工程勘察設計和施工過程中的水文地質問題研究

王峰

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目前，由于水文地質環境的改變，導致了地表塌陷、砂礫等多種地質災難的發生。對地基、邊坡、隧道等需要進行詳細而有效的治理工作，從而保證施工的安全性。而這些問題的產生與地下水密切相關，只有通過對其進行深入的分析與研究，以避免其發生，確保其順利進行。目前，各類水文地質問題層出不窮，要求勘查者加強對調查工作的了解，并對所獲得的資料進行及時的分析與處理。

1 水文地質勘察概況

1.1 水文地質勘察定義

地質勘查是指利用多種勘查技術和方法，對工程的地質進行科學的勘探和勘查，并根據實際情況，確定適宜的承載力，從而確定工程施工的基本形式。可以說，地質勘查的實質就是對某一地區的巖土、地層、構造、水文、地貌等進行數據的調研和研究。在建設項目的建設過程中，地質調查是一個十分關鍵的工作，它的調查成果直接關系到整個工程的設計和建設的效果，因此必須加強對其工作的關注。

1.2 分類

水文地質勘察是指在不同時期內，不同類型的地下活動和變動圖像，其內容包括：地下水體在自然條件下的變化和分布。地質調查中所涉及的水文問題包括建設過程中所產生的各種問題，這些問題與地震、地熱、地下水的環境等因素有關。在進行地下工程的時候，由于沒有及時的解決水文地質問題，再加上地形的復雜性，很可能會導致地下水的外滲，從而導致工程的建設的質量受到嚴重的損害，從而影響到整個工程的工期和經濟效益。在工程建設中，必須加強水利地質工作的重要性，并根據實際情況，制定相應的防治對策，確保工程的總體質量。

2 巖土工程水文地質調查與設計的工作要點

利用多種方法，對地下水的成因和分布進行了研究，是水文地質調查的重要工作。調查工作主要是對地下水流動狀況進行科學評估，主要是對其進行定量和定性評估。為了保證工程安全有序地進行，必須從施工單位的視角進行調查，總結出問題和潛在危險，并按照危險的輕重，提前進行處置。目前很多建筑物的基礎都在地下水位以下，所以很可能會被地下水沖刷并對其產生腐蝕，進而對建筑物的整體穩定產生不利的作用[1]。當地基的壓實區中含有粉砂時，會發生液化和流動，因此必須進行一項有效的分析。當基坑底部存在有壓力的地下水時，必須對其進行研究，以了解其對地下水的不利作用。只有通過對土層的覆蓋程度和滲透率進行測試，方可進行地下水的挖掘，從而達到巖土施工的要求。從技術上來說，巖土工程勘測涉及的領域很廣，技術上的應用也比較復雜，這就要求技術工作者對水文資料進行精確的研究。

3 巖土工程勘察設計與施工中水文地質問題

3.1 地下水位升高

造成地下水水位升高的原因有很多，而降雨是造成地下水上漲的最重要因素。地下水是水體循環中的一個主要組成部分，降雨的驟增會導致地面的徑流量增大，從而導致地下水的上升。由于人工作用導致的地下水水位升高，在工程建設中對工程場地的地質條件產生了一定的影響，從而造成了土壤結構的改變，從而導致了地下水的上漲[2]。在水庫蓄水池中，由于地下水的上漲，將會對房屋基礎的承載力產生不利的作用，從而對建筑物的基礎結構造成一定的危害，從而提高建筑物的沉陷和發生建筑物的傾角，從而使建筑物的穩定性下降。隨著地下水的不斷上漲，地下水的資源性也會受到嚴重的污染，從而會對城市的日常生產和生活用水產生一定的負面作用。有些項目的施工區與灌區之間的間距很短，若有不適當的灌水也會造成局部地區的地下水升高。

3.2 地下水位的降低

從自然的觀點來分析，造成水庫水位下降的原因是：降雨的總量減少，地面徑流量不能滲透到土壤中，不能對地下水進行適時的補給。從人類的視角來考慮，隨著人類生活水平的提升，人類對水源的需求量也越來越大，因此，很多時候，都會從地下開采出更多的水來。由于水資源的浪費與缺乏，不但會導致地下水的水位降低，還會對環境產生一定的損害，從而破壞原有的生態平衡，從而導致植物的生長和生存。當海水的溫度降低后，海水的循環將會被破壞，從而造成海水的養分流失，從而造成湖面的面積急劇的縮小，從而造成地表的降雨不斷的減少。地下水位連續降低會導致基礎沉降，其原因是施工過程中不能按程序進行。比如，在埋管前不進行抽水，而在埋好后再進行抽水，則會造成水位不斷降低。

3.3 地下水位的不斷升高和降低

由于地下水位的不斷升高和降低，引起了地表沉降的問題，從而影響了施工的穩定。這種情況會對巖土的構造產生一定的損傷，并在一定程度上引起巖土在反復的脹縮作用下發生變形。土質的厚度不同，不僅會對地基的抗壓能力產生影響，還會導致地基的穩定性下降，同時，土壤中的大部分成分也會隨之消散，從而導致地基的崩塌。

圖1 巖土工程地下水位升降示意圖

3.4 動態壓力

圖2 綜合預報地下水水位的模式

若地下水在均衡狀態，則其變化不大，若周邊地區的環境狀況不發生明顯變化，則對其施工造成不利的影響。為了保持地下水的動態均衡，應注意對地下水壓力的調控。地下水的水壓受多種因素的作用，其中最重要的是地面壓力的起伏和降水的改變。地面壓力的起伏主要是因為在建設的時候，地面的一些改變。降水對地下水的狀況有很大的影響，在很長一段時期里，突然發生大規模的降水，對地下水壓力的影響是最大的。在工程建設中，若未正確地對水力進行合理的計算，會導致發生突涌的機率，造成不滲透水層的厚度不夠，致使基礎底板被水沖破，造成基坑突涌。

4 水環境對巖土施工造成的影響

4.1 水壓力引起的危險

例如，在進行地質調查時，天然環境中的地下水對工程的作用不會很大。然而，在工程建設中，由于人為因素和工程建設等因素的影響，使其在工程建設中出現了一定的影響，從而造成了許多的工程事故和地質災害。

4.2 水位升高引起的危險

在工程建設中，地下水的分布受多種因素的制約。地下水不但受到環境因子如含水量、水位等的制約，而且還與施工人員的施工等有關。比如降水量增加，人工灌溉等，都會造成水位升高，造成一些危險。如果河水上漲，很可能會導致土壤的穩定性下降，從而導致土壤侵蝕。這將對土木工程產生很大的沖擊。如果河水上漲，不僅會對建筑的地基產生侵蝕，還會導致房屋的穩定性下降，出現局部坍塌[3]。

4.3 因地下水位的降低而引起的危險

地下水位的降低也有一些作用。對建筑物的穩定有一定的作用。同時，由于天然條件和人工建設對地下水的降低也有一定的作用。在旱季、雨季交替的情況下，都會造成地下水位的降低。人為增加水庫的蓄水量、引出等都會對地下水位的降低產生直接的作用。若地下水位降低的幅度太大，將造成地面坍塌、沉降等諸多問題。

4.4 地下水的頻繁波動對環境的損害

經常發生的地下水的倒伏也會引起災難。從上述觀點來看，無論是向上或向下，都會使土地發生不規律的收縮和膨脹。如果地下水位經常升高，土地就會發生不正常的變化和擴展。利用彈性波、電法勘探等方法對土體的收縮進行了測量。這兩種方法的勘探規模都比較大，而且可以根據地層情況進行深入的研究，確定出河流的確切方位。地下水位的頻繁變化將對于地表情況造成影響，一方面影響地表徑流的基本情況，另外還對于大量地下建筑產生沖擊，可能出現坍塌等不利的現象，長期的地下水侵蝕情況也會造成嚴重的損害。

4.5 水文地質問題在工程勘測中的特殊問題

在建設工程建設中，水文地質勘探工作的準確性是進行工程勘察的一個關鍵環節，因此，要取得較好的勘察成果，就必須對有關的勘察和設計單位進行如下工作。

(1)根據不同類型的地下水類型，從深層剖析其對巖土的作用，進而確定其對地質環境的危害，進而確定其對環境的危害，并據此制訂相應的控制措施，以保證工程建設的安全。從地下水的多角度做好控制和分析，從不同方面進行多元化的質量控制工作，從而減少環境影響。

(2)只有在完成了地質和水文數據的調研之后，才能根據建設的需要，制定相應的對策，以保證工程建設的順利進行。根據勘察具體情況進一步修訂設計方案，也就保證施工方案和設計方案與當前環境保持一致性，提升工程效率，避免大量施工變更現象出現。

(3)在地下水文條件下，應充分考慮地下水侵蝕的措施，并采取相應的防腐蝕措施。針對地下水的沉陷問題，必須進行科學的評估，確定可能的危險，采取相應的對策。

(4)在進行工程勘察和設計時，必須先確定水文地質情況對施工產生的作用，然后根據施工的具體情況，對施工的質量進行控制，進而進行相應的地質數據評估。只有如此，才能清楚的認識到水文地質問題對施工帶來的危害，從而保證整個工程的穩定和施工的質量。

5 水文地質調查中的對策

5.1 水文資料的采集

(1)在進行工程調查時，必須全面掌握本地降雨和蒸發情況，確定現場污水的正常值和變化的規律，并對地下水和地表水的相互補充進行全面的認識。

(2)對水層的深度和厚度要有足夠的認識，之后要對地下水類型、流向和水位的每日變動進行科學的調查。

(3)在綜合考慮當地的地理環境的前提下，要對滲流場和地下水的污染狀況進行調查，以便對施工區的水文地質資料進行全面、科學的調查。

在實際工作中，必須運用多種先進的勘測技術和勘測方法，從而達到對水文地質問題的正確判斷和對當地的水文地質狀況進行客觀、科學的評估。有關的調查顯示，在工程中，由于各種外部環境的影響，影響其施工的效果，而在實踐中常常被忽視，因此，必須要引起有關部門的高度關注，加大對工程勘察的投資，加深對水環境的認識，以保證工程的合理，同時也可以為工程的勘察和施工帶來正面的影響，同時也可以防止一些天災的出現[4]。

5.2 確定評估的要素

在綜合考慮了目前存在的問題之后，必須進一步細化已有的評估指標，從而達到對這些問題的有效評估，為以后的問題的處理打下了堅實的基礎。

(1)在建設項目開始前，應根據水文、地質等各個方面的情況，對建筑和巖石的危險和影響因子做出科學的評估。在確定了其危險程度和危險種類之后，可以為今后的控制策略制定打下堅實的依據。

(2)做好項目的選址。通過對該地區的水文地質情況進行細致的勘察，為以后的建設工作打下堅實的地基。所以，在進行設計時，應根據水文地質問題，進行適當的場地和施工方式的選取，并采取相應的預防和控制方法，以防止出現的水情問題給工程帶來的不利后果。

(3)根據不同的環境特征，必須對評估的優先級進行適當的選擇。有些建筑是用軟巖和風化巖來建造的，如果經常有地下水位的話，會對巖土的特性造成很大的沖擊，從而造成巖土的軟化[5]。所以，工程施工單位必須全面綜合考慮各類水文、地質要素，并進行科學的評估。當有了粉砂和沙粒存在的時候，施工中要全面的考慮到地下管線的噴水等問題，并制定相應的對策，以達到較好的施工質量，為以后的施工打下堅實的基礎。

5.3 強化對工程地勘工作的規范化培訓

在過去的幾年里，我國的工程地質勘查事業發展迅速，現已形成一套完整的標準和制度。因此，在進行項目勘測時，必須要按照有關的標準來進行。在進行工程勘察前，必須對評估對象進行界定，并制訂相應的勘察標準，并在進行水文地質調查時，必須按照有關的施工規程進行，以便保證勘察結果，及時發現和解決問題，為工程建設打下堅實的基礎。在調查中，必須要有相應的技術人員，按照技術規范來操作，確保測繪工作的規范化。水文地質學家和技術人員必須要加強對新技術的研究，提高自己的專業知識和技能，為以后的工作打下堅實的基礎。

6 結論

在工程勘察中，對水文地質問題進行評估和處理，是影響其后續施工質量的關鍵因素。這就需要有關部門加強對水文地質問題的關注，并按照有關技術規程，進行科學的評估，并根據評估的結論提出相應的對策，以降低對工程施工的不利影響，取得較好的施工效益。