旋轉(zhuǎn)、切割等手段，將巖石處理成直徑體積較小的鉆孔，同時(shí)將各個(gè)鉆孔的深度控制在合理的范圍內(nèi)，去除內(nèi)部的巖層，進(jìn)而通過(guò)人眼直接觀測(cè)確定巖層性質(zhì)、構(gòu)造和風(fēng)化的程度。對(duì)已經(jīng)去除的巖層進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)分析，比如應(yīng)用到工程地質(zhì)測(cè)量，灌漿試驗(yàn)以及長(zhǎng)期觀測(cè)的工作中，與上面工作方法相比這種鉆探施工方式有利有弊，其優(yōu)點(diǎn)是在施工中實(shí)現(xiàn)較大的精確度，并且勘探的項(xiàng)目多，缺點(diǎn)是其應(yīng)用具有局限性。

5 結(jié)語(yǔ)

以往對(duì)于工程項(xiàng)目水文地質(zhì)情況的調(diào)查與了解，存在多種問題，包括調(diào)查不夠全面和資料不夠充分等問題，應(yīng)強(qiáng)化工程地質(zhì)的勘察工作，為工程建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)。在巖土工程施工建設(shè)過(guò)程中，水文地質(zhì)勘察對(duì)工程的設(shè)計(jì)和工程的施工提供有力地支持與幫助，為工程建設(shè)提供更加有力的保障，確保工程建設(shè)的質(zhì)量和效率。