工程地質(zhì)勘查中的水文地質(zhì)問題探析

周久林

（湖北省地質(zhì)礦業(yè)開發(fā)有限責(zé)任公司，湖北 武漢 432000）

水文地質(zhì)勘查是以地下水分布規(guī)律為核心的勘查事項。在工程建設(shè)中常需要運用工程地質(zhì)勘查步驟，掌握工程建設(shè)區(qū)域的水文地質(zhì)特征，而后才能制定可行性更強(qiáng)的施工方案，為此工程的安全建設(shè)奠定基礎(chǔ)。對此，勘查人員需意識到水文地質(zhì)勘查重要性，參照工程設(shè)計要求，有效優(yōu)化水文地質(zhì)條件，滿足新時代工程項目的建設(shè)需求。

一、工程地質(zhì)勘查中水文地質(zhì)勘查內(nèi)容

（一）探測地理環(huán)境

在工程項目正式施工前，常需要開展工程地質(zhì)勘查工作，以此準(zhǔn)確判定項目投資回報率。而作為工程地質(zhì)勘查中的水文地質(zhì)勘查，也是較為主要的勘查內(nèi)容。勘查人員在實施水文地質(zhì)勘查階段，應(yīng)當(dāng)科學(xué)探測地理環(huán)境，具體涉及地貌地形、降水量、溫度、濕度、地理位置等綜合內(nèi)容，借助勘查結(jié)果，能夠知曉工程項目建設(shè)區(qū)域的氣象水文特征，而且還能提前了解工程高程，這對于后續(xù)施工方案的細(xì)化完善可起到參考指引作用。

（二）分析地質(zhì)特征

在工程建設(shè)中開展水文地質(zhì)勘查，實則是為了科學(xué)分析地質(zhì)特征，增加工程建設(shè)合理性。在水文地質(zhì)問題的實際研究中，可通過對巖石土層、地貌地形、含水層、巖體構(gòu)造等地質(zhì)信息進(jìn)行匯總，聯(lián)合先進(jìn)的測量探測工藝，促使勘查人員為技術(shù)員、測量員提供寶貴的參考資料，以便全面掌握地質(zhì)土層結(jié)構(gòu)。尤其是在開挖作業(yè)或者基坑設(shè)計環(huán)節(jié)，地質(zhì)特征信息可為其帶來可靠的工程指導(dǎo)服務(wù)，保障工程建設(shè)質(zhì)量。因此，水文地質(zhì)勘查具備一定的必要性。

（三）測量地下水層

由于在巖土工程、建筑工程等多個工程項目中，常需要針對地下土層進(jìn)行挖掘，若能提前知曉地下水層的位置以及地下水位數(shù)值，可對地基深度的設(shè)定以及打樁深度等指標(biāo)的確定給予明確指引，以免接觸地下水層，引發(fā)地層下陷等不良后果。

二、工程地質(zhì)勘查中的水文地質(zhì)問題危害

（一）地下水水位升降

工程地質(zhì)勘查中關(guān)于水文地質(zhì)勘查問題，將產(chǎn)生地下水水位變化的危害。在工程建設(shè)中，若發(fā)生水位升降問題，很容易延緩工期，造成施工區(qū)域無法保持正常的施工進(jìn)度，而且對于已經(jīng)建成的半成品也會對其質(zhì)量帶來損害。特別是在連雨天或者暴雨天環(huán)境下，積水量的增長，易誘發(fā)水位上漲后果，此時將破壞土壤結(jié)構(gòu)的完整性。

以位于甘肅地區(qū)的尾礦庫項目為例，經(jīng)過水文地質(zhì)勘查后，風(fēng)險此處因往日礦山開采作業(yè)，引起了此區(qū)域水位的變化。為了保證本項目能夠按時交工，根據(jù)地下水水位測量結(jié)果，要求做好加固防護(hù)工作，而且還需針對地面下沉、開裂病害給出具體的防范建議，以免因水文地質(zhì)問題，降低施工質(zhì)量。

（二）工程土質(zhì)軟化

無論是建設(shè)住宅建筑物，還是開展工業(yè)建筑施工工作，都需要保持地面土壤堅實。而水文地質(zhì)問題的產(chǎn)生，很容易引起土質(zhì)軟化現(xiàn)象，若不能保證土壤具備一定的承載力，不但會加劇流沙風(fēng)險，而且還會降低土層強(qiáng)度及其工程安全性，無法順利完成基坑建設(shè)等多項工程任務(wù)。因此，勘查人員若在勘查階段發(fā)覺勘查區(qū)域的水文地質(zhì)不具備良好的施工條件，需在勘查報告中進(jìn)行標(biāo)注，指引相關(guān)人員重調(diào)施工方向，以免引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。

（三）基坑邊坡沉降

基坑作業(yè)作為工程施工中的重要內(nèi)容，一旦出現(xiàn)水文地質(zhì)問題，將誘發(fā)基坑邊坡沉降后果。由于在打地基等地下操作環(huán)節(jié)，需借助基坑實現(xiàn)建筑部件的下放，若存在沉降風(fēng)險，很容易削弱施工效果。一般情況下，在基坑開挖階段，常因地下水下滲情況，擾亂開挖秩序。其基坑開挖深度越大，證明地下水積水量越多，此時應(yīng)聯(lián)合排水溝等排水設(shè)施及時清理積水，否則必然出現(xiàn)延期交工狀況。此外，基坑開挖中水文地質(zhì)問題還會增加施工風(fēng)險，基坑沉降后，若不及時進(jìn)行支護(hù)，將造成現(xiàn)場施工人員面臨墜落危險。所以，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)防護(hù)。

（四）增加災(zāi)害易發(fā)性

水文地質(zhì)問題還會增加地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性，促使局部地區(qū)呈現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)。所謂的地質(zhì)災(zāi)害多指的是不穩(wěn)定邊坡、地層沉降等。所以，勘查人員在發(fā)現(xiàn)水文地質(zhì)問題后，還需對地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域的巖土發(fā)育情況、邊坡穩(wěn)定系數(shù)進(jìn)行深度分析，而后可結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕涤暌?guī)律以及地下水位分布特征，判定此區(qū)域的災(zāi)害發(fā)生可能性。若地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生率較高，應(yīng)當(dāng)將其列為重點防護(hù)區(qū)域，在施工時應(yīng)盡量減少外界破壞頻率。此外，勘查人員若在勘查階段出現(xiàn)超深勘查情況，也會加劇地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險，此時應(yīng)先行確定好勘查深度，以免因地質(zhì)災(zāi)害縮短此區(qū)域建筑物的使用壽命。基于此，勘查人員以及現(xiàn)場作業(yè)人員應(yīng)當(dāng)深刻了解水文地質(zhì)問題危害程度，提前做出相應(yīng)的防范準(zhǔn)備事項，避免施工中誘發(fā)各種突發(fā)事故[1]。

三、工程地質(zhì)勘查中水文地質(zhì)問題的應(yīng)對策略

（一）明晰水文地質(zhì)勘查重點

工程地質(zhì)勘查中關(guān)于水文地質(zhì)問題的妥善處理，還要求勘查人員明晰工作重點，參照上述工作內(nèi)容，應(yīng)當(dāng)提高自身的重視度，以免造成出具的勘查報告缺乏可靠性。

首先，勘查人員于水文地質(zhì)勘查作業(yè)中理應(yīng)親臨現(xiàn)場，針對該區(qū)域的地貌地形特征做出初步調(diào)研，而后還應(yīng)當(dāng)結(jié)合既往氣象天文資料，依靠地理位置等多則信息知曉地勢高低、高程以及年降雨量等指標(biāo)，以便確保制定的施工方案能夠為工程施工事項指明方向。

例如在某工程中，經(jīng)過勘查后發(fā)現(xiàn)此處屬于半濕潤季風(fēng)氣候，其溫度變化范圍在-30℃到35℃之內(nèi)，年降雨量能夠達(dá)到675mm，且在六月份左右降雨密集。同時，此地區(qū)還有著明顯的冬冷夏熱季節(jié)特征。勘查人員在確定好此區(qū)域的自然條件后，需聯(lián)合設(shè)計人員調(diào)整好施工周期，特別是在冬季施工項目中，由于部分施工內(nèi)容無法在低溫環(huán)境下予以完成，故而制定的施工方案需適當(dāng)進(jìn)行工期后延，以便適應(yīng)本地區(qū)的地理環(huán)境，增加工程項目施工合理性。

其次，還需切實做好地質(zhì)環(huán)境的調(diào)研工作，在工程施工初期需了解施工現(xiàn)場的土層結(jié)構(gòu)及其巖性特征，以便及時采取有效措施應(yīng)對水文地質(zhì)溫度，降低邊坡不穩(wěn)定、沉降塌陷等事故的發(fā)生率。正如上述提及的工程，經(jīng)過勘查人員的實地勘測后發(fā)現(xiàn)其土層分布規(guī)律以1m耕土層、7m粉質(zhì)粘土、1.5m 粉土、2m 中粗砂土層、6m 礫砂土層、14m 圓礫土層為主。此時在打地基時，需結(jié)合工程需求注重在地基建設(shè)區(qū)域的土質(zhì)結(jié)構(gòu)。若剛好處于粉質(zhì)粘土層處，應(yīng)當(dāng)選擇適合的樁體結(jié)構(gòu)，如選用密排鉆孔樁，又或是建設(shè)鋼包圍護(hù)樁，進(jìn)一步夯實土層基礎(chǔ)。因此，經(jīng)由水文地質(zhì)勘查結(jié)果，可促進(jìn)工程項目的高質(zhì)量建設(shè)。

最后，勘查人員還需要注重施工區(qū)域的地下水分布情況，并在施工前開設(shè)排水溝、安裝排水設(shè)施，以免施工中因積水誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。只有勘查人員意識到水文地質(zhì)勘查重要性，并確定好了具體的勘查內(nèi)容，才能指引工程項目各參建方結(jié)合水文地質(zhì)勘查報告完善施工方案，繼而妥善處理水文地質(zhì)問題。

（二）精準(zhǔn)測量水文地質(zhì)參數(shù)

水文地質(zhì)勘查過程中，負(fù)責(zé)勘查任務(wù)的人員還應(yīng)當(dāng)精準(zhǔn)測量相關(guān)參數(shù)，由此增加勘查結(jié)果的準(zhǔn)確度，確保工程施工后能夠保持良好的施工狀態(tài)，既能提升工程建設(shè)穩(wěn)定性，又能實現(xiàn)工程的安全施工。通常在水文地質(zhì)勘查中，可利用含水層的滲透性判斷當(dāng)前項目的施工區(qū)域是否能夠支撐各種建筑構(gòu)件的壓力，避免施工后出現(xiàn)下沉現(xiàn)象。對于滲透性參數(shù)的測量需要保持地下水位的靜態(tài)運動，以免因水流激蕩，引起滲透性測量結(jié)果失真。勘查人員于滲透性測量期間，可選用泥漿鉆機(jī)，針對勘查區(qū)域予以鉆進(jìn)，而后可在接觸含水層后，對其滲透性做出相關(guān)測量。其中需格外注意的是，需采用分層測量方式，實現(xiàn)精準(zhǔn)化測量，而且還需在測量中加強(qiáng)抗?jié)B保護(hù)，避免鉆孔滲水，破壞原有的土層完整度。另外，還可采用室內(nèi)測量法，即借助滲透儀，將施工現(xiàn)場水文地質(zhì)勘查中獲取的地下水樣品帶入實驗室，聯(lián)合數(shù)學(xué)模型思維，推算出滲透性參數(shù)，這樣才能促使勘查后，快速獲取多個參數(shù)。對于釋水系數(shù)、水位傳導(dǎo)系數(shù)等，都需要依靠具體的測量方法確定實際數(shù)值，確保水文地質(zhì)勘查工作取得卓越成果[2]。

（三）注重壓水試驗調(diào)查效果

工程地質(zhì)勘查中應(yīng)對水文地質(zhì)問題，還需要注重壓水試驗調(diào)查效果。壓水試驗是引領(lǐng)工作人員切實掌握水文地質(zhì)特征的重要依據(jù)。勘查人員可運用巖體吸水量判定地下土層的地下水分布情況，還可借此知曉透水性，其壓水試驗裝置設(shè)計原理圖見（圖1）。針對地下水進(jìn)行壓水試驗，需先行經(jīng)過壓水段，而后獲取地下水流量，并在其通過壓水區(qū)域后，最終可經(jīng)過十分鐘左右，由壓力表測量出壓力值，這樣才能保證此項勘查工作擁有較為全面的工程地質(zhì)資料。

圖1 壓水試驗原理圖

以某個38m 標(biāo)高的地勢平緩工程為例，在其開展壓水試驗后，其中對于13.16m到110.7m 水位進(jìn)行測量時，根據(jù)公式求取透水率，式中Q、P、L 分別代表的是注水量、壓力、試驗段長度，最終計算出此工程的透水率為0.55。在后續(xù)施工中需加強(qiáng)防水止水設(shè)計，以免因地下水造成工程進(jìn)度受到影響。壓水試驗的應(yīng)用，一方面，能夠借助壓水試驗的水位測量結(jié)果，對其含水層進(jìn)行科學(xué)區(qū)分。另一方面，還能對工程中的隔水層情況做出準(zhǔn)確判斷。若地下水分布范圍廣泛，其地下水位偏低，此時在開挖作業(yè)或是打樁時，都應(yīng)當(dāng)合理設(shè)計施工深度，增強(qiáng)排水效果，實現(xiàn)工程的高效管理[3]。

（四）優(yōu)選水文地質(zhì)勘查技術(shù)

水文地質(zhì)勘查中要想獲得可靠的勘查結(jié)果，有效改善水文地質(zhì)問題的危害，還應(yīng)當(dāng)優(yōu)選水位地質(zhì)勘查技術(shù)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，水文地質(zhì)勘查工作也有了新的發(fā)展方向。

以遙感技術(shù)為例，勘查人員可借助遙感測量儀，對水文地質(zhì)以及地下水實施綜合測量，甚至能夠繪制水文地質(zhì)圖。遙感技術(shù)在實踐應(yīng)用中，可獲得清晰的遙感圖像，此時勘查人員可從圖像中掌握地下水流向等參數(shù)，提高了傳統(tǒng)地質(zhì)勘查效率。特別是對偏僻地帶的勘查，可直接運用遙感系統(tǒng)擴(kuò)大勘查范圍，而且其可操作性更強(qiáng)。此外，遙感技術(shù)還可應(yīng)用在地下水勘查作業(yè)中，地下水作為影響工程質(zhì)量的重要指標(biāo)，可在遙感技術(shù)輔助下，快速區(qū)分地下土層的松軟度，并且在分區(qū)后知曉含水層分布位置。基于此，水文地質(zhì)勘查工作中應(yīng)用遙感技術(shù)很有必要。例如在某工程中，專門針對此區(qū)域的地下水水環(huán)境實施遙感勘查，而后得出地下水水質(zhì)處于安全范圍內(nèi)，其硬度達(dá)到了0.88，明顯低于1，而且它的固體溶解性為0.66，此指標(biāo)均保持在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，表示此區(qū)域地下水水環(huán)境優(yōu)良，不存在地下水污染風(fēng)險[4]。

另外，還可在水文地質(zhì)勘查中充分利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它能夠針對水文地質(zhì)勘查中的氣象水文條件給出客觀解釋。同時，此項技術(shù)的應(yīng)用還能針對地質(zhì)災(zāi)害的嚴(yán)重程度進(jìn)行預(yù)測，特別是上述提及的水文地質(zhì)災(zāi)害問題，可在此項技術(shù)的輔助下對其災(zāi)害發(fā)展情況實施預(yù)判，以免后期施工中真正發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，加劇施工風(fēng)險。但由于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的適用范圍較窄，可獲取地下水徑流、區(qū)域降雨量等信息，對于其它地質(zhì)條件勘查缺乏指向性。故而應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體工況從多個工程勘查技術(shù)中進(jìn)行選擇，不但能夠增加勘查結(jié)果準(zhǔn)確度，而且還能憑借水文地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)優(yōu)化施工方案，促進(jìn)工程的良性建設(shè)。

結(jié)論：綜上所述，工程地質(zhì)勘查中關(guān)于水文地質(zhì)問題的研究，不但危害地下水位，而且還會擾亂施工進(jìn)度、引發(fā)嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，促使工程建設(shè)區(qū)域不具備安全生產(chǎn)條件。據(jù)此，應(yīng)從水文地質(zhì)勘查重點、水文地質(zhì)參數(shù)測量、壓水試驗、水文地質(zhì)勘查技術(shù)等方面著手，結(jié)合水文地質(zhì)勘查報告，實現(xiàn)地下水資源的合理利用。