水文地質勘測技術在工程建設中的應用

馬瑞娟 李志成

摘 要：水文地質勘測是工程建設的首要環節，利用物探、鉆探等勘測技術掌握工程施工條件，可以為施工設計的合理性提供保障。本文首先對水文地質勘測在工程建設中的重要性進行分析，在此基礎上，結合某工程案例，分析水文地質勘測的主要內容和關鍵技術，探討水文地質勘測技術在實際工程中的應用，主要包括測繪技術、物探技術、鉆探技術、數字化技術等。

關鍵詞：水文地質；勘測技術；工程建設應用

中圖分類號：TU195 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）05-0151-02

1 水文地質勘測在工程建設中的重要性

在礦山、隧道、水利工程等重要工程建設中，水文地質勘測工作影響重大，必須采用先進的勘測技術，對工程周邊的水文地質情況進行全面了解。施工現場的水文地質條件對工程施工有直接影響，在巖土體中含有一定量的地下水，會影響巖土工程的穩固性。需要采用水文地質勘測技術，明確地下水補徑排條件以及含水層的分布情況，準確掌握水文地質參數，對水文地質條件的施工影響作出合理評價，從而制定科學的施工計劃，確保施工安全性和施工的順利進行。隨著科學技術的發展，水文地質勘測技術水平不斷提高，應積極引進新的技術手段，做好水文地質勘測工作，充分發揮水文地質勘測在工程建設中的重要作用[1]。

2 某水庫加固工程概況

某水庫為小型民用灌溉水庫，設計灌溉面積為333hm2，總容量240萬m2，壩址以上的流域面積為6.8km2。水庫的大壩、溢洪道等樞紐建筑為4級建筑。從建成至今，水庫已經運行了二十多年，由于主要設施設備年久失修，目前處于問題運行狀態，存在的主要問題包括：（1）大壩下游出現多處滲漏，滲漏量和浸潤面積逐漸增加；（2）大壩上游的干砌石護坡大面積垮塌，壩面受腐蝕嚴重；（3）涵洞閘門關閉不嚴，滲漏問題嚴重，壩體和洞體的結合性較差；（4）壩軸線以上的頂部和側墻滲漏以滴漏和射流狀滲漏為主，壩軸線以下的滲漏以浸潤為主[2]。

針對上述問題，必須盡快對該水庫進行除險加固施工，在分析問題原因、掌握水文地質條件的基礎上，制定合理的補救方案。

3 水文地質勘測技術在工程建設中的實際應用

3.1 工程水文地質條件分析

在上述工程中，首先采用水文地質調查方法，結合以往工程資料和實地調查結果，了解工程基本水文地質情況。從水文條件來看，該水庫流域的山頂高程為1256.8m，按1：10000比例的地形圖進行量算，流域面積約為6.8km2，平均比降為48%，主河道長為3.7km。從地質條件來看，水庫周邊的山體還把高度在1000m～1100m之間，屬于中低山谷地貌，巖層產狀為N40-50°E/SE<55-75°。巖層主要有白云質灰巖和白云巖組成，巖層厚度約為638～927m，在水庫和大壩右岸出露。總體來看水庫區域的工程地質條件較好，巖性單一且連續完整，巖溶不發育。由于水庫所處區域為中亞熱帶季風氣候，四級氣候分明，降水量充足，平均年降水量為995mm，相對濕度為81%，平均溫度15℃，平均日照時間為1128h，平均最大風速為9.3m/s。

根據上述水文地質條件和氣候條件，可以為工程施工安排提供依據，結合水庫運行問題分析結果，初步制定施工方案。

3.2 水文地質勘測的主要內容

在上述工程中，施工的重點內容是大壩整治，具體包括：（1）拆除大壩上游垮塌嚴重的干砌石護坡，進行土方填筑和砂石墊層施工，構建混凝土預制塊護坡；（2）對大壩下游進行土方填筑、排水棱體修正和草皮護坡修建；（3）進行大壩防滲灌漿施工，修復壩體及壩基的滲漏問題；（4）對溢洪道進行改造施工，包括石方開挖工程、C25鋼筋混凝土橋施工、M7.5漿砌筑施工和C20混凝土澆筑施工；（5）新建放水涵洞，需要進行隧洞石方開挖、混凝土襯砌、安裝放水設施；（6）雙向轉動閘門和啟閉裝置的安裝工程。

根據上述施工內容，在進行水文地質勘測時，需要掌握以下幾點基本情況：（1）地下水類型和含水層分布狀況、埋藏深度等信息；（2）地下水的靜止水位計變化幅度；（3）分析地下水文變化受地形、氣象和認為因素的影響；（4）通過對工程地形地貌、地質結構、水文條件的分析，掌握地下水補徑排條件；（5）通過水文實驗測定所需的水文地質參數，預測開采地下水的影響，確定應對措施。上述工程的巖石類型及對應地下水類型如表1所示。

3.3 水文地質勘測技術的應用

3.3.1 測繪技術的應用

水文地質測繪技術是工程初步設計階段的常用技術，測繪內容包括地下水類型、邊界、分布情況以及水循環系統等。采用規定比例尺的地形圖或地質圖，記錄觀測結果。水文地質測繪技術作為傳統的水文地質勘測技術，經歷了從人工測繪到電子測繪的發展。目前遙感成像技術等先進技術的應用，極大縮短了工程測繪時間，而且能夠降低人為誤差，提高測繪質量。在水文地質測繪過程中，觀測點一般要選擇地質邊界線或地質災害點。在雨季著重進行井和泉的觀測，獲取地下水變化規律，在降水少的季節則進行溪溝測流。

3.3.2 物探技術與鉆探的應用

物探技術是先進的水文地質勘測技術，可以探測巖溶發育段分布情況、斷裂富水帶位置、含水層位置和咸淡水分界處。在工程的水文地質勘測過程中，通常將多種勘測方法結合使用，根據工程建設目的，對水文地質條件進行有針對性的勘測。其中，物探測井技術能夠較為全面的獲取工程地質資料，查明異常情況，為后期施工提供數據支撐。物探技術與鉆探技術的配合使用能夠提供水文地質勘測效率，準確掌握水文地質條件。在應用物探測井技術的基礎上，通過鉆孔確定水文地質條件的具體信息。其中的關鍵是合理布置勘探線和勘探點，一般在含水層邊緣設置鉆孔，以便勘察其邊界位置以及基本性質。在此基礎上，進行抽水測試，確保鉆孔、抽水試驗和成井的一致性。在鉆孔抽水試驗過程中，可以得到地下水水量計算的基本數據，試驗持續時間一般在30天以上，盡量選擇枯水季節進行抽水測試，便獲得更大降深，提高計算精度。

3.3.3 數據解釋技術的應用

在獲得水文地質勘測的原始數據后，要對其進行處理和編輯，挖掘數據利用價值，對施工條件和各方面影響因素做出準確評估，一次為基礎確定施工工序和施工組織方案。其中，數據采集格式是數據編輯處理的主要依據，利用數據解釋技術深入分析水文地質狀況，明確工作布置接受位置和激發點，可以最大化的發揮數據勘測數據的應用價值，確保工程施工的合理性。

3.3.4 數字化技術的應用

隨著科學技術的發展，數字化技術在水文地質勘測中的應用極大的提高了水文地質勘測效率和勘測精度。其中具有代表性的是“3S”技術，即遙感技術（RS）、地理信息系統（GIS）和全球定位系統（GPS）。這三種先進的數字化技術在水文地質勘測過程中的應用，可以大幅度提高空間信息獲取能力，并對獲取信息進行科學存儲和管理，為工程應用提供支持。比如在上述水庫加固工程中，洪水預測、降雨量預測對工程施工有重要影響，通過遙感技術與微型技術的結合應用，可以快速掌握大量水文信息數據，獲得較為客觀精準的判斷，為工程設計提供依據。遙感成像技術與數字高程模型的結合，使工程建設可以通過建立三維數字模型，對水文地質情況進行直觀、全面的分析，并模擬防汛期的洪水災害情況，合理確定工程施工的重要參數，確保工程建筑物的穩定性和耐久性。

4 結語

綜上所述，水文地質勘測技術在工程建設中具有極高的應用價值，可以為工程設計提供科學依據。通過全面掌握施工現場及周邊的水文地質條件，綜合考慮各方面影響因素，可以確保施工組織安排的合理性，確保工程建設的安全、有序進行。積極應用物探技術、數字勘測技術等先進的水文地質勘測技術，可以提高勘測效率和勘測結果的精確度。

參考文獻

[1]孫洪.水文地質問題在工程勘察中的重要性分析[J/OL].低碳世界，2017，（32）：1.[2017-11-01].