巖土工程中水文地質(zhì)勘察的質(zhì)量控制及路徑探究

尹建波，魏月

（山東省地礦工程勘察院（山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局八〇一水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)），濟(jì)南 250014）

1 引言

巖土工程是土木工程的一個(gè)重要分支，涉及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、資源開發(fā)和環(huán)境保護(hù)等多個(gè)方面。在巖土工程中，水文地質(zhì)勘察作為工程設(shè)計(jì)和施工的前期準(zhǔn)備工作，具有至關(guān)重要的作用。正確、全面的水文地質(zhì)信息不僅能指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)，還能有效預(yù)防和控制工程中可能出現(xiàn)的各種水文地質(zhì)問題，如滲漏、地下水位變化引發(fā)的地基不穩(wěn)等[1]。然而，在實(shí)際操作中，由于各種原因，包括但不限于技術(shù)限制、人為因素和經(jīng)濟(jì)壓力，水文地質(zhì)勘察的質(zhì)量往往難以得到有效保證。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近5 年內(nèi)，由于水文地質(zhì)勘察質(zhì)量問題導(dǎo)致的巖土工程事故和延誤在逐年增加，給社會和經(jīng)濟(jì)帶來了不小的負(fù)擔(dān)。因此，探究巖土工程中水文地質(zhì)勘察的質(zhì)量控制及其路徑具有重要的理論和實(shí)踐意義。本文旨在通過分析現(xiàn)有的水文地質(zhì)勘察方法、技術(shù)和管理體制，找出其中存在的問題和不足，進(jìn)而提出一系列針對性的質(zhì)量控制措施和改進(jìn)路徑，以期為巖土工程中水文地質(zhì)勘察質(zhì)量的提升提供科學(xué)依據(jù)和操作指南，從而更好地服務(wù)于社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)。

2 巖土工程中水文地質(zhì)勘察的質(zhì)量控制及路徑探究

2.1 水文地質(zhì)條件變化對工程的危害及勘察的必要性

在巖土工程實(shí)施階段，區(qū)域地質(zhì)環(huán)境分析是一個(gè)關(guān)鍵步驟。區(qū)域地質(zhì)環(huán)境中，水資源流動性的變化受到自然因素影響，可能導(dǎo)致地下水位的波動，進(jìn)而在一定程度上影響巖土工程的進(jìn)展；持續(xù)的雨水侵襲可能變動巖土層的物理特征，對于既存的建筑體，可能誘發(fā)其底層基底腐化，特別是在斜坡區(qū)域，可能激發(fā)山體滑坡或坍毀現(xiàn)象[2]；地下堅(jiān)固巖土層中的水位升高可能誘發(fā)土石軟化困境，若是初期設(shè)計(jì)階段未能預(yù)知地下水位升高，可能會出現(xiàn)水位侵襲激發(fā)的建筑構(gòu)造下沉困境，相反，地下水位降低可能激發(fā)干涸困境，可能誘發(fā)地面塌陷或裂縫，影響接下來的工程建設(shè)；隨著外界對水資源需求的增加，特定區(qū)域的水位可能持續(xù)下降，可能導(dǎo)致水資源枯竭和環(huán)境危害。

此外，巖土的水理性質(zhì)，即巖土層與地下水相互作用下的地質(zhì)特性，是另一個(gè)重要危險(xiǎn)因素[3]。因此，需要通過分析降水分布與地下水位的邏輯關(guān)系，提高勘測內(nèi)容的精準(zhǔn)性，規(guī)避工程問題。結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟(jì)要素，水文地質(zhì)勘測可以為大規(guī)模工程場地提供嚴(yán)格的界定。在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，它在項(xiàng)目拓展階段能夠提供可靠、安全的數(shù)據(jù)，與現(xiàn)代科技和設(shè)備工藝結(jié)合，展現(xiàn)技術(shù)可行性。利用射頻識別技術(shù)、GIS 技術(shù)和地質(zhì)勘測技術(shù)處理各類信息，能夠?yàn)楣こ淘O(shè)計(jì)規(guī)劃和現(xiàn)場施工提供全面的數(shù)據(jù)支持。

2.2 巖土工程中水文地質(zhì)勘察路徑

在巖土工程領(lǐng)域，工程前的水文地質(zhì)勘察十分重要，可以通過技術(shù)手段收集相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，然后由專業(yè)人員進(jìn)行逐項(xiàng)分析比較，為工程設(shè)計(jì)與施工提供數(shù)據(jù)支持。水文地質(zhì)勘察的主要步驟如圖1 所示。

圖1 巖土工程勘察的主要過程

圖1 為巖土工程勘察的核心流程，該流程注重前期精細(xì)規(guī)劃，涵蓋勘察組織設(shè)計(jì)、技術(shù)交流上報(bào)和資源分配，以確保各工序有效銜接，提升數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。水文地質(zhì)勘測包括現(xiàn)場勘察和數(shù)據(jù)分析，為工程建設(shè)提供關(guān)于水文、地形地貌和地質(zhì)結(jié)構(gòu)的綜合信息。地質(zhì)環(huán)境條件勘察關(guān)注建筑物地基和地下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性，通過前期設(shè)計(jì)和中后期管理實(shí)現(xiàn)資源化調(diào)配，降低成本。地下水位變化對巖土層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有顯著影響，需分析水位變化并確定基準(zhǔn)，通過對水源地質(zhì)勘察技術(shù)進(jìn)行綜合評價(jià)，測量基坑周邊土壤的承壓力，并分析數(shù)據(jù)和衡量指標(biāo)，如透水性、崩解性和脹縮性，為后期工程建設(shè)提供決策支持。

2.3 巖土工程中水文地質(zhì)勘察的質(zhì)量控制

水文地質(zhì)勘察質(zhì)量是巖土工程成功的關(guān)鍵。良好的質(zhì)量控制可以確保數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，指導(dǎo)防水排水設(shè)計(jì)，預(yù)防滲漏和不均勻沉降等問題。嚴(yán)格的質(zhì)量監(jiān)控可以減少因數(shù)據(jù)誤差導(dǎo)致的工程風(fēng)險(xiǎn)，識別環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，如污染遷移。因此，加強(qiáng)勘察質(zhì)量控制對于確保工程安全和效益至關(guān)重要。然而，實(shí)際操作中仍存在一些挑戰(zhàn)和難點(diǎn)，目前水文地質(zhì)勘察中的問題如圖2 所示。

圖2 水文地質(zhì)勘察重點(diǎn)及影響因素

如圖2 所示，當(dāng)前的勘察方法在數(shù)據(jù)獲取方面存在一些不對稱性問題，部分資料的缺失使得實(shí)際勘測中的水位比對缺乏參照，增加了初期核驗(yàn)的難度，同時(shí)也間接影響了后期的施工質(zhì)量。水位是水文勘測的難點(diǎn)，環(huán)境氣候的多變使水位變化預(yù)測度不高。例如，南方大規(guī)模的降雨可能促使水位呈現(xiàn)同比增長的趨勢，這種現(xiàn)象在當(dāng)前的水位上升情況下可能會觸發(fā)巖土工程下層區(qū)域的多種問題，比如，鹽堿化問題是指土壤中鹽分含量增加，這可能改變土壤的質(zhì)地和結(jié)構(gòu)；收縮膨脹問題是指土壤在水分變化時(shí)體積的變化，這種變化可能會影響巖土層的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。這兩種現(xiàn)象都可能對建筑工程的施工安全構(gòu)成威脅。例如，在某些情況下，土壤的鹽堿化可能會降低土壤的承重能力，而收縮膨脹可能會導(dǎo)致地基不穩(wěn)定。如果在施工過程中出現(xiàn)水位下降，可能會引發(fā)土層的坍塌或裂縫現(xiàn)象。土層坍塌可能會導(dǎo)致地面下沉，而裂縫可能會影響土壤的整體穩(wěn)定性。這些問題在技術(shù)上可能難以完全解決，從而產(chǎn)生多種安全隱患。為保障水文地質(zhì)勘察質(zhì)量，必須建立正確的工作理念，每個(gè)檢測環(huán)節(jié)的實(shí)施都必須能準(zhǔn)確解讀土質(zhì)、水位和自然生態(tài)環(huán)境的影響。進(jìn)行巖土勘察時(shí)，技術(shù)人員必須具備扎實(shí)的理論知識和實(shí)踐技能。同時(shí)，完善的勘察制度也至關(guān)重要，需根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行每個(gè)操作步驟，加強(qiáng)對勘察制度和勘察水平的管理和約束，確保所有工作內(nèi)容能在巖土工程調(diào)查中得到同步執(zhí)行。在最后階段，應(yīng)加強(qiáng)對新型勘察技術(shù)和新興理念的采納。

3 巖土工程勘察路徑與質(zhì)量控制方案的實(shí)際應(yīng)用結(jié)果

以某機(jī)場巖土工程勘察為例，該項(xiàng)目長約7 km，軸向NE31°。該區(qū)域地層單斜分布，有小柔皺和小柔曲現(xiàn)象。場區(qū)內(nèi)，白堊系河口組基巖與茅店組基巖之間存在一些斷層或者不連續(xù)的巖土層。兩相鄰地層或巖體之間存在明顯的地質(zhì)年代、性質(zhì)或結(jié)構(gòu)差異，通常是由于古地貌、侵蝕、斷裂等地質(zhì)過程導(dǎo)致的。在這種情況下，可能會成為巖土工程中的一個(gè)難點(diǎn)或風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，因?yàn)樗赡苡绊懙鼗姆€(wěn)定性和結(jié)構(gòu)安全。此外，施工區(qū)位于侵蝕丘陵地貌中，相對地勢較低且地形較為平緩。這種地貌條件通常意味著該區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)可能相對穩(wěn)定，但也可能存在一些侵蝕和搬運(yùn)過程中形成的不穩(wěn)定地層。地勢較低和地形平緩有利于工程建設(shè)，降低地基處理和土石方工程的難度和成本。然而，需要考慮地下水位的影響，特別是在地勢較低的區(qū)域，弱地下水位較高會對地基和地下結(jié)構(gòu)的施工帶來一些挑戰(zhàn)。

在巖土工程的水文地質(zhì)勘察過程中，首先進(jìn)行勘探點(diǎn)的測量定孔，確切測定其平面位置和高程，平面位置誤差控制在0.25 m 以內(nèi)，高程誤差控制在5 cm 以內(nèi)。在鉆探階段，若需調(diào)整鉆探點(diǎn)位，首先應(yīng)在平面圖上標(biāo)明實(shí)際的探點(diǎn)位置，并計(jì)算出與原定樁位的偏差距離及方向。隨后，進(jìn)入實(shí)際鉆探階段，根據(jù)工程要求安排勘探點(diǎn)的布置和鉆孔的深度。在此階段，巖土工程師應(yīng)負(fù)責(zé)跟班記錄，以確保鉆探過程準(zhǔn)確無誤。在取樣階段，鉆探取樣孔間距應(yīng)隨孔深變化，孔深為0～10 m 時(shí)，取樣間距為1 m，孔深在10 m 以上時(shí)，取樣間距為2 m，確保對每層巖土都取樣。取樣完成后立即現(xiàn)場封樣，填寫標(biāo)簽，并及時(shí)送樣。土工試驗(yàn)環(huán)節(jié)包括含水量試驗(yàn)、密度試驗(yàn)、相對密度試驗(yàn)等，這些試驗(yàn)為后續(xù)的工程設(shè)計(jì)和施工提供了重要的數(shù)據(jù)支持，如顆粒分析試驗(yàn)、界限含水量試驗(yàn)、土的擊實(shí)試驗(yàn)、土的固結(jié)（壓縮）試驗(yàn)和土的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)等。地基巖土勘探結(jié)果如圖3 所示。

圖3 地基巖土勘探結(jié)果

鉆探數(shù)據(jù)顯示，該區(qū)域的地基巖土的分布變化不均，具體如圖3 所示，在第四系區(qū)域中分布的是坡殘積層主要成分為含礫黏土，其主要集中于地勢較低的區(qū)域。而白堊系河口組以及茅店組地層根據(jù)巖石的性質(zhì)差異，分為粉砂巖、化砂巖和含礫砂巖三大子類，這些主要分布在地勢高的局域。通過現(xiàn)場的地質(zhì)工程測繪和鉆探活動，展示了該區(qū)域內(nèi)并未檢測到有斷裂底層存在，同時(shí)周遭也無地下礦藏開采、空洞區(qū)域、土壤流動、巖石崩落、土石流、溶洞、地下空穴、基礎(chǔ)液化等不利的地質(zhì)現(xiàn)象。然而，該區(qū)域內(nèi)主要的不良工程地質(zhì)問題為土壤侵蝕，例如，風(fēng)化和水流可能會導(dǎo)致路基出現(xiàn)不均勻的侵蝕情況，也就是常說的土壤侵蝕現(xiàn)象。為解決這些不良的工程問題，建議對區(qū)域內(nèi)的低洼地帶進(jìn)行排水系統(tǒng)的安裝和維護(hù)，以減少水流對土壤的侵蝕。同時(shí)，可以考慮進(jìn)行土壤改良或采取地基加固的方法，如注漿或者深層壓實(shí)，接著按照設(shè)計(jì)要求重新平整地表至設(shè)計(jì)的標(biāo)高。對于高坡地區(qū)的浮石和松散巖石，可以執(zhí)行清理和加固處理，然后按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行坡面的穩(wěn)定化處理，以確保為后續(xù)的工程建設(shè)提供良好的地質(zhì)條件。通過這些措施，可以有效解決土壤侵蝕和坡面不穩(wěn)定的問題，為后續(xù)的工程建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

水文地質(zhì)勘察在巖土工程中的重要性不言而喻，它為確保工程的穩(wěn)定和安全提供了基礎(chǔ)。本文通過分析水文地質(zhì)條件變化對工程的影響、勘察路徑及質(zhì)量控制策略，為巖土工程領(lǐng)域的專業(yè)人士提供了寶貴的理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)。通過深化水文地質(zhì)勘察的質(zhì)量控制，引入新型勘察技術(shù)，能更準(zhǔn)確地預(yù)測和應(yīng)對自然因素的影響，為我國巖土工程的持續(xù)發(fā)展和安全建設(shè)提供保障。