李青華（福建省現(xiàn)代工程勘察院）

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巖土工程勘察中水文地質(zhì)問題及解決措施

李青華（福建省現(xiàn)代工程勘察院）

在巖土工程勘察過程中，水文地質(zhì)研究工作非常重要，大大提升了建筑工程的安全性和穩(wěn)定性。本文主要從地下水作用對(duì)巖土工程的影響入手，并以某國際廣場(chǎng)工程為例，重點(diǎn)對(duì)巖土水文勘察中存在的問題、勘察方式、要求及評(píng)價(jià)要點(diǎn)進(jìn)行了分析，希望給行業(yè)相關(guān)人士一定的參考和借鑒。

巖土工程；勘察；水文地質(zhì)

1　引言

近年來，巖土工程勘察中的水文地質(zhì)問題一直備受關(guān)注。地下水不僅是巖土體的重要組成部分，還會(huì)對(duì)巖土體工程的特性產(chǎn)生直接影響，從而對(duì)建筑工程的耐久性和穩(wěn)定性產(chǎn)生一定影響。然而在實(shí)際操作過程中，水文地質(zhì)勘察工作極易被人們忽略，所謂的水文地質(zhì)勘察工作大多浮于表面，給巖土工程質(zhì)量埋下巨大隱患。

2　巖土水文勘察中存在的問題

2.1缺乏必要的勘察依據(jù)

就目前而言，部分勘察單位和相關(guān)技術(shù)人員并未對(duì)巖土水文勘察工作的重要性予以充分的認(rèn)識(shí)。因此，在具體勘察過程中，也沒有對(duì)建筑工程的特點(diǎn)與當(dāng)?shù)氐匦蔚孛驳慕Y(jié)合情況予以考慮，這就給后期的巖土水文勘察工作帶來巨大影響。

2.2勘察報(bào)告質(zhì)量較低

在對(duì)勘察報(bào)告進(jìn)行編制的過程中，部分勘察單位和勘察人員未對(duì)勘察結(jié)果和數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析和研究，其勘察質(zhì)量也無法得到保證，這就大大降低了勘察單位提供的勘察報(bào)告的質(zhì)量，有些報(bào)告甚至出現(xiàn)不合格情況，對(duì)建筑施工方案的設(shè)計(jì)起不到任何作用。

2.3無法客觀的反映實(shí)際情況

在很多勘察報(bào)告中，存在大量空話和套話，實(shí)際勘察內(nèi)容不足。此外，在勘察報(bào)告中也無法體現(xiàn)基本的理論知識(shí)和邏輯思維能力，缺乏對(duì)實(shí)際地質(zhì)情況的分析和研究。

3　巖土工程勘察中水文地質(zhì)重要問題

3.1地下水水位變化造成的影響分析

（1）地下水上升的影響。在氣溫、降水以及總體巖性和水層結(jié)構(gòu)等不同因素的影響下，再加上一些施工、灌溉等人為因素，極易誘發(fā)潛水位上升的狀況，帶來巨大危害。具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：①土壤沼澤化嚴(yán)重，加大了地下水對(duì)建筑物的腐蝕作用；②引發(fā)泥石流、滑坡以及巖土體崩塌等地質(zhì)災(zāi)害；③引發(fā)建筑物出現(xiàn)失穩(wěn)、地下室充水淹沒等情況。

（2）地下水下降的影響。人為的采礦、灌溉等因素是導(dǎo)致地下水下降的主要原因。此外，在河流上游興修水壩、水庫等極易導(dǎo)致河流地下水嚴(yán)重不足，造成地下水位下降，引發(fā)嚴(yán)重后果，具體可以表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：①土地干裂，地面出現(xiàn)下沉情況；②引發(fā)水質(zhì)下降、水源枯竭等環(huán)境問題。

3.2地下水動(dòng)力作用的影響

當(dāng)?shù)叵滤畡?dòng)力作用處于天然狀態(tài)時(shí)，不會(huì)對(duì)巖土工程造成一定影響。但是如果在人為因素的作用下，地下水會(huì)形成比較大的動(dòng)力作用，且缺乏規(guī)律性，極易引發(fā)流砂和基坑突涌等嚴(yán)重事故，大大降低了巖土工程的施工質(zhì)量。此外，地下水的動(dòng)力作用極易導(dǎo)致邊坡失衡的情況出現(xiàn)，對(duì)邊坡的穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響。

3.3對(duì)滲透系數(shù)進(jìn)行測(cè)定

在對(duì)降水方法進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)時(shí)，巖土層的滲透系數(shù)是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的參數(shù)，其對(duì)降水方法的選擇和降水工程的設(shè)計(jì)具有直接影響，并最終對(duì)降水效果產(chǎn)生影響。具體說來，工程中滲透系數(shù)的測(cè)定主要可以分為兩種方式：①在室內(nèi)對(duì)原狀土樣進(jìn)行滲透試驗(yàn)，該種方法具有成本低、周期短等優(yōu)勢(shì)，但也存在一定的局限性；②在野外進(jìn)行抽水試驗(yàn)，完成滲透系數(shù)的計(jì)算，該種方式成本高、周期等，但能夠?qū)r層信息予以真實(shí)反映。

4　勘察要求

4.1高度重視工程勘察中水文地質(zhì)參數(shù)的測(cè)定工作

（1）對(duì)地下水位進(jìn)行測(cè)定。在具體地質(zhì)勘察過程中，凡是遇到含水地層時(shí)都均對(duì)其地下水位進(jìn)行測(cè)定。其中，對(duì)靜止水位的測(cè)定需要具備一段穩(wěn)定的時(shí)間，具體時(shí)間長(zhǎng)短則依據(jù)含水層的滲透性來加以確定。當(dāng)使用泥漿進(jìn)行鉆進(jìn)時(shí)，對(duì)水位進(jìn)行測(cè)定之前，應(yīng)對(duì)測(cè)水管進(jìn)行洗孔或者打入含水層0.2m之后再予以測(cè)量。對(duì)多層含水層的水位進(jìn)行測(cè)量的過程中，還需要采取相應(yīng)的止水措施，將其與其他含水層進(jìn)行分離。

（2）在對(duì)地下水流進(jìn)行測(cè)定的過程中，可以采用幾何法，并對(duì)各個(gè)孔內(nèi)的水位進(jìn)行測(cè)定，以便對(duì)地下水的流向加以確定。在對(duì)地下水流速進(jìn)行測(cè)定的過程中，可以使用充電法或者批示劑法。

（3）在進(jìn)行抽水試驗(yàn)的過程中，可依據(jù)滲透系統(tǒng)的應(yīng)用范圍對(duì)抽水試驗(yàn)的方法加以選擇。在具體操作過程中，應(yīng)進(jìn)行三次降深操作，其中最大降深應(yīng)與工程設(shè)計(jì)地下水位的降深標(biāo)高相接近。而在對(duì)水位進(jìn)行測(cè)量的過程中，前后使用方法應(yīng)保持一致，當(dāng)涌水量、動(dòng)水位與時(shí)間三者的關(guān)系在一定時(shí)間范圍內(nèi)沒有持續(xù)的上升或者下降時(shí)，則認(rèn)為已經(jīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。抽水試驗(yàn)結(jié)束之后，應(yīng)對(duì)水位進(jìn)行恢復(fù)量測(cè)。

4.2勘查具體要求

具體來說，需要做到以下幾個(gè)方面：①對(duì)不同類型的地下水進(jìn)行分析，這也是巖土工程勘察的重點(diǎn)內(nèi)容，研究其對(duì)巖土和建筑工程產(chǎn)生的影響，并有針對(duì)性的提出一系列解決措施；②獲取全面、客觀、真實(shí)的實(shí)際材料，巖土工程的勘察工作只有建立在數(shù)據(jù)、資料的客觀性和真實(shí)性的基礎(chǔ)上，并與巖土工程的地基特點(diǎn)和實(shí)際施工情況相結(jié)合，才能發(fā)現(xiàn)存在的水文地質(zhì)問題，從而提出合理、有效的預(yù)防措施；③綜合分析，合理評(píng)估，做到點(diǎn)面上與時(shí)空上的緊密結(jié)合，并將區(qū)間性與區(qū)域性、特殊性與普遍性、暫時(shí)性與永久性進(jìn)行合理區(qū)分，從而進(jìn)行有效的信息推導(dǎo)和演算評(píng)估。

4.3巖土勘察水文地質(zhì)問題分析評(píng)價(jià)要點(diǎn)

4.3.1侵（腐）蝕性評(píng)價(jià)

對(duì)巖土體的水理性質(zhì)指標(biāo)及其干、濕效應(yīng)的分析研究予以重點(diǎn)關(guān)注，具體則表現(xiàn)為巖土體的濕陷、收縮和軟化作用。眾所周知，巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)，尤其是水理性質(zhì)不僅會(huì)對(duì)地基與邊坡的變形程度和強(qiáng)度產(chǎn)生一定影響，還大大降低了建筑工程的穩(wěn)定性。膨脹收縮性能指的是巖土體在膨脹和收縮過程中對(duì)工程項(xiàng)目造成的影響，具體包含膨脹率、收縮率以及收縮系數(shù)等方面。軟化性特征指的是部分巖土體在地下水的長(zhǎng)期作用下，出現(xiàn)了明顯軟化的狀態(tài)。

4.3.2滲流穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

在對(duì)滲流穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，需要對(duì)水文地質(zhì)參數(shù)、巖土體性質(zhì)以及工程施工的實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行，特別需要對(duì)管涌、流土以及突涌產(chǎn)生的條件進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。同時(shí)對(duì)要素以及臨界水力比降進(jìn)行判別，并有針對(duì)性的提出了一系列解決措施。

5　某建筑工程勘察水文地質(zhì)評(píng)價(jià)實(shí)例

某鞋都片區(qū)改建項(xiàng)目為舊城改建項(xiàng)目，本項(xiàng)目共分9個(gè)地塊，本次提供的工程項(xiàng)目為D-4地塊。D-4地塊共4棟主樓，編號(hào)為1～4#樓，均為11層的住宅樓，高34.9m，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，擬采用樁基礎(chǔ)，設(shè)一層地下室；裙樓1～2層，高4.8～7.9m，框架結(jié)構(gòu)，商業(yè)用房。本工程用地面積16973.21m2，總建筑面積33982.39m2，建筑占地面積4612.28m2，地下室面積8305.22m2，整個(gè)地下室連成一體。

5.1地表水

擬建場(chǎng)地屬?zèng)_海積平原地貌，為居民區(qū)，現(xiàn)已拆遷。場(chǎng)地內(nèi)未見地表水。

5.2地下水類型及其賦存條件

擬建場(chǎng)地內(nèi)的地下水主要分為第四系的孔隙水和基巖裂隙水兩大類。第四系孔隙水主要在中砂及卵石層的孔隙中賦存，在基巖裂隙水則在巖石風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙中賦存。其中，中砂以及卵石層屬于強(qiáng)透水層，水量比較豐富，屬于承壓水范疇。

基巖風(fēng)化孔隙水則主要在強(qiáng)風(fēng)化巖以及中風(fēng)化巖的裂隙中賦存，且其滲透性受到裂隙的性質(zhì)及發(fā)育程度影響較大。其中，裂隙發(fā)育以及節(jié)理密集的地帶具有較強(qiáng)的透水性，裂隙泥質(zhì)充填或者不發(fā)育地帶的透水性較弱，水量也相對(duì)貧乏。表層的雜填土層也屬于弱透水層，且水位變化受季節(jié)影響較大，總體水量不大。淤泥質(zhì)土及粉質(zhì)黏土屬于弱透水層，水量貧乏。

大氣降水以及側(cè)向含水層的補(bǔ)給成為本文中擬建場(chǎng)地內(nèi)地下水的主要倆預(yù)案，其主要是通過側(cè)向含水層徑流進(jìn)行排泄的。在本次勘察期間，擬建場(chǎng)地區(qū)域處于豐水期，測(cè)得場(chǎng)地內(nèi)的第四系地下水的初見水位埋深為0.5～3.3m，穩(wěn)定水位埋深為0.5～3.4。據(jù)權(quán)威數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，擬建場(chǎng)地的地下水位變化幅度通常為1.00左右，為此，在對(duì)擬建場(chǎng)地常年最高水位的設(shè)計(jì)過程中，可以將其定位室外地面標(biāo)高下0.5m左右為宜。

為了能夠?qū)?chǎng)地內(nèi)各層地下水的初見水位、穩(wěn)定水位以及承壓水水頭進(jìn)行充分了解，還需要在場(chǎng)地內(nèi)選擇兩個(gè)鉆孔，并依據(jù)以下方式對(duì)其水位分層進(jìn)行測(cè)量。具體步驟如下：①干鉆施工，對(duì)初見水位進(jìn)行量取，并鉆至粉質(zhì)粘土或者淤泥0.5m時(shí)，穩(wěn)定24h之后，對(duì)穩(wěn)定水位進(jìn)行量??；②采用套管跟進(jìn)模式，在套管進(jìn)入淤泥或者粉質(zhì)粘土1.0m時(shí)，將孔內(nèi)積水抽干，再運(yùn)用干鉆進(jìn)行施工，鉆至中砂1.0m時(shí)，停止施工，穩(wěn)定24h之后，對(duì)穩(wěn)定水位進(jìn)行量取。測(cè)量結(jié)果詳見表1。

表1　地下水水位測(cè)量成果表

5.3滲透系數(shù)

本次勘察的抽水試驗(yàn)是在中砂層進(jìn)行的承壓非完整井單孔穩(wěn)定試驗(yàn)，其抽水試驗(yàn)滲透系數(shù)計(jì)算公式：

k=0.366Q（lg1.6·l/rw）/（l·sw）

計(jì)算中砂的滲透系數(shù)分別為k=1.15×10-2cm/s。

表2　抽水試驗(yàn)成果表

依據(jù)地區(qū)工程經(jīng)驗(yàn)及本次土工試驗(yàn)資料分析，擬建場(chǎng)地內(nèi)基坑影響范圍內(nèi)各地層滲透系數(shù)詳見表3。

表3　各主要土層滲透系數(shù)表

5.4地下水的腐蝕性

根據(jù)本次勘察的結(jié)果和相近地段的工程經(jīng)驗(yàn)對(duì)擬建場(chǎng)地的環(huán)境水類型進(jìn)行確定。經(jīng)過計(jì)算得出，擬建產(chǎn)地環(huán)境水類型為Ⅱ類，受地層滲透影響為A類。在本次勘察過程中，分別在ZK254、ZK288孔中抽取一組地下水樣進(jìn)行分析，并依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）2009版的相關(guān)規(guī)定對(duì)地下水的腐蝕性進(jìn)行判別。從評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出，擬建場(chǎng)地地下水對(duì)建筑混凝土結(jié)構(gòu)具有較弱的腐蝕性，且在干濕交替狀態(tài)下，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有較弱的腐蝕性，而在較濕的環(huán)境中，則對(duì)鋼筋具有輕微的腐蝕性，對(duì)整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)具有中腐蝕性，為此應(yīng)采取相應(yīng)措施加以保護(hù)。

6　結(jié)語

總而言之，巖土工程勘察過程中，除了需要運(yùn)用科學(xué)的方法對(duì)各類水文地質(zhì)問題有關(guān)參數(shù)進(jìn)行勘測(cè)之外，還需要對(duì)其實(shí)用價(jià)值進(jìn)行全面、真實(shí)、客觀的評(píng)價(jià)。本文重點(diǎn)對(duì)地下水位及巖土滲透系數(shù)的勘察和測(cè)定進(jìn)行了描述，希望能給后期類似工程場(chǎng)地的勘察和建設(shè)帶來一定的借鑒。

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2016-4-10

TU42

A

2095-2066（2016）13-0110-02