水文地質(zhì)勘察中地下水的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施探究

任元良

（浙江山川有色勘察設(shè)計(jì)有限公司 浙江紹興 312000）

前言

地下水對(duì)于巖土性能與強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生重要影響，也因此而對(duì)建筑工程質(zhì)量產(chǎn)生決定性影響，隨著我國(guó)建筑行業(yè)的高速發(fā)展，地下水對(duì)于建筑工程的影響愈發(fā)受到關(guān)注，人們對(duì)于地下水對(duì)建筑穩(wěn)定性及安全性的影響有了更加明確的認(rèn)知，基于此，建筑工程施工前期的水文地質(zhì)勘察工作就顯得尤為重要的，就需要在水文地質(zhì)勘察中，充分利用相應(yīng)技術(shù)措施，保證水文地質(zhì)勘察質(zhì)量。

1 工程概述

1.1 工程概況

中海青劍湖項(xiàng)目位于蘇州市工業(yè)園區(qū)，擁有優(yōu)越的地理位置與便捷的交通條件，環(huán)境清秀。擬建多層及高層住宅項(xiàng)目，包含整體地下車庫(kù)及部分底層輔助用房。擬建工程包括三個(gè)地塊，面積分別為39784.65m2、33113.03m2和32794.33m2。對(duì)該項(xiàng)目巖土工程進(jìn)行初步勘察，按照《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001，2009年版）中的規(guī)定，確定擬建項(xiàng)目的重要性等級(jí)為二級(jí)，場(chǎng)地等級(jí)為二級(jí)，地基等級(jí)為二級(jí)，巖土工程勘察等級(jí)為乙級(jí)。按照《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB50223-2008）中的相關(guān)規(guī)定，確定擬建工程抗震設(shè)防類別為丙類。

1.2 勘探方法

本次勘探采用的具體方法包括：①鉆探，基于相應(yīng)要求，采用SH30-2型鉆機(jī)，采用套管泥漿護(hù)壁等技術(shù)措施，基于場(chǎng)地土性，采用薄壁取土方式來(lái)獲取原狀樣；②標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，采用重63.5kg、落距76cm的自動(dòng)落錘設(shè)備，當(dāng)貫入器入土并達(dá)到孔底之后，預(yù)擊15cm，對(duì)每次打入10cm的錘擊數(shù)加以記錄，直到打入30cm；③靜力觸探試驗(yàn)，采用的雙橋探頭規(guī)格為15cm2，基于相關(guān)規(guī)定，在探頭進(jìn)場(chǎng)前進(jìn)行標(biāo)定。試驗(yàn)時(shí)采用1.2m/min的貫入速度，每隔10cm進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)記錄；④室內(nèi)土（水）工試驗(yàn)，主要為常規(guī)試驗(yàn)及固結(jié)快剪試驗(yàn)。

1.3 場(chǎng)地地下水

工程項(xiàng)目區(qū)塊為亞熱帶季風(fēng)氣候，擁有較大的雨量，輕度潮濕。本次勘探中發(fā)現(xiàn)，影響工程的地下水包括三層，即潛水、微承壓水與承壓水。其中潛水的主要補(bǔ)給包括大氣降水及地表水側(cè)滲，通過(guò)自然蒸發(fā)的方式排泄，季節(jié)性變化明顯；微承壓水的主要補(bǔ)給包括徑流與越流；承壓水主要補(bǔ)給包括徑流、越流，對(duì)工程施工影響較小。

2 水溫地質(zhì)卡勘察中的地下水問(wèn)題闡述

2.1 潛水水位上升的問(wèn)題

對(duì)于工程項(xiàng)目的水文地質(zhì)勘察工作，其主要目的在于對(duì)項(xiàng)目區(qū)塊地質(zhì)水文條件是否適宜施工進(jìn)行勘察。土木工程的施工建設(shè)會(huì)受到潛水水位上升的影響，導(dǎo)致工程穩(wěn)定性不足，主要體現(xiàn)在：①由于區(qū)塊巖土本身存在力學(xué)性能不夠穩(wěn)定的現(xiàn)象，一旦發(fā)生潛水位上升現(xiàn)行，會(huì)導(dǎo)致工程施工建筑受到影響，導(dǎo)致工程穩(wěn)定性與安全性無(wú)法維持，尤其是擬建項(xiàng)目所處地塊的潛水位季節(jié)性變化明顯；②潛水位上升會(huì)導(dǎo)致河岸及斜坡等位置，出現(xiàn)垮塌或者滑移等現(xiàn)象，影響區(qū)塊巖體發(fā)揮其正常功能，影響建筑安全性；③潛水位上升并滲透地基當(dāng)中，會(huì)導(dǎo)致地基在長(zhǎng)期的水資源侵蝕下逐漸軟化，巖土粘性上升，而強(qiáng)度下降，導(dǎo)致建筑地基的不均勻沉降，影響工程質(zhì)量及穩(wěn)定性，甚至對(duì)建筑居民及使用者帶來(lái)生命財(cái)產(chǎn)安全的威脅[1]。

2.2 影響建筑穩(wěn)定性

“微承壓水”即承壓水頭較小的承壓水，一般分為天然水及人類活動(dòng)產(chǎn)生的地下水兩種類型。微承壓水會(huì)對(duì)巖土工程、地質(zhì)環(huán)境都產(chǎn)生較大影響。如上文所述，潛水位的上升會(huì)影響建筑工程的穩(wěn)定性與安全性。但同時(shí)，微承壓水等地下水的水位下降，也會(huì)對(duì)工程質(zhì)量造成影響，導(dǎo)致建筑物穩(wěn)定性下降。其危害主要體現(xiàn)在：①地下水位下降導(dǎo)致巖土壓力及密度上升，巖土承壓增加，導(dǎo)致地面下沉與土壤下陷等問(wèn)題；②地下水位下降，石膏層及鈉鹽層溶解，導(dǎo)致建筑物地基偏移，影響建筑物穩(wěn)定性。

3 水文地質(zhì)勘察中地下水問(wèn)題的應(yīng)對(duì)

3.1 基坑降水及排水措施

擬建工程所處環(huán)境及土質(zhì)涉及到①素填土、①A層淤泥土、②-1層粉質(zhì)黏土、②-2層黏土，并與道路及管線相鄰。通過(guò)土質(zhì)分析，可知工程地基土質(zhì)較為松軟，具有較低的強(qiáng)度與自穩(wěn)性，在基坑開(kāi)挖時(shí)，要注意對(duì)于地下水問(wèn)題的處理，以減少地下水對(duì)于工程土質(zhì)的影響。基坑開(kāi)挖時(shí)考慮到潛水及微承壓水的影響，由于潛水及微承壓水的存在，有可能導(dǎo)致基坑突涌或者流砂現(xiàn)象的產(chǎn)生。經(jīng)過(guò)詳細(xì)勘察，建議在基坑開(kāi)挖的同時(shí)，采取必要的降水措施，可以通過(guò)井點(diǎn)降水法或管井降水法來(lái)加以實(shí)現(xiàn)，要求按照基坑開(kāi)挖深度的1m左右來(lái)設(shè)置降水深度。本次水位降深較小，受到降水影響較小，因此對(duì)于基坑的底部積水，可以通過(guò)明溝排水，或者集水坑排水等方式排出。同時(shí)考慮到蘇州市降水量較大，因此在基坑開(kāi)挖時(shí)要充分考量長(zhǎng)期降水可能到來(lái)的不必要影響，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

3.1.1 井點(diǎn)降水法

井點(diǎn)降水法就是在開(kāi)挖基坑之前，將濾水管（濾水井）埋設(shè)在基坑周圍，通過(guò)抽水設(shè)備進(jìn)行抽水，以保證基層土壤的干燥，一般來(lái)說(shuō)，井點(diǎn)降水法包括輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、管井井點(diǎn)等。①輕型井點(diǎn)是在基坑工程四周，每隔一定距離就在含水層中埋入一根井點(diǎn)管，通過(guò)抽水設(shè)備進(jìn)行抽水，將地下水位降低至基坑底部以下，直到工程施工完畢；②噴射井點(diǎn)主要采用噴射井管、高壓水泵及管路系統(tǒng)。一般當(dāng)輕型井點(diǎn)排水需要采用多級(jí)井點(diǎn)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致基坑挖方量上升，施工周期延長(zhǎng)，導(dǎo)致施工設(shè)備增加，經(jīng)濟(jì)性下降，此時(shí)就可以采用噴射井點(diǎn)的方式進(jìn)行降水；③電滲井點(diǎn)。將兩根電極插入飽和黏土中，通入直流電，黏土粒會(huì)發(fā)生電泳現(xiàn)象向陽(yáng)極移動(dòng)，水分子則發(fā)生電滲現(xiàn)象而向陰極移動(dòng)，利用這一電滲現(xiàn)象，以輕型井點(diǎn)或者噴射井點(diǎn)的景觀作為陰極，將垂直陽(yáng)電極設(shè)置于與陰極相距1.2m處，利用電滲現(xiàn)象，在通入直流電時(shí)，使水分子快速滲透到井管附近，便于快速抽出；④管井井點(diǎn)是在基坑周圍，每隔一定距離就設(shè)置一個(gè)管井，在管井中通過(guò)水泵抽水來(lái)實(shí)現(xiàn)地下水位的下降[2]。

圖1 井點(diǎn)降水系統(tǒng)

3.1.2 集水井明排法

圖2 管井降水法

集水井明排法的應(yīng)用，是當(dāng)存在較高地下水位的時(shí)候，通過(guò)設(shè)置排水管道進(jìn)行排水。但不同于其他排水法，集水井明排法的應(yīng)用，需要首先進(jìn)行集水，通過(guò)集水來(lái)使地下水匯集，以此來(lái)進(jìn)一步提高排水效率與排水量，具備較好的排水效果。其中較為常見(jiàn)的是明溝排水法，具備較高的經(jīng)濟(jì)效益，且應(yīng)用范圍廣泛。在實(shí)際施工中，需要首先做好明溝管理與清理工作。暗溝排水也是一種集水井明排法，可以減少消耗在管理與清理方面所投入的成本，但具有較大的施工難度與施工成本，因此在實(shí)際的施工中，需要根據(jù)工程的實(shí)際情況，以及地下水的排水的實(shí)際需求來(lái)合理選擇。本文所提出的擬建工程施工地塊中，對(duì)于基坑積水可以采用明溝排水的方式進(jìn)行。

圖3 集水井明排法

3.2 提高水文地質(zhì)勘察技術(shù)水平

考慮到工程施工質(zhì)量的要求，在前期的水文地質(zhì)勘察中，要注意對(duì)于勘察技術(shù)應(yīng)用水平的提升。水文地質(zhì)勘察對(duì)于勘察技術(shù)水平要求較高，較高的技術(shù)投入可以有效減少地下水問(wèn)題對(duì)于工程質(zhì)量所造成的影響。強(qiáng)化對(duì)于容水性、透水性、持水性的技術(shù)勘察。同時(shí)，也需要充分考量巖土狀態(tài)，結(jié)合工程施工的實(shí)際需要進(jìn)行水文地質(zhì)的勘察工作。通常來(lái)說(shuō)，水文地質(zhì)的采樣檢測(cè)，應(yīng)當(dāng)分別從枯水期及豐水期兩個(gè)階段入手，對(duì)地下水質(zhì)、地下水成分等因素加以分析，包括地下水的總硬度、鎂離子、鈣離子、pH值與碳酸根離子等，明確地下水的具體問(wèn)題，并對(duì)癥下藥地采取相應(yīng)處理措施以應(yīng)對(duì)其問(wèn)題，避免對(duì)于建筑工程質(zhì)量與安全造成不必要的影響，減少地下水的危害。另外，還需對(duì)地下水的各種問(wèn)題進(jìn)行調(diào)查，包括地下水位的變化規(guī)律、地下水的壓力及腐蝕性，并以此為基礎(chǔ)制定相應(yīng)的應(yīng)對(duì)與處理措施[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

在明確水文地質(zhì)勘察中的地下水問(wèn)題之后，需要結(jié)合工程建設(shè)的實(shí)際需求，采取必要的地下水處理措施。本文所提出的工程項(xiàng)目受到潛水層及微承壓水的影響，為此就需要采取井點(diǎn)降水法及集水井明排法等相應(yīng)基坑降水及排水措施，并進(jìn)一步提高水文地質(zhì)勘察技術(shù)水平，以保障水文地質(zhì)勘察與分析的科學(xué)性，為地下水問(wèn)題的處理提供參考。