巖土工程勘察設計與施工中水文地質問題研究

王興樹

(中建材西南勘測設計有限公司，四川 成都 610000)

0 前 言

在自然界內地下水變化情況和運動情況被稱之為水文地質，當前我國經常出現各種地質災害，其主要原因在于水文地質條件變化，例如地面沉降或者沙土液化等。在巖土工程中主要對巖土和土體進行處理，具體的施工內容包括對地基、基礎、邊坡以及地下工程實施有效的處理措施。這些問題的出現和地下水有著緊密的聯系，因此必須重視對水文地質條件實施分析和研究，才能夠規避地質災害的發生，保證巖土工程的有序推進。當前在巖土勘察工作中經常會出現各種水文地質問題，這需要勘察人員提高對工作內容的認識，及時對獲取的勘察數據進行分析和處理。

1 水文地質巖土勘察設計工作內容及其重要性

通過各種手段對地下水的形成原因、地下水的分布進行分析，這是水文地質勘察的主要內容[1]。勘察工作的目的在于對地下水運動情況實施科學評價，包括對地下水總量以及性質實施評價。要想確保巖土工程的穩定開展，需要在勘察時從施工方的角度進行分析，對存在的問題隱患進行歸納，根據隱患嚴重程度采取預先處理措施。當前較多建筑物的地基處于地下水位的下方部位，因此建筑結構容易受到地下水的侵蝕和影響，使其出現腐蝕的問題，從而影響到建筑物的整體穩定性。如果在地基基礎壓縮層內存在粉細沙或者粉土，容易出現液化以及流沙的問題，需要對該種問題出現的可能性實施有效研究。如果地基下方有承壓含水層，這就需要對基坑底板進行分析，觀察承壓水是否會對其造成不良影響。在對土壤覆水性和土壤滲透性實施檢測后，才能夠進行地下水位開挖，就能夠滿足巖土工程建設需求。從技術層面來講，巖土工程勘察的內容較多，技術應用也具備較強的專業性，需要技術人員不斷提升自身的能力，對水文地質信息實施精準分析。

2 巖土工程勘察設計與施工中水文地質問題

2.1 地下水水位上升

地下水位上升的原因較多，其中降水是最為主要的影響因素。地下水在水循環系統中占有重要地位，當降水量突然增加，地表徑流也會有所增加，這也會使得地下水位出現升高的問題。人為因素也會引起水位上升，在施工時對施工區域內的地質環境帶來了一定影響，使土體出現變化，所以水位會有所上升[2]。當水位上升會影響到建筑工程地基的承重能力，威脅到建筑地基的質量，增加地面沉降和建筑物傾斜出現的概率，降低建筑物穩定性。地下水位上升之后，還會出現地下水資源污染的問題，給地下水系的水源質量造成影響，影響到日常生產、生活用水。部分工程作業范圍和灌溉區的距離較小，如果出現不合理灌溉的現象也會使個別區域地下水位出現上升的問題。

2.2 地下水水位下降

從自然角度看，出現水位下降的問題主要在于降水總量有所降低，地表徑流沒有過多的水分滲入到地下，沒有為地下水提供及時補充[3]。從人為角度看，人們日常用水量不斷增加，對于水資源的需求也有所提高，為了能夠滿足用水需求，往往會選擇大量抽取地下水。水資源的浪費和短缺不僅會使地下水位下降，而且會給自然環境造成破壞，打破原有生態系統的平衡性，破壞植被系統。水位下降后水循環系統也會受到影響，使得海洋水出現營養化的問題，導致湖泊面積大幅度縮小，則地面降水會呈現為持續減少的現象。地下水水位持續下降會造成地基下沉的問題，這主要是由于工程順序沒有按照施工流程進行。例如在埋設井管之前沒有抽水，在埋設完畢后才開始抽水作業，會使水位出現持續下降的現象。

2.3 地下水水位反復上升和下降

地下水頻繁上升和下降會使其出現波動的問題，無法保證建筑工程的穩定性，會導致地面塌陷問題的出現。這一現象會對巖土結構造成破壞，最終會由于多次膨脹和收縮而使巖土層出現變形的現象。巖土結構出現厚薄差異會直接影響其承載能力，穩定性能也會有所降低，并且在土層內部所包含的大量元素也會隨著變化和波動不斷流失，使土體出現解體或者松動的問題。

2.4 動水壓

當地下水處于平衡情況時，其不會出現較大的波動，如果周圍附近的環境條件沒有出現劇烈的波動，巖土工程建設也不會受到嚴重的影響。要想使地下水處于動態平衡的狀態，必須重視對地下水壓進行控制。地下水壓會受到各種不同因素的影響，主要因素為地表壓力波動和降水量變化。地表壓力之所以會出現波動，是由于在施工過程中地表會出現一定變化[4]。降水量會影響到地下水的水位情況，如果在較短的時間內出現大量降雨的現象，會給地下水壓造成最為直接的影響。如果沒有對地下水壓進行合理分析，在施工過程中會增加基坑突涌的出現幾率，在施工時會出現不透水層厚度不足的問題，從而使承壓水將地基底板沖開，出現基坑突涌。

3 巖土工程勘察設計與施工中水文地質問題處理措施

3.1 明確勘察目標和勘察任務

巖土勘察的內容較多，在進行勘查之前必須要明確勘察目標，這樣才能夠保證勘察數據的全面性，為工程設計提供重要的數據支持。通過勘察目標的制定，工作人員也能夠認識到自身的工作內容和職責。在制定目標時應當考慮到工程施工目標以及地質條件基本情況，確保勘察目標能夠引導巖土工程施工工作的有序進行。還應對勘察任務進行明確，否則工作人員在勘查過程中容易出現數據遺漏的問題。通過目標和任務的明確可以保證勘察數據的精準度，避免在巖土工程設計過程中出現不合理的現象，從而為之后工程建設活動的開展打下重要的數據基礎[5]。

3.2 加強對任務的分析

巖土工程勘察作業區域較為復雜，并且不同地區的地質條件有所差異，需要采取不同的勘察方式，因此必須對勘察任務實施重點分析，才能夠更加合理地選擇科學的勘察方法。在進行勘察作業之前，需要組織工作人員對勘察任務進行分析，明確水文地質問題的出現原因以及嚴重性。除此之外還應重視對歷史條件下地下水的變化情況進行收集，明確地下含水層的具體分布信息，在充分了解地下水情況之后展開勘察作業。當前現代化技術發展速度不斷加快，在對勘察任務進行分析時可以積極引用各種可視化技術，將地下水的變化情況直觀展示出來，確保能夠充分掌握水文地質的數據以及信息。

3.3 提高工作評價效果

巖土工程勘察的目的在于了解地質水文數據，要想保證勘察質量需要合理應用數據信息，才能夠充分發揮勘察數據的作用[6]。因此需要相關工作人員能夠對這些數據進行總結歸納分析，其對巖土工程建設所帶來的影響，深化表層信息的處理效果，是勘察作業的基礎任務。因此需要對巖土工程勘查實施準確評價，為了保證評價的效率和精準度，相關人員可以積極引進大數據技術，及時對勘查的數據信息進行分析，歸納出數據變化的規律，打造更加完善的勘察工作評價體系，為巖土工程施工活動開展提供重要技術支持。

3.4 積極使用新型勘察技術

巖土工程施工過程中需要使用到較多的勘察技術才能夠獲得更加精準的工程數據。隨著現代社會發展速度的不斷加快，科技水平有所提高，勘察技術也開始向智能化和現代化的方向發展，勘察時使用的設備類型也變得更為先進，提高了勘察工作的精準度。因此，在后續的勘察工作中，應當積極使用新型設備和技術，常用的勘察技術包括以下三種：①鉆探,鉆探是使用鉆機進行探查的技術類型，可以對地底的自然資源分布情況進行分析，獲取地層剖面的具體情況，能夠為實驗提供實體樣本[7],鉆探的精度和深度都較高，能夠對更為廣泛的范圍實施勘察,常用的鉆探設備為全液壓巖心鉆機,這一類鉆機能夠鉆透堅硬的地層，取樣更為方便，可以獲取巖石地層的具體參數,除此之外來選擇設備時也需要考慮所取樣品的形態，如土壤樣品、氣態樣品或者水樣等，都需要使用不同的設備進行勘察;②坑探,勘探技術在行業內也被稱為掘進或者井巷工作在巖土工程勘察過程中起著重要的作用，和鉆探工作進行比較該種方式的優點在于可以更加直接地對地質結構進行分析和觀察，所獲取的結果更加準確，方便相關人員進行素描,并且該方式不會受到其他因素的限制，能夠直接獲取原狀的巖土樣品，在大型原位測試工作中發揮著重要的作用,巖土工程施工過程中需要面臨較為復雜的地質環境，巖土層可能存在著斷層破碎帶、軟弱泥化夾層以及滑動面,但是該種方式也存在缺陷，需要使用的資金過多，時間過長;③物探,物探工作的全稱是地球物理勘探，對地球物理場的變化進行研究，通過變化情況分析地層巖土的性質以及地質構造[8],巖層在各個方面均存在不同程度差異，包括巖層密度、巖層彈性、巖層磁性以及導熱性能等，這會導致地球物理場出現一定的變化，通過對這些變化特征和原有地質資料實施綜合分析，可以推斷出地質的具體性狀，此勘探方式和鉆探相比較更加輕便，常用的方式為電法以及彈性波法。

3.5 重點對水文地質問題采取預防措施

在施工前需要對基坑開挖范圍內的水文地質條件進行分析，包括巖層性質、含水層以及隔水層各項參數，根據參數的歸納結果，制定合理的預防計劃。第一，對基坑深度和基坑厚度采取有效的管理控制措施，防止因基坑底部隔水層較薄而導致建筑物受到水流的侵蝕作用，保證建筑地基的整體穩定性；第二，降低水頭壓力，在基坑附近安裝相應的排水設備，對地下水位進行有效控制；第三，加強地面加固硬化處理效果，保證排水要求能夠被有效落實，讓基坑和基坑附近保持合理的落差。為了提高排水效率、減少下滲問題，應當將基坑附近的地下水位進行抬升處理，能夠有效防止因下陷而引起的土質疏松問題[9]；第四，針對建筑物周邊做好排水補水。如果地下水被大量抽取，會導致其水位出現下降的現象，下降幅度過大會導致地面出現沉降問題，嚴重時地面甚至會塌陷，給工程施工帶來了嚴重安全隱患和質量隱患。

3.6 采取風險管理模式

在進行巖土工程勘察設計的過程中應當選擇合理的管理手段，這樣才能夠保證勘察工作和施工活動的有序進行。根據巖土工程施工時水文地質問題的具體情況來看應當選擇風險管理模式，可以準確預估出水文地質問題所帶來的危害以及風險。風險管理是項目管理過程中的重點方式之一，能夠針對風險因素進行識別和評估，風險管理措施的制定提供重要的數據基礎。風險管理在實際應用過程中取得了良好的效果，有效降低了風險事件的發生幾率，規避了風險因素。風險管理包括三個要點，分別為識別風險、風險控制和規避風險，相關管理人員需要正確認識風險管理的應用要點，合理應用風險控制措施，充分發揮風險管理的優勢和作用。風險因素的識別也極其重要，是制定風險控制策略的關鍵方式，相關人員需要結合內部環境和外部環境，對風險因素進行明確[10]。根據巖土工程勘察設計的內容進行分析，主要的風險因素為地下水，對地下水產生的影響進行歸納，按照嚴重程度大小排序，之后采取針對性的預防措施。

4 結束語

針對工程項目而言，水文地質巖土工程勘察設計以及施工具有系統性和綜合性的特點，是工程設計之前的重點環節。工程建設規模較大，工程建設質量、進度會受到較多因素的影響，其中地形條件、水文條件以及地質條件是影響工程建設的基礎因素。相關人員需要認識到水文地質巖土勘察設計工作和施工的重要性，并分析地下水水位上升、地下水水位下降、地下水水位反復上升下降以及動水壓所帶來的問題。要想保證巖土工程施工的有序性，應當明確勘察目標和勘察任務，加強對任務的分析，提高工作評價效果，積極使用新型勘察技術。在今后的工作中，施工企業也要加強對勘察人員的管理，打造高素質的勘察工作隊伍，以此為水文地質巖土勘察設計與施工活動的開展提供重要的人力支持。

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