李發(fā)艷

(華設(shè)設(shè)計集團股份有限公司 江蘇南京 210014)

在工程建設(shè)過程中，地下水會對整個工程的質(zhì)量與穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響。因此，在勘察過程中，勘察單位應(yīng)對地下水的具體情況實施勘察，確?？辈鞙蚀_性，為工程施工奠定基礎(chǔ)。

1 地下水的分類與性質(zhì)

1.1 地下水的分類

以埋藏條件為依據(jù)，可以將地下水分成承壓水、潛水與飽氣帶水；以含水介質(zhì)為依據(jù)，可以將地下水分成巖溶水、裂隙水與孔隙水。在我國巖土工程勘察過程中，承壓水和潛水是最主要的研究對象。圖1 為某地下水分布圖。

圖1 地下水分布示意圖

1.2 地下水的性質(zhì)

1.2.1 物理性質(zhì)

地下水的物理性質(zhì)主要為放射性 、導(dǎo)電性、溫度、比重以及顏色等。地下水的溫度主要受埋藏深度、大氣溫度等環(huán)境因素的影響，在外界環(huán)境變化過程中，其溫度也會發(fā)生變化。通常情況下，純凈的地下水為無味、無色的，當溫度為49 ℃時，其透明度較好、比重為1，既不存在放射性也不存在導(dǎo)電性。

1.2.2 化學(xué)性質(zhì)通常情況下，地下水包含各種化學(xué)物質(zhì)，其不但包含H2O，還含有膠體、氣體、微生物、同位素成分、有機物以及離子等，這些物質(zhì)使地下水展現(xiàn)出不同化學(xué)性質(zhì)。在巖土工程中，地下水的化學(xué)作用主要有脫銷作用、陽離子交替吸附作用、蒸發(fā)濃縮作用以及溶濾作用等。

2 巖土工程中地下水的危害

2.1 地下水上升的危害

當巖土工程所處地區(qū)地下水較為活躍時，其地下水活動會相對較為頻繁，出現(xiàn)上升的情況，進而對巖土工程產(chǎn)生較大的影響。在地下水位上升過程中，可能會使巖土工程基礎(chǔ)出現(xiàn)鹽漬化、土壤軟化等問題，不但會使建筑和巖土工程的穩(wěn)定性受到影響，還會使巖土工程被腐蝕，影響工程的使用壽命。與此同時，在地下水位上升時，還可能出現(xiàn)邊坡土體塌方的問題，導(dǎo)致工程基礎(chǔ)上浮，甚至出現(xiàn)基礎(chǔ)滲水的情況，不利于工程整體質(zhì)量的控制。由于建筑物的地下室與地層最為接近，因此，當基礎(chǔ)出現(xiàn)滲水問題時，可能會使地下室出現(xiàn)各種質(zhì)量問題，造成不必要的經(jīng)濟損失。除此之外，地下水不斷上升和下降的過程中，會導(dǎo)致巖土工程出現(xiàn)水土流失，不但會使巖土和建筑工程使用風(fēng)險進一步增加，還會對業(yè)主生命財產(chǎn)安全造成影響。

2.2 地下水下降的危害

在地下水位下降過程中，會使工程的穩(wěn)定性受到影響，導(dǎo)致其使用壽命縮短，因此，在勘察過程中，應(yīng)以工程所處地區(qū)實際情況為依據(jù)，對其地下水下降情況進行分析[1]。例如：當工程所在地為我國東南部地區(qū)時，地下水位的變化會呈現(xiàn)出季節(jié)性的特點，在7～8月份，其降雨量相對較多，此時，地下水位會升高，當1月、11 月和12 月降水較少時，其地下水位會下降。在地下水位下降過程中，可能會使巖土工程基礎(chǔ)出現(xiàn)流失，進而導(dǎo)致路面出現(xiàn)沉降等問題；與此同時，在地下水位下降時，巖土的膨脹收縮度還會隨之增加，產(chǎn)生地裂等問題，導(dǎo)致巖土工程基礎(chǔ)被破壞，進而使工程穩(wěn)定性受到影響。

2.3 地下水壓力的危害

通常情況下，地下水的壓力相對較為平衡，不會產(chǎn)生較大的變化，但是，在對工程進行施工時，可能會使基礎(chǔ)周邊的環(huán)境產(chǎn)生變化，進而使地下水平衡狀態(tài)被打破。在地下水壓力的影響下，可能會出現(xiàn)流沙、基坑突擁等問題如圖2 所示，進而對整個工程產(chǎn)生影響。因此，勘察人員應(yīng)對工程周邊的水文地質(zhì)情況實施監(jiān)控，防止出現(xiàn)失衡的狀態(tài)[2]。

圖2 基坑突涌示意圖

2.4 地下水腐蝕性的危害

（1）通常情況下，當?shù)叵滤胁糠只瘜W(xué)成分含量超過一定值時，可能會使器材、鋼鐵構(gòu)件、管道、可溶性石材以及混凝土等被腐蝕。例如：當?shù)叵滤械腟O2-4、Cl-含量較高時，在水泥水化反應(yīng)過程中，混凝土中的鋼筋會與SO2-4發(fā)生反應(yīng)，進而使其表面產(chǎn)生鈍化保護層，減緩其被腐蝕的過程，但是，在Cl-的作用下，這個保護層會被破壞，進而使鋼筋被銹蝕。當鋼筋被銹蝕后，其體積會增加，使混凝土出現(xiàn)分層、剝落以及破裂等問題，從而導(dǎo)致鋼筋銹蝕速度增加，使鋼筋的橫截面積降低，使其承載能力受到影響，不但會影響工程施工質(zhì)量和安全性，還有可能造成嚴重的安全事故。

（2）地下水中可能存在某些鹽類物質(zhì)，在毛隙水上升的過程中，這些鹽類物質(zhì)也會隨之上升，入侵到混凝土毛細孔中，隨著不斷的干濕交替作用，毛細孔中的鹽類物質(zhì)會濃縮到飽和，飽和后的鹽溶液隨著溫度的降低會析出結(jié)晶，腐蝕混凝土，使混凝土被損壞，溫度上升結(jié)晶會被溶解，溫度下降則被再次析出，導(dǎo)致混凝土的腐蝕程度進一步增加。在溫度不斷變化時，地下水中鹽類物質(zhì)的腐蝕作用也會隨之增加，進而導(dǎo)致混凝土的腐蝕程度增加，嚴重影響工程的使用壽命[3]。

總之，為了有效防治地下水的各種危害，在巖土工程勘察過程中，勘察單位應(yīng)嚴格控制地下水勘察質(zhì)量。

3 水文地質(zhì)勘察的主要內(nèi)容與關(guān)鍵因素

3.1 水文地質(zhì)勘察主要內(nèi)容

3.1.1 測定各巖土層的滲透系數(shù)

在對水文地質(zhì)勘察的過程中，巖土層滲透系數(shù)測定具有重要意義，其會對降水方法選擇與降水工程設(shè)計產(chǎn)生較大的影響，進而使降水效果受到影響，因此，勘察單位應(yīng)對其測定質(zhì)量進行控制。在對各巖層土層滲透系數(shù)進行測定過程中，若采用室內(nèi)試驗或現(xiàn)場注水試驗會產(chǎn)生較大的誤差；而采用野外試驗，雖然其誤差相對較小，但是存在費用較高、周期較長的問題，應(yīng)用相對較少。因此，在對降水有特殊要求的工程中的各巖層滲透系數(shù)實施測定過程中，勘察單位應(yīng)以實際工程為依據(jù)，借助經(jīng)驗值，對比現(xiàn)場注水試驗、室內(nèi)試驗等，保障滲透系數(shù)的準確性。

3.1.2 測定地下水

根據(jù)相關(guān)規(guī)范可知，在對穩(wěn)定水位進行勘察時，勘察人員應(yīng)以地層的滲透性為依據(jù)，對其勘察時間間隔進行控制。例如：在對黏性土或粉土進行勘察時，其間隔時間應(yīng)大于8 h，在對碎石土和沙土進行勘察時，其間隔時間應(yīng)大于0.5 h，且勘察結(jié)束后，勘察人員應(yīng)對穩(wěn)定水位進行統(tǒng)一量測。通常情況下，當?shù)貙訚B透性存在差異時，其地下水位穩(wěn)定時間也各不相同，與此同時，若鉆進過程所使用的工藝為泥漿鉆進工藝，在孔內(nèi)泥漿的影響下，穩(wěn)定水位的時間通常會大于規(guī)范要求時間，若靜止時間較短，可能會出現(xiàn)水位量測不可靠、不準確等問題。因此，為了有效解決上述問題，場地鉆探24 h后，勘察人員應(yīng)對其靜止水位進行測定，并定期使用鋼尺對測量工具進行校正[4]。

3.2 水文地質(zhì)勘察的關(guān)鍵因素

3.2.1 土的孔隙性

作為一種散體材料，土之間會存在孔隙，在對土體中孔隙進行分析的過程中，勘察人員應(yīng)明確以下幾點問題。

（1）飽和土主要由液態(tài)和固態(tài)組成，非飽和土則主要包括固態(tài)、液體與氣態(tài)。與此同時，土體中存在孔隙壓力和有效壓力，其中，孔隙壓力也可以分為孔隙氣壓力和孔隙水壓力，勘察人員應(yīng)對其數(shù)據(jù)進行準確勘察。

（2）在飽和土中，存在超靜水壓力，該種壓力會使土體出現(xiàn)擠土效應(yīng)，進而使工程樁基出現(xiàn)上浮、擠歪以及擠斷等問題。與此同時，在地震時，超靜水壓力還會使粉土以及砂土出現(xiàn)液化等情況。

（3）在非飽和土中，存在孔隙氣壓力，該種壓力會產(chǎn)生基質(zhì)吸力，在土中含水量在增加過程中，基質(zhì)吸力會隨之降低，導(dǎo)致土體穩(wěn)定性受到影響。

3.2.2 巖石的裂隙性

由于多種因素的影響，會導(dǎo)致巖石出現(xiàn)裂隙，裂隙和巖石兩者的合體被稱為“巖體”，其中裂隙被稱為“結(jié)構(gòu)面”。通常情況下，巖體中的地下水流動方向與洞穴和裂隙的方向一致，根據(jù)洞穴和裂隙分布和形態(tài)，可以將地下水分成洞穴水、層狀裂隙水、網(wǎng)狀裂隙水、有脈狀裂隙水等，不同類型的地下水對巖土工程勘察的影響也各不相同。

4 巖土水理性質(zhì)研究

4.1 透水性

在對巖土工程進行勘察時，勘察人員應(yīng)明確巖層的透水性。在對其透水性實施檢測過程中，勘察人員可以借助壓水試驗、透水試驗以及滲水試驗，結(jié)合巖土顆粒的情況，對其透水性進行判斷，通常情況下，當巖層顆粒均勻性較差時，其透水性也會相對較差；在巖溶發(fā)育巖層和堅硬的巖土裂縫中，巖土的透水性較強。巖土的透水性可以通過透水、滲水以及壓水實驗得到。

4.2 軟化性

軟化性主要是指在地下水浸入后，巖土的力學(xué)性能會降低，該種性質(zhì)即被稱為軟化性。為了對其軟化性進行評價，勘察人員應(yīng)對軟化系數(shù)進行勘察[5]。

4.3 給水性

在重力作用下，飽和巖土的孔隙會出現(xiàn)溢水的情況，這種特點即為給水性，勘察人員可以根據(jù)給水度對巖土給水性進行評價。

4.4 崩解性

在地下水不斷侵蝕過程中，巖土土體會出現(xiàn)離散解體的問題，此過程即被稱為崩解性。巖土結(jié)構(gòu)的崩解性主要受自身結(jié)構(gòu)特點、礦物組成成分、巖土顆粒組成成分以及土體結(jié)構(gòu)等影響。

5 不同巖土工程地下水勘探的要求

在對巖土工程地下水實施勘察過程中，勘察人員應(yīng)明確該地區(qū)水位變化和規(guī)律、地下水的蒸發(fā)、降水量、地表水和地下水的關(guān)系、地下含水層厚度以及深度等特點，而且勘察人員還應(yīng)對該地區(qū)人類活動對地下水的影響情況進行調(diào)研，并對地下水中的化學(xué)以及物理性質(zhì)進行分析。當前常見的巖土工程主要包含隧洞（隧道）工程、水利水電工程以及基坑降水等工程等?？辈烊藛T應(yīng)以不同巖土工程為依據(jù)，對地下水勘察過程進行控制。

5.1 基坑降水工程

在基坑降水工程中，主要是借助人工的方式對地基中的水分進行處理，使地下水的水位降低，使地基土強度進一步提高，從而達到保障施工安全性、提高工程質(zhì)量、控制工期的目的。在此過程中，勘察單位應(yīng)對地下水類型，地下水排泄、徑流、補給，水質(zhì)動態(tài)，地下水水位動態(tài)，隔水層和含水層的空間分布等情況進行分析，與此同時，勘察人員還應(yīng)明確基巖構(gòu)造、涵洞、巖溶、裂隙發(fā)育等情況對工程的影響，以此為基礎(chǔ)，得到最佳降水方案。

5.2 隧洞（隧道）工程

在隧洞（隧道）工程中，勘察人員應(yīng)借助水文地質(zhì)鉆探、物探以及測繪等方式，對該工程地下水排泄、徑流和補給、地下水埋藏條件、巖土層屬性、地下水的突水量以及涌水量等情況進行分析，為后續(xù)施工提供借鑒。

5.3 水利水電工程

水利水電工程主要可以分為堤壩工程、渠道工程、灌區(qū)工程、水閘工程、水庫工程等。在水利水電工程中，勘察人員應(yīng)對該地區(qū)巖土結(jié)構(gòu)滲透性、水文地質(zhì)條件等進行勘察，并以此為基礎(chǔ)，對基坑用水、浸沒以及滲漏等問題進行分析，得出相應(yīng)的防治措施，保障水利水電工程施工質(zhì)量[6]。

6 提高巖土工程地下水勘察質(zhì)量的主要措施

6.1 提高勘察人員工作素養(yǎng)與態(tài)度

在對巖土工程地下水實施勘察過程中，勘察人員的工作素養(yǎng)與態(tài)度將會直接決定勘察質(zhì)量，因此，勘察單位應(yīng)重點關(guān)注勘察人員的工作素養(yǎng)和態(tài)度。在實際勘察過程中，勘察單位應(yīng)對勘察人員進行培訓(xùn)，與時俱進，及時更新勘察技術(shù)，使勘察人員的專業(yè)水平進一步提高。在勘察時，勘察人員應(yīng)從對自身行為進行約束，擺正自己的態(tài)度，保障勘察操作的準確性，控制勘察誤差，使勘察質(zhì)量進一步提高。

6.2 建立完善勘察機制

為了使巖土工程地下水勘察質(zhì)量進一步提高，勘察單位應(yīng)以自身實際為基礎(chǔ)，建立監(jiān)督機制并完善，使勘察監(jiān)管過程更加科學(xué)合理。在此過程中，勘察單位應(yīng)制定嚴格的責任制度，使勘察人員明確自身責任，保障勘察質(zhì)量。與此同時，勘察單位還應(yīng)建立相應(yīng)的獎懲機制，在監(jiān)督過程中，合理運用獎懲機制調(diào)動勘察人員的積極性，使其規(guī)范自身行為，從而達到提高勘察質(zhì)量的目的。

6.3 嚴格控制各勘察環(huán)節(jié)的質(zhì)量

（1）在對地下水進行勘察時，水文地質(zhì)測繪具有重要意義，勘察人員應(yīng)對其測繪過程進行控制，明確氣象、水文、地貌以及地質(zhì)等情況，并對地下水類型進行分析，劃分隔水層與含水層。與此同時，勘察人員還應(yīng)對地下水動態(tài)特征等情況進行勘察和記錄。（2）在實施水文地質(zhì)鉆探過程中，勘察人員應(yīng)對含水層的埋藏厚度與深度進行明確，并采取注水試驗與抽水試驗等方式對含水層的水文地質(zhì)參數(shù)與富水性情況進行分析。與此同時，勘察人員還應(yīng)對地下水和巖土進行采樣，明確巖土水理與物理性質(zhì)，并對含水層的水質(zhì)進行分析。（3）勘察人員應(yīng)借助各種試驗方式對地下水進行定性與定量的分析，并對分析質(zhì)量進行控制，保障其勘察準確性。（4）在對地下水進行勘察過程中，勘察人員應(yīng)對地下水實施動態(tài)觀測，定期對水溫、水質(zhì)以及水位進行測定，為后期施工提供借鑒[7-8]。

7 結(jié)語

綜上所述，在對巖土工程施工過程中，地下水的上升、下降、壓力以及腐蝕性都會對巖土工程施工質(zhì)量產(chǎn)生影響，為了對巖土工程質(zhì)量進行控制，勘察單位應(yīng)對地下水勘察過程進行控制。在此過程中，勘察單位應(yīng)以巖土工程類型為依據(jù)，明確地下水勘察的主要內(nèi)容，并對勘察質(zhì)量進行控制，使勘察誤差進一步降低，從而達到提高勘察準確性的目的，為巖土工程施工提供借鑒。