巖土工程勘察中的水文地質危害及優化措施

肖星球

（中鐵二院工程集團有限責任公司，四川 成都 610031）

0 引言

從實踐情況來看，巖土工程勘察中水文地質問題是非常關鍵并且容易被忽視的問題。水文地質問題之所以重要，主要是由于水文地質情況直接關系到工程地質情況，地下水不僅是巖土體的關鍵組成部分，對于巖土體工程特性具有重要影響，同時也會對建筑工程耐久性、穩定性造成直接影響[1]。例如，對埋藏在地下水位以下的建筑物，水對混凝土及混凝土內的鋼筋會產生腐蝕作用。選用軟質巖石、強風化巖、殘積土、膨脹土等巖土體作為基礎持力層的建筑場地，應著重評價地下水活動對上述巖土體可能產生的軟化、崩解、脹縮等作用。在地基基礎壓縮層范圍內存在松散、飽和的粉細砂、粉土時，應預測產生潛蝕、流砂、管涌的可能性。當基礎下部存在承壓含水層時，應對基坑開挖后承壓水沖毀基坑底板的可能性進行計算和評價。在地下水位以下開挖基坑，應進行滲透性和富水性試驗，并評價由于人工降水引起土體沉降、邊坡失穩進而影響周圍建筑物穩定性的可能性。所以為了進一步提升工程勘察質量，加強水文地質問題方面的研究是非常關鍵的。

1 巖土工程勘察中水文地質勘查概況

1.1 案例基本概況

對于寧波甬江水底隧道北岸引道工程路槽滑塌事故，詳勘資料揭示：場地屬海沖積平原地貌，地表以下依次為淤泥、淤泥質黏土、粉細砂與粉質黏土互層、中細砂層；地下墻滑塌事故后重新進行勘察，發現場區范圍內存在古河道、粉細砂與粉質黏土互層含有承壓水，承壓水頭高度20.65 m[2]。

1.2 工程勘察的必要性

對于建筑工程來說，詳細查明場地范圍內工程地質條件及水文地質條件十分重要，一旦缺少對水文地質情況的重視就容易對工程造成多方面危險。巖土的構成情況直接決定著巖土設計屬性，對于建筑基礎性工程以及所建建筑物穩定性、安全性具有直接影響。地下水是巖土工程非常關鍵的組成部分，需要對巖土工程中水文地質問題進行深入研究，認真評定地下水對于巖石屬性的影響，針對存在的問題提出更加合理的防治措施，從而保證在巖土工程建設過程中最大限度降低地下水對于巖土工程的影響和破壞，確保建筑工程的穩定性和安全性。巖土工程勘察流程如圖1 所示。

圖1 巖土工程勘察流程

1.3 巖土工程勘察中水文地質存在的問題

（1）重視程度不高。從目前巖土勘察過程來看，工作人員還缺少對水文地質方面的重視，實際操作時更加注重的是工程地質，而對水文地質重視不足。因此，巖土勘察工作要想獲得較好的成果，必須要有一個明確的理論指導，而理論的產生需要建立在思想認識的基礎之上。但是目前勘察工作缺少思想方面的重視，無法體現出水文地質的重要性，因此也就造成了工程勘察成果的不全面、不徹底。

（2）深入程度不夠。現階段水文地質勘查工作的內容相對簡單，但具體工作過程中缺少關聯性，因此很難形成較為完善的體系。在實際工作過程中水文地質工作更多停留在表面，缺少調查、分析的深入性，從而造成水文地質勘查的結果不夠深入，無法得到有效的成果。

（3）對水文的主要特征分析不足。在目前的勘察中，對水文特征的認識不足，分析工作也只是停留在表面上，這種現象導致了對水文狀況全局性把握不到位，以致整個勘察過程中無法及時有效地進行宏觀和微觀上的調整。簡而言之，如水文特征的分析不足，則會嚴重影響整個勘察成果的質量。

2 巖土工程勘察中水文地質危害分析

2.1 地下水對于工程造成危害分析

（1）容易造成軟土地基沉降問題。為了確保建筑基礎穩定性，對于軟土區域施工來說，首先要通過人工方式進行降水，一旦采用的施工方式不夠合理，就容易造成土基被廢棄，嚴重情況下容易造成周邊建筑物或者地下水管道產生相應的下沉，從而造成建筑物地基的破壞，進而引發建筑物發生開裂[3]。另外，在埋設好井管之后可利用抽水的方式來避免井內部水位上升，地下水流向過濾管，長此以往會形成降雨漏斗的情況。除此之外，受到不對稱落差的影響，施工區域周邊建筑物或者地下管線會存在不同情況的下沉，嚴重情況下會產生斷裂問題。

（2）地下水動水壓力所引發的巖土工程危害。一般地下水在不受外部因素影響的情況下，動水壓力并不是很強，不會產生危害性影響。但是施工等外部因素的影響，會造成動態地下水自然平衡條件發生變化，受到動水壓力運動的影響會產生比較嚴重的巖土工程危害，如管涌、流沙、爆破地基等。

2.2 地下水腐蝕問題對于巖土工程的危害

（1）基本腐蝕原理概述。在進行地下水腐蝕性情況評定過程中，不但要對地下水內主體離子、顆粒等進行測量，同時也要對水中的總體鹽度、pH 等進行測定。所謂的總鹽度就是指地下水總體含鹽量，而pH 表現為酸堿性，其中pH 在5 以下表示為強酸性水，pH 在 5~7 則表示為弱酸性水，pH 為 7 表示為中性水，pH 在7~9 表示為弱堿性水，pH 在9 以上表示為強堿性水。

水位的高低變化會對水文條件造成較大影響，同時在不同季節情況下會有不同的降水量，無論是地表水還是地下水都具有相應的腐蝕性能，造成腐蝕性的主要原因在于地下水中含有大量礦物質，一旦地下水受到污染就容易造成其中化學成分含量快速升高，所以在巖土工程研究過程中一定要充分考量地下水腐蝕性[4]。通過對地下水進行詳盡的測量、分析，能夠得知相對位置較高的地下水比較低位置的地下水更具腐蝕性。其中位置在15 m 之下的地下水水體腐蝕性較差，位置在15 m 之上的地下水腐蝕性較強并且水質較咸。

（2）地下水腐蝕性對于建筑物危害分析。一方面，地下水由于具有腐蝕性會對建筑物造成較大影響，若是水體中腐蝕化學成分含量較高，也可能會對混凝土、管道、鋼構件等造成一定腐蝕。同時，地下水中所含鹽分也會對建筑物造成腐蝕，會進一步加速混凝土在腐蝕介質中的腐蝕程度，對于建筑物壽命造成較大影響。另一方面，地下水中存在大量SO2會對建筑物造成腐蝕，一旦SO2含量較高就會對建筑物產生非常大的破壞。若是地下水處于高位，地下水中SO2含量較高，建筑物長時間受到腐蝕，必然會對建筑物穩定性造成影響。

2.3 地下水位變化對于巖土工程的危害

（1）地下水位變化對于土地的影響。建筑工程施工區域土質的變化一定要滿足相應變化規律，遵照這些變化能夠更好地滿足工程建設需要。隨著地下水位的上升，土壤中的含水量、孔隙率等都會有所上升，同時承載力以及壓縮變形模量也會有所上升，所以在施工過程中一定要特別關注地下水位變化對于土壤的影響，通過更加科學的方法降低其對巖土工程的危害。

（2）地下水位變化對于建筑物穩定性的影響。地下水位的持續性、間歇性改變會對巖石內部結構造成較大影響，尤其是地下水位降低情況下會對環境造成相應影響。地下水位上升會對巖體結構張力造成影響，從而造成土體的滑動以及坍塌。另外，若是在高鹽土層上建設工程項目，隨著巖層的逐漸溶蝕會引發建筑物的移動，從而造成土壤出現裂縫，進而使建筑物結構受到破壞。受到地下水位的改變，巖土膨脹率、收縮率等會有所上升，對巖土結構穩定性造成較大影響，會對建筑工程地下水壓縮層內部結構造成破壞，從而對建筑物穩定性產生不良影響。

3 巖土工程勘察中水文地質危害的優化措施

3.1 進一步完善工程勘察機制以及工作流程

為了進一步提升地質勘查效率和效果，需要建立統一的流程來規范各部分工作，確保工作目標、工作任務以及所評價的內容完整，從而提升工程勘察的效果。地質研究主要是按照對建筑物的影響進行的，所以要充分收集、整理工程所在區域的地質資料，從而確保水文地質評價的較高質量[5]。一旦在工程設計以及水文地質調查過程中產生了兩者不一致的情況，就要重新對其實施分析評定。除此之外，需要按照具體情況制定有針對性的措施。

3.2 確保水文地質勘查的準確性

水文地質勘查的準確性直接影響整個工程勘察的效果，所以相關機構一定要加大對水文地質勘查的監測力度，最大限度確保水文地質資料的準確性。在實際操作時需要特別關注以下兩個方面。

（1）在進行水文地質調查時，地下水的類型、賦存條件及動態特征是非常關鍵的，要給予其足夠的重視。在進行決策時監管部門要委派專人到施工現場進行監督，關注含水層的相應數據，包括地下水位的變幅及地下水的流向等。

（2）在進行水文地質研究過程中另一個關鍵參數就是滲透率，主要通過測試水壓的方式來確定滲透率。在實施透水性試驗過程中一定要特別注重操作的準確性，防止數據存在誤差而影響測試結果。

3.3 加強水文地質勘查評價力度，確保其科學性以及可靠性

在對水文地質進行研究時，需要對整個區域的水文地質情況實施全面、科學的評定，形成綜合性的影響評價結果。尤其是要制定出有針對性的工程應急預案來應對可能存在的威脅，推動巖土工程勘察的高效發展。要遵照因地制宜的基本原則，根據實際設計標準，按照巖土工程具體研究成果實施科學評定。

3.4 充分熟悉工程勘察區域水位地質情況

在進行巖土工程勘察過程中要充分了解施工區域水文地質變化情況，包括地下水類型、穩定水位數據、以往變化情況等。現階段絕大部分施工企業都是按照鉆探方法實施觀測的，若是在進行野外鉆探過程中存在多層水層的情況，就要采取必要的隔水措施，同時對地下水位的變化進行仔細檢查。要特別注意的是，在施工初始階段需要對水層滲透性進行充分檢查，必要情況下要進行注水或者抽水試驗。通過具體試驗來確定水層滲透性、水文地質數據信息等內容（如降水漏斗、水流等）。

3.5 進一步增強地質勘查人員的技術能力

在水文地質分析過程中要通過綜合性知識來對工程資料實施科學分析，同時按照分析結果進行設計。在此過程中一定要對施工區域地質情況進行全方位分析，對于此區域相關特征（包括地質地貌、水文歷史等）進行審查分析，在此基礎上制定出較為詳盡的應對方案。在對水文地質資料進行審查時需要通過非常專業的知識，所以建筑施工隊伍要定期對技術人員進行培訓，從而提升相關技術人員的知識水平。另外，要通過現代先進設備來提升地質研究工作效率以及質量，要利用較為完善的獎懲機制來調動工作人員的積極性，并且加大對地質勘查人員的監管力度，為工程建設創造良好條件。

3.6 地下水的引排以及阻隔

要通過人工降水的方式（包括具體措施、地質技術防范等）來降低上層滯水以及承壓水的水位，因為在地下水抽取時容易造成含水層土體發生壓縮沉降以及位移等變化，從而造成周圍地面沉降和位移，所以在引排過程中要充分考量降水幅度、密度等內容，同時在完成降水之后要對水資源實施保護。

4 結語

水文地質調查是巖土工程勘察的重要組成部分，水文地質分析的深度及范圍則直接影響勘察成果的精度。因此，充分學習水文地質相關理論知識、提高水文地質勘查的能力、增強認知水文地質災害的意識、給出合理的水文地質參數對于安全、穩定地使用建設工程至關重要。