工程勘察设计和施工过程中的水文地质问题研究

2022-11-24王峰

城市建设理论研究（电子版） 2022年30期

王峰

山东瀚江环保科技有限公司山东济南 250013

目前，由于水文地质环境的改变，导致了地表塌陷、砂砾等多种地质灾难的发生。对地基、边坡、隧道等需要进行详细而有效的治理工作，从而保证施工的安全性。而这些问题的产生与地下水密切相关，只有通过对其进行深入的分析与研究，以避免其发生，确保其顺利进行。目前，各类水文地质问题层出不穷，要求勘查者加强对调查工作的了解，并对所获得的资料进行及时的分析与处理。

1 水文地质勘察概况

1.1 水文地质勘察定义

地质勘查是指利用多种勘查技术和方法，对工程的地质进行科学的勘探和勘查，并根据实际情况，确定适宜的承载力，从而确定工程施工的基本形式。可以说，地质勘查的实质就是对某一地区的岩土、地层、构造、水文、地貌等进行数据的调研和研究。在建设项目的建设过程中，地质调查是一个十分关键的工作，它的调查成果直接关系到整个工程的设计和建设的效果，因此必须加强对其工作的关注。

1.2 分类

水文地质勘察是指在不同时期内，不同类型的地下活动和变动图像，其内容包括：地下水体在自然条件下的变化和分布。地质调查中所涉及的水文问题包括建设过程中所产生的各种问题，这些问题与地震、地热、地下水的环境等因素有关。在进行地下工程的时候，由于没有及时的解决水文地质问题，再加上地形的复杂性，很可能会导致地下水的外渗，从而导致工程的建设的质量受到严重的损害，从而影响到整个工程的工期和经济效益。在工程建设中，必须加强水利地质工作的重要性，并根据实际情况，制定相应的防治对策，确保工程的总体质量。

2 岩土工程水文地质调查与设计的工作要点

利用多种方法，对地下水的成因和分布进行了研究，是水文地质调查的重要工作。调查工作主要是对地下水流动状况进行科学评估，主要是对其进行定量和定性评估。为了保证工程安全有序地进行，必须从施工单位的视角进行调查，总结出问题和潜在危险，并按照危险的轻重，提前进行处置。目前很多建筑物的基础都在地下水位以下，所以很可能会被地下水冲刷并对其产生腐蚀，进而对建筑物的整体稳定产生不利的作用[1]。当地基的压实区中含有粉砂时，会发生液化和流动，因此必须进行一项有效的分析。当基坑底部存在有压力的地下水时，必须对其进行研究，以了解其对地下水的不利作用。只有通过对土层的覆盖程度和渗透率进行测试，方可进行地下水的挖掘，从而达到岩土施工的要求。从技术上来说，岩土工程勘测涉及的领域很广，技术上的应用也比较复杂，这就要求技术工作者对水文资料进行精确的研究。

3 岩土工程勘察设计与施工中水文地质问题

3.1 地下水位升高

造成地下水水位升高的原因有很多，而降雨是造成地下水上涨的最重要因素。地下水是水体循环中的一个主要组成部分，降雨的骤增会导致地面的径流量增大，从而导致地下水的上升。由于人工作用导致的地下水水位升高，在工程建设中对工程场地的地质条件产生了一定的影响，从而造成了土壤结构的改变，从而导致了地下水的上涨[2]。在水库蓄水池中，由于地下水的上涨，将会对房屋基础的承载力产生不利的作用，从而对建筑物的基础结构造成一定的危害，从而提高建筑物的沉陷和发生建筑物的倾角，从而使建筑物的稳定性下降。随着地下水的不断上涨，地下水的资源性也会受到严重的污染，从而会对城市的日常生产和生活用水产生一定的负面作用。有些项目的施工区与灌区之间的间距很短，若有不适当的灌水也会造成局部地区的地下水升高。

3.2 地下水位的降低

从自然的观点来分析，造成水库水位下降的原因是：降雨的总量减少，地面径流量不能渗透到土壤中，不能对地下水进行适时的补给。从人类的视角来考虑，随着人类生活水平的提升，人类对水源的需求量也越来越大，因此，很多时候，都会从地下开采出更多的水来。由于水资源的浪费与缺乏，不但会导致地下水的水位降低，还会对环境产生一定的损害，从而破坏原有的生态平衡，从而导致植物的生长和生存。当海水的温度降低后，海水的循环将会被破坏，从而造成海水的养分流失，从而造成湖面的面积急剧的缩小，从而造成地表的降雨不断的减少。地下水位连续降低会导致基础沉降，其原因是施工过程中不能按程序进行。比如，在埋管前不进行抽水，而在埋好后再进行抽水，则会造成水位不断降低。

3.3 地下水位的不断升高和降低

由于地下水位的不断升高和降低，引起了地表沉降的问题，从而影响了施工的稳定。这种情况会对岩土的构造产生一定的损伤，并在一定程度上引起岩土在反复的胀缩作用下发生变形。土质的厚度不同，不仅会对地基的抗压能力产生影响，还会导致地基的稳定性下降，同时，土壤中的大部分成分也会随之消散，从而导致地基的崩塌。

图1 岩土工程地下水位升降示意图

3.4 动态压力

图2 综合预报地下水水位的模式

若地下水在均衡状态，则其变化不大，若周边地区的环境状况不发生明显变化，则对其施工造成不利的影响。为了保持地下水的动态均衡，应注意对地下水压力的调控。地下水的水压受多种因素的作用，其中最重要的是地面压力的起伏和降水的改变。地面压力的起伏主要是因为在建设的时候，地面的一些改变。降水对地下水的状况有很大的影响，在很长一段时期里，突然发生大规模的降水，对地下水压力的影响是最大的。在工程建设中，若未正确地对水力进行合理的计算，会导致发生突涌的机率，造成不渗透水层的厚度不够，致使基础底板被水冲破，造成基坑突涌。

4 水环境对岩土施工造成的影响

4.1 水压力引起的危险

例如，在进行地质调查时，天然环境中的地下水对工程的作用不会很大。然而，在工程建设中，由于人为因素和工程建设等因素的影响，使其在工程建设中出现了一定的影响，从而造成了许多的工程事故和地质灾害。

4.2 水位升高引起的危险

在工程建设中，地下水的分布受多种因素的制约。地下水不但受到环境因子如含水量、水位等的制约，而且还与施工人员的施工等有关。比如降水量增加，人工灌溉等，都会造成水位升高，造成一些危险。如果河水上涨，很可能会导致土壤的稳定性下降，从而导致土壤侵蚀。这将对土木工程产生很大的冲击。如果河水上涨，不仅会对建筑的地基产生侵蚀，还会导致房屋的稳定性下降，出现局部坍塌[3]。

4.3 因地下水位的降低而引起的危险

地下水位的降低也有一些作用。对建筑物的稳定有一定的作用。同时，由于天然条件和人工建设对地下水的降低也有一定的作用。在旱季、雨季交替的情况下，都会造成地下水位的降低。人为增加水库的蓄水量、引出等都会对地下水位的降低产生直接的作用。若地下水位降低的幅度太大，将造成地面坍塌、沉降等诸多问题。

4.4 地下水的频繁波动对环境的损害

经常发生的地下水的倒伏也会引起灾难。从上述观点来看，无论是向上或向下，都会使土地发生不规律的收缩和膨胀。如果地下水位经常升高，土地就会发生不正常的变化和扩展。利用弹性波、电法勘探等方法对土体的收缩进行了测量。这两种方法的勘探规模都比较大，而且可以根据地层情况进行深入的研究，确定出河流的确切方位。地下水位的频繁变化将对于地表情况造成影响，一方面影响地表径流的基本情况，另外还对于大量地下建筑产生冲击，可能出现坍塌等不利的现象，长期的地下水侵蚀情况也会造成严重的损害。

4.5 水文地质问题在工程勘测中的特殊问题

在建设工程建设中，水文地质勘探工作的准确性是进行工程勘察的一个关键环节，因此，要取得较好的勘察成果，就必须对有关的勘察和设计单位进行如下工作。

(1)根据不同类型的地下水类型，从深层剖析其对岩土的作用，进而确定其对地质环境的危害，进而确定其对环境的危害，并据此制订相应的控制措施，以保证工程建设的安全。从地下水的多角度做好控制和分析，从不同方面进行多元化的质量控制工作，从而减少环境影响。

(2)只有在完成了地质和水文数据的调研之后，才能根据建设的需要，制定相应的对策，以保证工程建设的顺利进行。根据勘察具体情况进一步修订设计方案，也就保证施工方案和设计方案与当前环境保持一致性，提升工程效率，避免大量施工变更现象出现。

(3)在地下水文条件下，应充分考虑地下水侵蚀的措施，并采取相应的防腐蚀措施。针对地下水的沉陷问题，必须进行科学的评估，确定可能的危险，采取相应的对策。

(4)在进行工程勘察和设计时，必须先确定水文地质情况对施工产生的作用，然后根据施工的具体情况，对施工的质量进行控制，进而进行相应的地质数据评估。只有如此，才能清楚的认识到水文地质问题对施工带来的危害，从而保证整个工程的稳定和施工的质量。

5 水文地质调查中的对策

5.1 水文资料的采集

(1)在进行工程调查时，必须全面掌握本地降雨和蒸发情况，确定现场污水的正常值和变化的规律，并对地下水和地表水的相互补充进行全面的认识。

(2)对水层的深度和厚度要有足够的认识，之后要对地下水类型、流向和水位的每日变动进行科学的调查。

(3)在综合考虑当地的地理环境的前提下，要对渗流场和地下水的污染状况进行调查，以便对施工区的水文地质资料进行全面、科学的调查。

在实际工作中，必须运用多种先进的勘测技术和勘测方法，从而达到对水文地质问题的正确判断和对当地的水文地质状况进行客观、科学的评估。有关的调查显示，在工程中，由于各种外部环境的影响，影响其施工的效果，而在实践中常常被忽视，因此，必须要引起有关部门的高度关注，加大对工程勘察的投资，加深对水环境的认识，以保证工程的合理，同时也可以为工程的勘察和施工带来正面的影响，同时也可以防止一些天灾的出现[4]。

5.2 确定评估的要素

在综合考虑了目前存在的问题之后，必须进一步细化已有的评估指标，从而达到对这些问题的有效评估，为以后的问题的处理打下了坚实的基础。

(1)在建设项目开始前，应根据水文、地质等各个方面的情况，对建筑和岩石的危险和影响因子做出科学的评估。在确定了其危险程度和危险种类之后，可以为今后的控制策略制定打下坚实的依据。

(2)做好项目的选址。通过对该地区的水文地质情况进行细致的勘察，为以后的建设工作打下坚实的地基。所以，在进行设计时，应根据水文地质问题，进行适当的场地和施工方式的选取，并采取相应的预防和控制方法，以防止出现的水情问题给工程带来的不利后果。

(3)根据不同的环境特征，必须对评估的优先级进行适当的选择。有些建筑是用软岩和风化岩来建造的，如果经常有地下水位的话，会对岩土的特性造成很大的冲击，从而造成岩土的软化[5]。所以，工程施工单位必须全面综合考虑各类水文、地质要素，并进行科学的评估。当有了粉砂和沙粒存在的时候，施工中要全面的考虑到地下管线的喷水等问题，并制定相应的对策，以达到较好的施工质量，为以后的施工打下坚实的基础。

5.3 强化对工程地勘工作的规范化培训

在过去的几年里，我国的工程地质勘查事业发展迅速，现已形成一套完整的标准和制度。因此，在进行项目勘测时，必须要按照有关的标准来进行。在进行工程勘察前，必须对评估对象进行界定，并制订相应的勘察标准，并在进行水文地质调查时，必须按照有关的施工规程进行，以便保证勘察结果，及时发现和解决问题，为工程建设打下坚实的基础。在调查中，必须要有相应的技术人员，按照技术规范来操作，确保测绘工作的规范化。水文地质学家和技术人员必须要加强对新技术的研究，提高自己的专业知识和技能，为以后的工作打下坚实的基础。