工程地質勘察中水文地質問題的探討

 

  一、前言

 

  在《巖土工程勘察規范GB50021- 2008》中，明確了地下水的勘察要求、水文地質參數的測定、地下水作用的評價；但在實際勘察工作中，水文地質問題又是常被忽視的問題，勘察人員一般都注重工程條件、地基條件和場地條件的勘察，而忽視對水文地質條件的勘察，水文地質問題被認為是象征性的工作，只簡單對水文地質條件做一般性評價。事實上，水文地質工作在巖土工程勘察、基礎設計、工程地質防治等方面都有著極其重要的影響。方面都有著極其重要的影響。水文地質和工程地質二者關系密切，互相聯系和互相作用，地下水既是巖土體的組成部分，直接影響巖土體的工程特性，又是基礎工程的環境，影響建筑物的穩定性和耐久性。為了提高巖土工程勘察質量，確保設計和施工的順利進行，不僅要查明調查區的水文地質條件，而且要提出可能發生的水文地質問題并給出預防和治理的措施建議，以保證工程的安全。

 

  二、巖土工程勘察中的水文地質分析

 

  1、勘察要求  由于地質、氣候、水文、人類的生產活動等因素的作用，特別是隨著高層建筑與深挖工程，地下水位的變化對已有建筑物可能引起各種不良的后果日日趨嚴重，分析了解工程場地的水文地質條件是保證建設工程安全的前提和基礎。在調查區特別是地質條件復雜的地區，應根據工程的具體要求，查閱該區的以往的水文地質資料，通過鉆孔和測試等水文地質勘查工作，查明調查區的水文地質條件，除滿足《規范》要求外，還應包括：自然地理及地形地貌，地質環境及構造特征，揭露地下水水位（包括近幾年的各層地下水位、水位變化趨勢；地下水的補給、排泄、徑流情況，人為影響地下水的情況等），鑒定水質與水溫，通過現場試驗確定水文參數，各含水層和隔水層的埋藏條件，場地地質條件對地下水的賦存和影響等。

 

  2、重視巖土水理性質的測試和研究  巖土水理性質是指巖土與地下水相互作用時顯示出來的各種性質。巖土的水理性質不僅影響巖土的強度和變形，而且有些性質還直接影響到建筑物的穩定性。以往的勘察對巖土的物理力學性質的測試比較重視，對巖土的水理性質卻有所忽視，因而對巖土工程地質性質的評價是不夠全面的。巖土的水理性質主要有可塑性及稠度狀態、滲透性、軟化性、崩解性、透水性、給水性和脹縮性等。

 

  （1）可塑性及稠度狀態，是粘性土區別于砂土的重要特征，可用塑性指數與液性指數來判別，由土的狀態可推知土的性能。

 

  （2）滲透性，可用滲透系數表征，滲透系數可通過抽水試驗、注水試驗和壓水試驗確定。

 

  （3）軟化性，量化指標是軟化系數，在巖層中存在易軟化巖層時，在地下水的作用下往往形成軟弱夾層，各類成因的粘土層、泥巖、頁巖、泥質砂巖等均普遍存在軟化特性。

 

  （4）崩解性，包括崩解所需的時間、崩解速度、崩 解率等，通常采用耐崩解系數予以表征。

 

  （5）脹縮性，巖土的脹縮性往往是產生地裂縫、基坑隆起的重要原因之一，特別是膨脹土表現尤為明顯。量化指標有膨脹率、自由膨脹率、體縮率、收縮系數等。

 

  三、地下水對巖土工程的影響

 

  巖土工程問題中，地下水問題占有相當重要的位置。鑒于以往在評價地下水對巖土工程的作用和危害過程中，所做的分析工作和基礎設計和施工需要結合不夠緊密，更有甚者在建造簡單建筑物時自認為地基不需勘察，導致了許多基礎破壞和建筑物開裂的事故，總結以往經驗教訓，在設計和施工前一定要分析水文地質的作用，以消除或減少地下水對巖土工程的危害。

 

  1、地下水對基礎的影響

 

  （1）地下水對基礎埋深的影響。選擇基礎埋深時應注意地下水的埋藏條件和動態以及地表水的情況。當有地下水存在時，基礎底面應盡量埋置在地下水位以上，若基礎底面必須埋置在地下水位以下，則  應考慮排水降水措施、對鋼筋混凝土等的腐蝕性和可能出現的危害及防治措施。對埋藏有承壓含水層的地基，選擇基礎埋深時必須考慮承壓水的作用，以免在基坑開挖時坑底土被承壓水突破。地表流水是影響橋梁墩臺基礎埋深的因素之一，基礎必須埋置在設計洪水的最大沖刷線以下一定深度，以保證穩定性。

 

  （2）地下水對樁基工程的影響。天然地基造價低，施工簡便，所以在工程建設中應優先考慮使用。當基礎沉降量過大或地基的穩定性不能滿足設計要求時，就必須進行地基加固處理或改變上部結構。當  地基上部軟土層很厚變化相對復雜時往往采用樁基礎加固地基，提高承載力。為了不使樁周地層坍塌和松動，提高成樁質量，選擇相應的成樁方案時必須考慮地下水的賦存運動情況；另外，當樁身下沉量小于土層下沉量時，樁周土對樁身產生負摩阻力，嚴重影響單樁承載力，特別是建筑場地承壓地下水或流動地下水的流速大于3m/min 時，不宜使用混凝土灌注樁或水泥攪拌樁。此外，地下水對樁的腐蝕性也不容小覷，地下水腐蝕性強時對樁的破壞作用非常大。

 

  （3）地下水對基礎開挖的影響。地下水位上升可引起粉細砂及粉土飽和液化，出現流砂、管涌等現象，給施工帶來很多困難，還可能出現基坑坍塌、滑移，在抗震設防烈度要求時要評價其液化可能。土體軟化后強度降低，基坑會沉降或傾斜，膨脹土的脹縮性會使基礎開裂變形。

 

  2、地下水對建筑物的影響

 

  基礎破壞時，波及范圍內的建筑物也會受到影響。地下水位高時會對地下室、地下構筑物的防潮、防濕、防水或穩定性產生影響，會引起土壤鹽漬化，對建筑物的腐蝕性增強，還可引起地基土附加沉降和變形，從而造成建筑物變形破壞。此外，人工降低地下水位時可能會直接導致周圍建筑物破壞或通過引發一系列地質災害（如地裂縫的產生、地表塌陷等）使建筑物破壞。當水位頻繁升降時，會引起膨脹  土產生不均勻的脹縮變形，進而形成地裂造成建筑物的破壞。

 

  3、地下水對基坑開挖支護的影響

 

  隨著高層建筑日益增多，特別在舊城改造中高層建筑受施工場地、施工工藝影響，往往要求采用垂直開挖。基坑開挖中常采用抽水方法降低地下水位，減少土側壓力的影響，但因局部的抽水或排水，能使基礎底面以下的地下水位突然下降，引起擋土墻和鄰近建筑物變形，造成地表塌陷或地面沉降。特別在地下工程中，開挖時要設止水帷幕，安裝支護體時要采取防水設施，如涂防水涂層等等，以防止地下水進入地下工程建設需要的地段。

 

  四、結束語

 

  巖土工程中的水文地質問題是不可忽視的重要問題，切實做好水文地質工作，掌握水文地質的相關理論知識，正確運用各種方法準確地測定各個重要的水文地質參數，可以幫助設計和施工，并且可以有效地預防和減免巖土工程危害。因此，工程技術人員應該在工程勘察中做好水文地質工作的調查與分析，根據勘察到的情況制定相應的防護措施和施工計劃，為設計和施工提供必要的水文參數，使巖土工程勘察成果更具實用性和預見性，真正保證工程的質量。