1、水文地质在工程勘察中的技术探讨摘要：在工程地质勘察中，采取切实有效可行的方法测定有关水文地质的各种参数是非常重要的，可为工程设计提供重要的依据，同时也有助于充分利用水文地质条件进行工程设计和施工，从而避免出现因水文地质作用而损坏工程或者影响工程施工进度的现象。本文就工程勘察中水文地质因素的作用问题，结合具体工程实践进行分析。 关键词：水文地质;工程勘察;作用 中图分类号：TV 文献标识码： A 水文地质因素是我们应该高度重视的，我们如果利用得当，发现及时，可以减少财产损失和地质环境的恶化，否则，将对工程造成一定的危害，甚至造成地质环境的破坏。究竟水文地质条件会对工程造成哪些危害？我们应该如何评
2、价水文地质问题？如何测定水文地质参数？只有把这些问题弄明白了，才能真正认识水文地质在工程勘察中的重要作用。1 水文地质对工程的危害 1.1 对地表建成建筑的危害 在这个方面突出表现为地下水对地面岩土工程的危害。地下水会因为人为因素或气候环境因素的影响而发生变化，地下水的变化往往会造成地面已建成建筑物基础的变化。比如过度抽取地下水，容易造成地表塌陷，进而威胁到建筑物的安全。地面沉降具有发展缓慢、波及范围大、一旦发生很难恢复等特点。地面沉降常常造成沿海城市地面标高降低，使其受到海潮侵袭的威胁增大；导致桥墩下沉，桥梁净空降低，造成航行困难；不均匀沉降使道路凹凸不平或开裂、地下管道坡度改变导致排水不良
3、，降雨积水成灾，甚至造成地下管道破裂；使既有河、海堤坝或防汛墙等防洪、防潮能力降低，城市防灾能力下降；对城市的工业生产、市政建设、交通及人们的生活都有很大影响，常常造成巨大经济损失。据估算，上海地面每沉降 1mm，直接经济损失就高达 500 万元以上。长江下游沿岸某城区，1986 年首次测量发现有 2 个沉降中心：一个在粮食局至生化厂一带，累积沉降量达 55mm 以上；另一个在通棉二厂至色织二厂一带，累积沉降量达 63.41mm。1988 年第二次测量表明，除以上 2 个沉降中心以外，又发现了农药厂一带沉降中心，两年的沉降总量为 11.77mm和 8.65mm。1996 年 12 月的沉降监测
4、结果表明，整个市区范围内累积沉降量已超过 50mm，并形成了若干个次级沉降中心。2000 年 12 月的监测结果清楚地反映出市区已出现 5 个沉降中心，最大中心沉降量达 166mm。 1.2 对地表桩基工程的危害 工程施工中，为了加固地基，增加建筑物地基对建筑物的承载能力，通常采用桩基工程。在地质勘察阶段，我们要非常注意地下水赋存情况和运动状态，依据这些情况决定是否采用桩基工程，具体采用预制桩、搅拌桩，还是灌注桩。如果地下水比较丰裕，流速也比较快，再加上桩基周围的岩土比较松软，就会造成桩基周围岩土流失、松动，影响到桩基的牢固度，甚至会使桩基失去承载和稳定作用。同时，也要考虑到桩身和周围土层受到
5、地下水影响而发生下沉的速度，不能使桩身下沉速度小于土层下沉速度，那样土层会对桩身产生负方向上的摩擦力，进而影响到桩基的承载能力。如：人工挖孔桩具有经济、设备简单、施工简便、无噪音、无振动、单桩承载力高等优点，近来来广泛应用于高层建筑基础。据统计，截止 1999 年 9 月，深圳已建、在建高层建筑 430 项其中322 项采用人工挖孔桩，高达 75%。但在旧城区，且地下存在富水断裂带时，则不宜选用该桩型。因其遇及富水流砂土层极易塌孔涌泥，发生安全事故。 1.3 对工程基坑施工的危害 我们在工程施工过程中，特别是在比较拥挤的城市环境中建设高层建筑时，因为受到周围环境的限制，不能像在相对开阔的区域那
6、样直接开挖基坑，一般都是采用垂直开挖的办法，避免对周边建筑的影响。这时候就会对所开挖部分的地下水进行抽排，降低地下水位。但是，如果我们对地下水的具体情况不清楚，局部大量抽水，会引起基础部分土层突然下沉，危及到周边建筑的安全，案例如下： 1.3.1 工程概况和周边环境 某一开发商拟建办公楼 1 幢（18-19F） 、酒店公寓 1 幢（16-18F）及地下车库一座（1F） ，总建筑面积 43987m2。拟建场地西侧有道路，南侧40m 有一住宅小区，层数为 1+5+1F,采用 CFG 桩复合地基基础，东侧及北侧为空地，但东侧空地后规划成与本工程性质相近的商业用房及地下车库。 1.3.2 浅部地层结构
7、见下表： 层号及土层名称 层厚（m） 层顶标高（m） 土层性质 承载力特征fak(kpa) 素填土 0.4-3.00 -0.35-2.03 灰黄-灰色，松软 90 1 粉质粘土 0.50-1.80 -0.13-0.71 灰黄色，可软塑，含 Fe、Mn质斑点，夹青灰色条纹 90 2 淤泥质粉质粘土 0.30-2.40 -1.32-0.14 灰色，流塑，含腐殖质 70 粉砂 2.00-3.90 -4.71-2.84 灰色，中稍密-中密，夹少量落层状粉质粘土 150 1 淤泥质粉质粘土 1.20-4.80 -8.60- -5.37 灰色，流塑，含有机质 65 2 粉砂 1.00-12.80 -19.
8、16- -6.27 灰色，中密，含云母碎片 130 1.3.3 基坑施工及施工中出现危象 本工程基坑设计及施工采用钻孔排状支护+水泥土止水+坑内井点降水方案，止水深度为自然地面下 14.50m，井点降水深度为自然地面下13.00m，而东侧基坑施工后通常采用钻孔桩+水泥土止水+坑内井点降水方案，但井点降水浮度为自然地面下 18.00m，由于相邻场地为2 粉砂为同一含水层，由于东侧场地降水浮度比西侧降水浮度深，基坑施工排水后，造成降落漏斗，造成2、1 淤泥质粉质粘土的再回传，再压缩，造成南侧靠近道路 1+5+1F 住宅发生倾斜。 2 工程勘察中水文地质的评价 工程勘察中水文地质的主要评价内容从以上
9、几个方面看，在工程勘察过程中，如果不注重水文地质条件，会直接影响到工程的安全，但是，如果我们能够对水文地质环境进行分析评价，并采取科学的措施，就会为工程设计和工程施工提供科学的依据和重要的参考。究竟应该从哪些方面对工程勘察中水文地质问题进行评价呢？主要有以下几个方面： 2.1 掌握地下水自然分布状态 要搞清楚地下水的自然分布状态，准确测算或者模拟出工程施工中人为因素的影响会对地下水造成的影响。详细掌握地下水有可能对建筑物基础部分的掩体、工程施工及已建成建筑物造成的危害。 2.2 地质条件对工程的影响 根据当地地质条件的具体情况，研究不同的地质条件对不同工程类型的影响，对典型的问题进行评价，综合
10、各种因素，让设计人员、工程地质方面的专家等多方面人员参与，提出具体的防治地下水对工程产生负面影响的应对措施。具体评价的内容包括：地下水的水位、腐蚀性，重点是依据地下水位、地下水性质及其分布，地下水的活动情况，分析评价地下水对建筑物基础岩土体的损坏情况，对有可能发生的问题进行科学的预测和防治。 2.3 准确认知水文地质参数 在建设大型项目的时候，如果地质环境资料不全面的情况下，应该组织专业人员进行水文地质专项勘察，弄明白水文地质的各种参数，为建筑物具体采用什么样的桩基形式和进行科学的工程设计提供水文地质参数。也可以配合水文地质部门，在具体施工区域内的何时场所设立观测装置，对水文地质情况进行连续的
11、，不间断的观测，以便掌握详细的、系统的、准确的数据，为有效防止工程因水文地质问题受到影响奠定基础。 3 工程勘察的测定 工程勘察过程中水文地质参数的测定大家都知道水文地质参数很重要，尤其是在工程勘察的初勘阶段，要首先弄明白水文地质情况，以便为详勘勘察报告提供准确详实的水文地质参数。但是，具体采取什么样的方法进行测定呢？有什么具体的要求呢？ 3.1 测定方法 我们在水文地质参数的测定方面，主要涉及到地下水位的测定、地下水渗透系数和导水系数的测定、另外，还有给水度、释水系数、越流系数、越流因素、吸水率、毛细水上升高度等具体参数的测定。针对以上这些不同的参数，我们应采取不同的方法进行测定，我们通常采
12、用对地基钻孔或借助测压管观测两种方法进行地下水位的测定；采用抽水、注水、压水试验以及采样进行室内渗透实验的方法测定地下水的渗透系数、单位吸水率和导水系数；采用单孔地层抽水试验、地层非稳定流的抽水试验、实地水文观测等方法测定地下水的给水度以及地下水的释水系数；采用对地层进行多孔抽水试验达到测定越流系数和因数的目的；对于毛细水位上升高度的测定，我们主要是挖坑后进行观测或者进行室内测验的办法进行测定。 3.2 具体测定要求 3.2.1 地下水位测定的具体要求 我们工程勘测过程中，常常遇到含水地层，这样的地质条件下就要进行地下水水位的测定。静止地下水位的测量最适宜进行地下水位探测的时间是全部勘察工作结
13、束以后，因为这时候地下水位不会太多地受到人为勘察活动的影响，当测量水位时，如果我们采用泥浆钻进的方法进行钻孔观测，水位则应该在,测水位前将测水管深入到含水层中二十公分左右，或者是在洗孔后进行地下水位量测。有时候会遇到多层含水的地质环境，这时候我们在测量地下水位的时候，应该采取隔水措施或者止水措施。 3.2.2 地下水流向和流速的测定要求 在测量地下水的方向的时候，我们应采用几何法，同时量测所钻各个空内的水流方向，以此来确定工程所在地地下水总体上的流向，避免弹孔测量的偶然性。测定地下水水流速度的时候，我们通常采用指示剂法借助于化学试剂及其具体表现来测算，也可采用充电法进行测定。 3.2.3 对抽
14、水试验的具体要求 抽水试验的具体操作应该符合抽水试验方法的具体要求，具体操作过程中，可根据渗透系数的应用范围而选用不同的抽水实验方法。抽水试验宜采用三次降深的方法，其中，最大降深应满足工程设计时所需的地下水位降深的标高。水位量测的时候，最好采用同一种方法和试验仪器，正确读取数据，弄清楚抽水孔和观测孔数据的单位，前者是厘米，后者是毫米。当涌水量与时间关系曲线和动水位与时间的关系曲线，在一定范围内波动,而没有持续上升和下降时，可认为已经稳定，抽水结束后应量测恢复水位等规定。 3.2.4 其他要求 进行压水试验的时候，应该依据已有的地质资料，认真研究，科学选定试验孔的位置，按照测绘图纸和地质资料，依
15、据所显示的岩土渗透性划定具体的试验区段，结合工程的实际需要，确定压力的大小。我们在进行孔与孔之间水压力的测定时，应注意以下几个方面：测定方法可根据试验的适用条件确定；测试点应根据地质条件和分析需要布置；测压计的安装和埋设应符合有关安装技术规定；测定数据应及时分析整理,出现异常时应分析原因，并采取相应措施。进行毛细上升高度测定时，在粉土、粘性土可采用试坑直接观测或塑限含水量法测毛细上升高度;对中、粗砂可采用最大分子吸水量法,粉细砂则用吸水介质法测定。 4 结束语 随着工程勘察技术的不断发展和人们对水文地质勘测重要性认识的不断提高，如何采取合适的方法对水文地质参数进行准确的测量，充分利用水文地质条件已经成为我们共同关注的问题。切实做好水文地质勘察，有效消除水文地质条件对建筑的危害，是不容忽视的重大问题，也是人与自然和谐相处的必然要求，因此，我们必须高度重视，充分发挥水文地质在工程勘测过程中的积极作用，消除负面影响。 参考文献 1工程地质手册第四版. 2刘健.南通市主要环境岩土工程问题初探.地质学刊,33(4),371-375,2009.
