工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)問題的探討

 

  一、前言

 

  在《巖土工程勘察規(guī)范GB50021- 2008》中，明確了地下水的勘察要求、水文地質(zhì)參數(shù)的測定、地下水作用的評價；但在實際勘察工作中，水文地質(zhì)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(zhì)條件的勘察，水文地質(zhì)問題被認(rèn)為是象征性的工作，只簡單對水文地質(zhì)條件做一般性評價。事實上，水文地質(zhì)工作在巖土工程勘察、基礎(chǔ)設(shè)計、工程地質(zhì)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(zhì)和工程地質(zhì)二者關(guān)系密切，互相聯(lián)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(chǔ)工程的環(huán)境，影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性。為了提高巖土工程勘察質(zhì)量，確保設(shè)計和施工的順利進(jìn)行，不僅要查明調(diào)查區(qū)的水文地質(zhì)條件，而且要提出可能發(fā)生的水文地質(zhì)問題并給出預(yù)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(zhì)分析

 

  1、勘察要求  由于地質(zhì)、氣候、水文、人類的生產(chǎn)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(yán)重，分析了解工程場地的水文地質(zhì)條件是保證建設(shè)工程安全的前提和基礎(chǔ)。在調(diào)查區(qū)特別是地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū)，應(yīng)根據(jù)工程的具體要求，查閱該區(qū)的以往的水文地質(zhì)資料，通過鉆孔和測試等水文地質(zhì)勘查工作，查明調(diào)查區(qū)的水文地質(zhì)條件，除滿足《規(guī)范》要求外，還應(yīng)包括：自然地理及地形地貌，地質(zhì)環(huán)境及構(gòu)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(bǔ)給、排泄、徑流情況，人為影響地下水的情況等），鑒定水質(zhì)與水溫，通過現(xiàn)場試驗確定水文參數(shù)，各含水層和隔水層的埋藏條件，場地地質(zhì)條件對地下水的賦存和影響等。

 

  2、重視巖土水理性質(zhì)的測試和研究  巖土水理性質(zhì)是指巖土與地下水相互作用時顯示出來的各種性質(zhì)。巖土的水理性質(zhì)不僅影響巖土的強(qiáng)度和變形，而且有些性質(zhì)還直接影響到建筑物的穩(wěn)定性。以往的勘察對巖土的物理力學(xué)性質(zhì)的測試比較重視，對巖土的水理性質(zhì)卻有所忽視，因而對巖土工程地質(zhì)性質(zhì)的評價是不夠全面的。巖土的水理性質(zhì)主要有可塑性及稠度狀態(tài)、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(tài)，是粘性土區(qū)別于砂土的重要特征，可用塑性指數(shù)與液性指數(shù)來判別，由土的狀態(tài)可推知土的性能。

 

  （2）滲透性，可用滲透系數(shù)表征，滲透系數(shù)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(biāo)是軟化系數(shù)，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(zhì)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(shù)予以表征。

 

  （5）脹縮性，巖土的脹縮性往往是產(chǎn)生地裂縫、基坑隆起的重要原因之一，特別是膨脹土表現(xiàn)尤為明顯。量化指標(biāo)有膨脹率、自由膨脹率、體縮率、收縮系數(shù)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(dāng)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(chǔ)設(shè)計和施工需要結(jié)合不夠緊密，更有甚者在建造簡單建筑物時自認(rèn)為地基不需勘察，導(dǎo)致了許多基礎(chǔ)破壞和建筑物開裂的事故，總結(jié)以往經(jīng)驗教訓(xùn)，在設(shè)計和施工前一定要分析水文地質(zhì)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(chǔ)的影響

 

  （1）地下水對基礎(chǔ)埋深的影響。選擇基礎(chǔ)埋深時應(yīng)注意地下水的埋藏條件和動態(tài)以及地表水的情況。當(dāng)有地下水存在時，基礎(chǔ)底面應(yīng)盡量埋置在地下水位以上，若基礎(chǔ)底面必須埋置在地下水位以下，則  應(yīng)考慮排水降水措施、對鋼筋混凝土等的腐蝕性和可能出現(xiàn)的危害及防治措施。對埋藏有承壓含水層的地基，選擇基礎(chǔ)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(chǔ)埋深的因素之一，基礎(chǔ)必須埋置在設(shè)計洪水的最大沖刷線以下一定深度，以保證穩(wěn)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(shè)中應(yīng)優(yōu)先考慮使用。當(dāng)基礎(chǔ)沉降量過大或地基的穩(wěn)定性不能滿足設(shè)計要求時，就必須進(jìn)行地基加固處理或改變上部結(jié)構(gòu)。當(dāng)  地基上部軟土層很厚變化相對復(fù)雜時往往采用樁基礎(chǔ)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(zhì)量，選擇相應(yīng)的成樁方案時必須考慮地下水的賦存運動情況；另外，當(dāng)樁身下沉量小于土層下沉量時，樁周土對樁身產(chǎn)生負(fù)摩阻力，嚴(yán)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(qiáng)時對樁的破壞作用非常大。

 

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

 

  2、地下水對建筑物的影響

 

  基礎(chǔ)破壞時，波及范圍內(nèi)的建筑物也會受到影響。地下水位高時會對地下室、地下構(gòu)筑物的防潮、防濕、防水或穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，會引起土壤鹽漬化，對建筑物的腐蝕性增強(qiáng)，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(dǎo)致周圍建筑物破壞或通過引發(fā)一系列地質(zhì)災(zāi)害（如地裂縫的產(chǎn)生、地表塌陷等）使建筑物破壞。當(dāng)水位頻繁升降時，會引起膨脹  土產(chǎn)生不均勻的脹縮變形，進(jìn)而形成地裂造成建筑物的破壞。

 

  3、地下水對基坑開挖支護(hù)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(cè)壓力的影響，但因局部的抽水或排水，能使基礎(chǔ)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(shè)止水帷幕，安裝支護(hù)體時要采取防水設(shè)施，如涂防水涂層等等，以防止地下水進(jìn)入地下工程建設(shè)需要的地段。

 

  四、結(jié)束語

 

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