巖土工程勘察設計與施工中水文地質問題探析

文／郭從崇 中鐵四院集團南寧勘察設計院有限公司 廣西南寧 530003

引言：

隨著經濟的發展，我國對工程開發和建設日趨重視。當下，巖土工程不僅規模龐大，而且數量持續增加，面對巖土工程所存在的問題，如何改善并解決潛在隱患，已經成為建筑企業關注的重點。在巖土施工過程中，勘察設計和改善水文地質環境，一直是施工單位討論的課題。因此，研究此項課題，具有十分重要的意義。

1.開展巖土工程勘察工作的基本內容及注意要點

在巖土工程地質勘察過程中，對建筑項目、地質工程環境深入調查，是推動工程作業有序開展的根本要素。這要求調查者運用相關技術手段，深入挖取地下土層結構，獲取準確數據信息，同時，要對所收集到的數據信息做檢測和分析，并把分析結果定為建設項目最終參考值。在巖土工程地質勘察過程中，項目經理要對地形地勢和水文條件做良好分析，確保施工作業不受當地環境的影響，保證工程高質量完成。巖土勘察是工程設計和施工前的必要準備，要求技術人員運用特定技術手段和技術方式，對施工地點準確勘測，根據所勘測的清晰地質和水文狀況，分析地基承載力、地下水性質以及地下水位變化特征，同時，分析施工所處季節天氣狀況和降水量等情況，為工作開展提供科學的理論依據。巖土施工作業會受到前期勘察工作的影響，如果未做到位，沒有準確掌握地質和水文情況，會為后續施工作業埋下隱患，嚴重的情況下會直接導致后續施工暫停，無法保證施工質量和建筑穩定性，造成人員傷亡或企業經濟損失，因此，前期做好巖土勘察工作，打好地基，可為后續作業順利開展提供保障[1]。

2.解決方案

勘察工作會直接影響到巖土工程施工作業進度和項目未來發展方向、實施策略，因此，監測水文地質環境是開展工程之前需要掌握的必然要素，需要全面把握地理環境和當地氣候，才可針對環境制定合理的巖土工程開展計劃，保證方案的實施。所以，相關人員要熟練掌握勘察設計流程和施工程序，具體問題具體分析，避免因勘察不足而造成施工問題，影響巖土施工效果和建筑質量。具體要點如下所述：

2.1 對勘察任務予以確定

在開展此項工作前，需要完成多項準備工作，首先，應該制定任務目標，了解需要注意的點，通過這種方式，獲取完整的勘察數據，為后續作業的開展奠定堅實的基礎。工作人員可以通過制定具體的勘察目標，對職責和任務加以明確，同時，將施工內容和工程所在地區的地質條件作為依據，確定目標的大致內容，確保工程施工可以按照目標實施。此外，還要明確勘察任務，制定勘察環節，保證數據的真實性和全面性，對巖土工程施工設計有重要的引導意義，為工程建設施工提供數據支持。

在勘察目標和具體工作任務確定后，調查者應對勘察任務做全面的分析，因巖土工程施工區域較為復雜，地形地勢、地表都各不相同，所以勘察員要針對不同城市地底采取不同的勘察方式，確保勘察數據具備科學性和精準性。同時，勘察者要依據工程項目重難點，探究哪種方式更適合巖土工程施工作業及當地水文地質特征。此外，技術人員還應重視當地地下水水位的變化情況，運用科學技術查詢相關信息，在明確各項信息的基礎上，更好開展后續作業。隨著科學技術的發展，巖土工程的勘察任務相較于之前較為簡單，勘察者可使用現代化技術，如遙感技術、GPS 技術等，使任務所在地的各項信息被充分展示，便于后續數據分析和巖土工程施工作業的開展[2]。

2.2 巖土地下水位變化的影響及防治措施

2.2.1 地下水位上升

在查閱相關資料后得知，地下水的流動性極強，且會受到多種因素的影響，其中，天氣的影響最為嚴重，如雨水多的時期，地下水位會高于雨水少的時期，反之則亦然。除此之外，巖土性質對地下水位的影響同樣不容忽視。進而對巖土工程整體施工造成重大影響，其中最大的影響如下：在混凝土被灌注到地下時，可能會在各種因素的影響下老化，導致地基承載力直線下降，無法保障工程質量。故在作業階段，勘察者應根據地下水位上升情況，對整體工程的影響狀況做全面分析，并制定針對性措施。

2.2.2 地下水位下降

我國幅員遼闊，地廣人多，巖土工程施工會受到地下水位上升的影響，也會受到地下水位下降的影響，像我國西北地區和新疆等地區都有嚴重缺水現象，降雨量不足，導致地表水不足，從而使得地下水位下降。地下水位下降會嚴重影響巖土層的土質結構，進而對整體工程的施工質量造成影響。此外，在具體施工中，有時地下水位下降是人為原因導致，許多工廠在生產過程中因缺水緣故或其他原因，會大量抽取地下水，這也使得地下水位下降，造成附近水源稀少的情況，從而破壞當地水資源環境，不利于土地的開發和再利用，進而增加了巖土工程團隊在勘察設計和具體作業時的難度。

2.2.3 地下水位浮動

此外，地下水位還會呈現頻繁上升或下降的情況，地下水位波動問題也會使得工程質量無法確保，建筑的穩定性能無法實現，嚴重的還會造成地面塌陷。而且地下水位反復升降會使土質因膨脹或收縮而產生各類問題，其中，變形尤為嚴重，巖土結構也會隨之遭到破壞。實踐結果表明，地面承載能力，與巖土結構的厚度息息相關，簡言之，就是巖土結構越厚，地面承載能力越強，建筑越穩定。與此同時，在地下水位上升或下降，會導致土層內部的元素發生變化，若元素大量流失，容易使土質的強度降低，若持續下降，甚至會引發土體瓦解的問題。

2.2.4 水動壓

在地下水位未出現較大變化的情況下，周邊環境亦會保持穩定，此時，工程施工不會被外界因素過多影響，為此，需要采取合適的措施，使地下水始終保持穩定的狀態。通常情況下，引發地下水壓變化的原因如下：受到地表壓力波動和降水量變化等因素的影響，在施工過程中，地表會由于承載重量而發生一定的變動，進而會使地表壓力造成波動。其次，各地方降水量不同也是影響地下水位變化的主要因素。在夏季和秋季，因降水量集中，雨量較大，地面短時間內過多積水會給地下水壓造成壓力，使得地下水過于集中，水位升高。因此，在施工單位開展施工作業時，施工人員要對地下水壓進行合理分析，關注不透水層厚度問題，減少承壓水對地基底板的沖擊，盡可能避免問題。

在巖土工程勘察設計和施工中，水文地質的變化將會直接影響到整個工程進展情況和工程整體質量，然而，水文地質條件，無法從根本上改變，具有隨機性的特點，沒有任何規律可循，且一旦形成某種跡象，導致水資源結構發生變化，憑人力是無法逆轉的。例如，在施工過程中，巖土結構發生改變，如地表發生斷裂，使建筑物質量受到不利影響，同時，還會威脅作業人員的生命安全。因此，技術人員在勘察過程時，應該注意以下情況：地下水位增加。在該水位超過平常值時，原本堅硬的土質結構會變得更加松軟，且具有彈性，其強度會持續下降，承載能力不足，導致巖層下沉的概率大幅度增加，上方建筑會因此而沉積。地下水位下降。在發生此類現象時，巖土結構的硬度會增加，而地基會隨之下降，導致建筑物表層被破壞，造成建筑物損毀，導致巖土工程的整體施工安全和質量出現問題，不利于建筑企業開展工程作業。

因此，技術人員在實際水文地質勘察中，要注意地下水位變化，注意巖層結構的變化，通過對巖土層含水量的增加或減少，確定此時土層結構。例如，定期對地下水取樣檢測，根據檢測結果分析土層結構的穩定性，一旦發現地下水過少，巖土結構較為堅固時，應積極從其他區域調取地下水，彌補含水量不足問題。當發現地下水過于充足時，可采取抽取地下水方式來保證混凝土鋼筋的完好無損，不被侵蝕。而開展檢測和分析工作，可獲得客觀真實的數據，利用該數據，有助于建設單位明確地下水位的實際情況，若發現異常，則及時處理，以降低問題發生的概率[3]。

2.3 檢測巖土地下水性做及時補治措施

技術人員在對巖土工程進行實際勘察過程中，檢測水的性質尤為關鍵，如pH 值、軟硬度等，在獲得準確的數據后，可以幫助建設者對土質結構所需采取的施工方案帶來建設性的意見，降低施工過程中的風險程度。故相關單位在施工開始前，應做好相關的分析工作，對水位、水性和巖土層結構的各類情況加以把握，及時發現并采取預防措施，降低問題的發生概率，為后續建筑工程的開發，創造有利的條件。其中，檢測要點如下：（1）在工程施工開始前，工作人員需要采取現代勘察技術，對基坑所處位置的水文地質條件予以檢測，具體方法以抽樣檢測和數據分析為主。其中，巖層、含水層和隔水層是樣本，在檢測后，即可獲得各項參數，將其作為依據，完成預防措施的制定。（2）管理者要制定科學具體的基坑深度和厚度控制措施，防止地下水對工程地基的穩定性造成不利影響，具體表現為地下水位上升，會導致基坑底部隔水層因水流侵蝕而無法保持原有的作用。（3）要在基坑附近安裝排水設備，確保有效調節地下水位變化情況，以避免地下水位上升或下降對整體建筑地基造成不良影響，從而降低水頭壓力。第三，為保障排水工作能夠有效落實，要加強對地面的硬化處理，保證基坑和基坑附近的落差科學設置，確保工程地基的穩固性能。施工者在開展基坑作業時，要適當抬高基坑附近的地下水位，提高排水率，解決下滲問題，避免因土層下陷。第四，加強對工程所在地的排水和補水處理，若地下水被大量使用，會導致水位下降問題的出現，地面沉降問題發生的概率會隨之提升，若不及時予以處理，甚至會引發地表陷落，導致工程質量受到威脅。因此，施工者要做好周邊水資源的處理工作，準備排水、補水設施和充足水源，確保工程施工中不受水位變化影響。第五，建設者要研究施工場地及周邊情況的水性條件，并調取近些年水性變化情況，分析變化原因，對未來水性變化有所預測，并分析水性的變化會給工程帶來哪些影響，針對具體問題做具體探究，從而找出科學合理的解決方案，從水文地質根本條件上解決工程施工問題，確保巖土工程項目穩定開展，穩步實施[4]。

2.4 運用新型科技開展勘察工作

在巖土工程施工階段，勘察技術的運用至關重要，關系到數據準確性。隨著社會主義現代化的進展和科學技術水平的提高，巖土勘察技術逐漸朝著智能化的方向發展，諸多先進設備的應用，使工作效率和精確度均顯著上升。為此，在今后工作中，施工單位必須重視先進設備和技術的運用，為勘察質量的提升，奠定堅實的基礎。目前常見的勘察技術包括三大種類：第一，鉆探。借助鉆機，開展勘察的技術，就是所謂的鉆探技術。此項技術可以分析工程所在地的自然資源分布情況，同時，對地層表面加以剖析，滿足實驗檢測的樣本要求。在查閱資料后得知，全液壓巖心鉆機是當前應用最為廣泛的設備，該機器的鉆探能力非常強，可以鉆入地層，獲取各類樣本。在設備選擇過程中，不僅要關注設備的性能，還要對樣本形態予以強調，比如：土壤、氣態和水樣品等，它們的形態各不相同，因此，需要使用者采用不同的設備進行勘察。第二，坑探?？犹郊夹g在巖土工程勘察過程中起著重要作用，它也被業內稱為掘進或者井巷。和鉆探工作相比，坑探工作的優勢在于分析地質結構，檢測結果十分準確，可以為工作人員素描提供數據支持。并且，與其他方法相比，該方法的適應性非常強，不易被其他因素所影響，能夠獲取最真實的樣本，同時，在大型原位測試中，該設備的作用亦十分突出。有時因地質環境復雜，故造成巖土施工困難，當巖土層出現斷層破碎或軟弱、泥化或有滑動面時，使用坑探技術也會存在缺陷，此時所需施工時間過長，造成資金損耗過大。第三，物探。物探即地球物理勘探，此項技術需要研究地球物理場，在分析巖土性質和地質構造的基礎上，確定土層實際變化情況，由于巖層之間存在較大的差異，如巖層密度、彈性、磁性以及熱導性能等，導致物理場出現一定的變化。物探工作可以幫助調查者，分析上述特征和地質情況，在此基礎上，對地質具體性狀予以明確，且十分輕便，物探常使用的方法是電法和彈性波法[5]。

2.5 做好風險管控，提前預估風險

為保證勘探工作和巖層施工活動有序進行，調查者應選用科學合理的調查手段來對巖土工程進行勘察設計，在進行作業前，應該選用風險管理模式，準確預估出水文地質中存在的隱患因素，及可能發生的風險性能。風險管理是眾多工程項目管理中的重中之重，能夠提前對工程風險因素進行預判和分析，評估出風險指數，并根據相關數據制定具體風險管控措施。近些年風險管理制度的應用，已經取得了顯著的成效，使隱患發生概率大幅度下降，有利于控制風險隱患。風險管理主要分為三大方面，分別是識別風險、風險管控、規避風險。施工人員要正確認識風險管理的作用，采用科學合理的管控舉措，充分發揮風險管理的優勢，同時，要結合內外部環境，根據以往相關經驗和當前面臨的具體問題，明確風險發生因素，并制定具備針對性的風險管控措施。在巖土工程勘察設計時，主要風險因素為地下水。地下水包括地下水位的上升、下降和地下水性質的變化，勘察者要對其進行全面分析，做出風險預估評價，并按照風險程度等級，確定相關的解決措施和施工方案。

2.6 建立工作評價制度，提高作業效率

施工單位要想確保勘察隊伍對巖土工程勘察的過程中所得到數據信息科學準確，可以真正在之后的施工作業中發揮作用，就需要建立科學的工作評價制度。勘察工作對巖土工程建設施工、整體工作進展都有非常重要的影響，只有相關技術人員在勘察時能夠將所收集到的數據做全面總結、歸納分析，深入巖土表層進行數據采集并加工處理，才能促進后期建筑作業順利開展。因此，管理者應對工程施工前期的勘察工作實行評價比分。評分制度是確?？辈旃ぷ鞲咝нM行、精準進展的保證，同時也提高了技術人員工作的積極性，促使其養成認真負責的工作態度。相關技術人員在利用大數據技術進行勘察地下時，可將所觀察到的數據整理研究，找出數據規律，進而完善勘察工作整體評估體系，用技術帶動施工作業的進展，保證施工效果良好，為施工單位創下良好聲譽，推動企業發展[6]。

水文地質是巖土工程項目建設與開發所需關注的重要因素，需要勘察者根據當地環境進行系統性和綜合性分析評價。在現實施工中，由于巖土工程施工規模較大，施工周期較長，所以，在施工期間，工程質量和施工效率會被多種因素所限制，影響最為嚴重的因素有如下幾種：第一，地形；第二，水源條件；第三，地勢。因此，技術人員需要重視水源和地質條件對工程質量的影響，并將其作為勘察設計的重點，定期監測地下水位和水性變化等相關因素，才能盡可能確保工程項目穩定開展。

結語：

項目勘察員和施工者為確保巖土工程施工順利落實，應該在明確工作任務的前提下，分解任務目標，制定勘察任務計劃表和具體的勘察流程設計，同時，在勘察過程中，要使用新型科技，提升巖土勘察設計的精準性和科學性，使所抽樣檢測的數據可以為實際工程開展所使用。在后續作業階段，施工單位應采取多元化的培訓手段，對勘察人員進行培訓，使其各項能力顯著提升，打造具備綜合素質和高專業水平的人才隊伍，進而為巖土工程項目的水文地質勘察工作和后續施工提供良好的人力助手。