淺談工程基礎(chǔ)建筑設(shè)計(jì)施工中水文地質(zhì)勘察的重要性

淺談工程基礎(chǔ)建筑設(shè)計(jì)施工中水文地質(zhì)勘察的重要性淺談項(xiàng)目根底建筑設(shè)計(jì)施工中水文地質(zhì)勘察的重要性

【Abstract】Hydrogeologyisanimportantpartofengineeringgeologicalsurvey，thequalityoftheconstructionprojectisbuiltonthebasisofacompletesurveyonthebasisofgeological，hydrogeologicalsurveyarticlebycontentdescriptionandanalysis，summedupthebasisofhydrogeologicalinvestigationintheengineeringbuildingdesignconstructionimportance.

【Keywords】Hydrogeology；Engineeringsurvey；Foundationconstruction；Groundwater；Role

1.前言

〔1〕水文地質(zhì)勘察是運(yùn)用地質(zhì)學(xué)、巖土力學(xué)、項(xiàng)目地質(zhì)學(xué)、測(cè)量學(xué)的理論，按照科學(xué)的勘察程序與辦法，利用有效的測(cè)試儀器和鉆探技術(shù)，調(diào)查和項(xiàng)目建設(shè)有關(guān)的項(xiàng)目地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件，評(píng)價(jià)存在的與項(xiàng)目有關(guān)的項(xiàng)目地質(zhì)和水文地質(zhì)問(wèn)題，為項(xiàng)目建設(shè)的設(shè)計(jì)、施工等提供詳實(shí)、科學(xué)、準(zhǔn)確的地質(zhì)資料。

〔2〕水文地質(zhì)工作在項(xiàng)目勘察、根底設(shè)計(jì)、項(xiàng)目地質(zhì)災(zāi)害與防治等方面都起著重要的作用。對(duì)項(xiàng)目根底施工尤為重要，但是在實(shí)際的項(xiàng)目地質(zhì)勘察工作中，人們通常更加注重對(duì)勘察揭露出來(lái)的巖土類型及其項(xiàng)目地質(zhì)性質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究，很少直接波及水文地質(zhì)參數(shù)的利用，在勘察報(bào)告中大多只是簡(jiǎn)單地對(duì)天然狀態(tài)下的水文地質(zhì)條件作一般性的評(píng)價(jià)，導(dǎo)致經(jīng)常發(fā)生由地下水引發(fā)的各種地基項(xiàng)目危害問(wèn)題，令勘察和設(shè)計(jì)處于困難的境地。由此可見(jiàn)，重視水文地質(zhì)勘察對(duì)地基處理的重要作用，對(duì)提高根底項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)量都有很大的作用。

2.根底建筑項(xiàng)目地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)評(píng)價(jià)內(nèi)容

在過(guò)去的根底建筑項(xiàng)目勘察報(bào)告中，由于無(wú)視了結(jié)合根底設(shè)計(jì)和施工需要評(píng)價(jià)地下水對(duì)巖土項(xiàng)目的作用和危害，在某些地區(qū)已發(fā)生多起因地下水造成根底下沉和建筑物開(kāi)裂的質(zhì)量事故，通過(guò)對(duì)眾多因水文地質(zhì)問(wèn)題引起的項(xiàng)目危害分析，總結(jié)出在項(xiàng)目勘察中，對(duì)水文地質(zhì)問(wèn)題的評(píng)價(jià)，主要應(yīng)考慮下列內(nèi)容：

2.1應(yīng)重點(diǎn)評(píng)價(jià)地下水對(duì)巖土體和建筑物根底局部的作用和影響，預(yù)測(cè)可能產(chǎn)生的巖土項(xiàng)目危害，提出防治措施。

2.2項(xiàng)目勘察中應(yīng)密切結(jié)合建筑物地基根底類型的需要，查明有關(guān)水文地質(zhì)問(wèn)題，提供選型所需的水文地質(zhì)資料。

2.3不僅要查明地下水的天然狀態(tài)和天然條件下的影響，更重要的是分析預(yù)測(cè)在人為項(xiàng)目活動(dòng)中地下水的變化情況，及對(duì)巖土體和建筑物的反作用，以及對(duì)根底局部的侵蝕作用。

2.4應(yīng)從項(xiàng)目角度，按地下水對(duì)項(xiàng)目的作用與影響，提出不同條件下應(yīng)當(dāng)著重評(píng)價(jià)的地質(zhì)問(wèn)題，如：

〔1〕對(duì)埋藏在地下水位下列的建筑物根底中水對(duì)混凝土及混凝土內(nèi)鋼筋的腐蝕性。

〔2〕對(duì)選用軟質(zhì)巖石、強(qiáng)風(fēng)化巖、殘積土、膨脹土等巖土體作為根底持力層的的建筑場(chǎng)地，應(yīng)著重評(píng)價(jià)地下水活動(dòng)對(duì)上述巖土體可能產(chǎn)生的軟化、崩解、脹縮等作用。

〔3〕在地基根底壓縮層范圍內(nèi)存在渙散、飽和的粉細(xì)砂、粉土?xí)r，應(yīng)預(yù)測(cè)產(chǎn)生液化潛蝕、流砂、管涌的可能性。

〔4〕當(dāng)根底下部存在承壓含水層，應(yīng)對(duì)基坑開(kāi)挖后承壓水沖毀基坑底板的可能性進(jìn)行計(jì)算和評(píng)價(jià)。

〔5〕在地下水位下列開(kāi)挖基坑，應(yīng)進(jìn)行滲透性和富水性試驗(yàn)，并評(píng)價(jià)由于人工降水引起土體沉降、邊坡失穩(wěn)進(jìn)而影響周圍建筑物穩(wěn)定性的可能性。

3.地下水對(duì)根底建筑的危害

3.1地下水位的變化，對(duì)項(xiàng)目建筑的危害影響極大，如地下水位回升，可引起淺根底地基承載力的降低，在有地震砂土液化的地區(qū)會(huì)引起液化的加劇，巖土體產(chǎn)生變形、滑移、崩塌失穩(wěn)等不良的地質(zhì)作用。再有，在寒冷地區(qū)產(chǎn)生地下水的凍脹影響。其實(shí)就建筑物本身而言，假設(shè)是地下水位在根底底面下列壓縮層內(nèi)發(fā)生回升變化，水浸濕和軟化巖土，因而使地基土的強(qiáng)度降低，壓縮性增大，建筑物那么會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的沉降，導(dǎo)致地基嚴(yán)重變形。尤其是對(duì)于結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的土〔示例濕陷性黃土，膨脹土等〕這種現(xiàn)象更為嚴(yán)重，對(duì)設(shè)有地下室的建筑的防潮和防濕也很不利。

3.2地下水侵蝕性的影響主要體現(xiàn)在水對(duì)混凝土、可溶性石材、管道以及金屬材料的侵蝕和危害。突出表現(xiàn)在地下水的侵蝕性和地下水中的化學(xué)性質(zhì)的積極作用，在項(xiàng)目上帶來(lái)很大的危害，侵蝕性在或快或慢的進(jìn)行著，改變了各種建筑材料的使用預(yù)期。

3.3在飽和的砂性土層中施工，由于地下水的水力狀態(tài)的改變，使土顆粒之間的有效應(yīng)力等于零，土顆粒懸浮于水中，隨著水一起流出的現(xiàn)象被稱為流砂。這種不良地質(zhì)作用的影響主要表現(xiàn)為在項(xiàng)目施工過(guò)程中會(huì)造成大量的土體流動(dòng)，致使地表塌陷或建筑物的地基破壞，會(huì)給項(xiàng)目施工帶來(lái)極大的困難，或者直接影響建筑項(xiàng)目及附近建筑物的穩(wěn)定。

3.4如果地下水滲流，水力坡度小于臨界水力坡度，則雖然不會(huì)產(chǎn)生流砂現(xiàn)象，但是土中細(xì)小顆粒仍有可能穿過(guò)粗顆粒之間的孔隙被滲流帶走。其結(jié)果是使地基土的強(qiáng)度受到破壞，土下形成空洞，從而導(dǎo)致地表塌陷，破壞建筑場(chǎng)地的穩(wěn)定，此種現(xiàn)象就是常說(shuō)的潛蝕。

3.5地下水的不良地質(zhì)作用中，還有一個(gè)應(yīng)尤為注意的是基坑涌水現(xiàn)象。這種現(xiàn)象發(fā)生在建筑物基坑下有承壓水時(shí)，開(kāi)挖基坑會(huì)減小基坑底下承壓水上部的隔水層厚度，減小過(guò)多會(huì)使承壓水的水頭壓力沖破基坑底板形成涌水現(xiàn)象。涌水會(huì)沖毀基坑，破壞地基，給項(xiàng)目帶來(lái)一定程度的經(jīng)濟(jì)損失。3.6過(guò)度開(kāi)采地下水，經(jīng)常造成地面沉陷，塌陷的地面給項(xiàng)目造成極大的危害，經(jīng)濟(jì)損失很大。此類的項(xiàng)目實(shí)例很多，示例某一工廠為了賺取更大的利潤(rùn)，工業(yè)用水采用地下水，由于開(kāi)采量超大，過(guò)度抽取地下水而造成了地面塌陷，形成很大的漏斗狀，因此而造成周邊的建筑開(kāi)裂，地基很多失穩(wěn)，給人們帶來(lái)了極大的平安隱患。

4.根底建筑中水文地質(zhì)勘察的重點(diǎn)和辦法

4.1重視巖土水理性質(zhì)的測(cè)試和研究。巖土水理性質(zhì)是指巖土與地下水相互作用時(shí)顯示出來(lái)的各種性質(zhì)。巖土水理性質(zhì)與巖土的物理性質(zhì)都是巖土重要的項(xiàng)目地質(zhì)性質(zhì)。巖土的水理性質(zhì)不僅影響巖土的強(qiáng)度和變形，而且有些性質(zhì)還直接影響到建筑物的穩(wěn)定性。以往在勘察中對(duì)巖土的物理力學(xué)性質(zhì)的測(cè)試比擬重視，對(duì)巖土的水理性質(zhì)卻有所無(wú)視，因而對(duì)巖土項(xiàng)目地質(zhì)性質(zhì)的評(píng)價(jià)是不夠全面的。

巖土的水理性質(zhì)是巖土與地下水相互作用顯示出來(lái)的性質(zhì)，而地下水在巖土中有不同的賦存方式，不同形式的地下水對(duì)巖土水理性質(zhì)的影響程度有所不同，而且影響程度又與巖土類型有關(guān)。下面首先介紹一下地下水的賦存形式及對(duì)巖土水理性質(zhì)的影響，然后再對(duì)巖土的幾個(gè)重要的水理性質(zhì)及研究測(cè)試辦法進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

地下水的賦存形式及對(duì)巖土水理性質(zhì)的影響，地下水按其在巖土中的賦存形式可分為結(jié)合水、毛細(xì)管水和重力水三種，其中結(jié)合水又可分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水兩種。

〔1〕強(qiáng)結(jié)合水，又稱吸濕水，吸濕水被分子力吸附在巖土顆粒周圍形成極薄的水膜，是緊附于顆粒外表結(jié)合最牢固的一層水，其吸附力高達(dá)10MPa，在強(qiáng)壓下，其密度接近普通水的兩倍，具有極大粘滯性和彈性，可以抗剪切，但不受重力作用，也不能傳遞靜水壓力。弱結(jié)合水，又稱弱薄膜水，它處于吸著水之外，厚度大于吸著水。弱結(jié)合水所受的吸附力小于強(qiáng)結(jié)合水，可以在顆粒水膜之間作遲緩的移動(dòng)，薄膜水在外界壓力下可以變形，但同樣不受重力影響，且不能傳遞靜水壓力。

〔2〕毛細(xì)管水，是指由毛細(xì)管作用保持在巖土毛細(xì)管空隙中的地下水，可細(xì)分為孤立毛細(xì)管水、懸掛毛細(xì)管水、真正毛細(xì)管水。它同時(shí)受毛細(xì)管力和重力的作用，當(dāng)毛細(xì)管力大于重力時(shí)，毛細(xì)管水就回升，因此地下水潛水面以上的普遍形式是一個(gè)與保水帶有水力聯(lián)系的含水量較高的濕水層。毛細(xì)管水能傳遞靜水壓力，并能在空隙中垂直高低運(yùn)動(dòng)，對(duì)巖土體能起到軟化的作用，有時(shí)會(huì)引起土壤的沼澤化或鹽漬化增強(qiáng)巖土體及地下水對(duì)建筑材料的腐蝕性。毛細(xì)管水在砂土和粉土中含量較高，在砂礫層含量較少，在粘土中含量很少。

〔3〕重力水，是指在重力作用下能在巖土孔隙、裂隙中自由運(yùn)動(dòng)的水，即我們通常所稱的狹義“地下水〞。它不受分子力的影響，不能抗剪切，可以傳遞靜水壓力。由于重力水在天然和人為因素的影響下，在巖土中的滲流活動(dòng)非常活潑，對(duì)巖土的水理性質(zhì)有顯著的影響。重力水是我們研究巖土水理性質(zhì)的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。

4.2巖土的主要的水理性質(zhì)及其測(cè)試方法：

〔1〕軟化性，是指巖土體浸水后，力學(xué)強(qiáng)度降低的特性，一般用軟化系數(shù)表示，即巖石在浸水飽和狀態(tài)下與風(fēng)干狀態(tài)下極限抗壓強(qiáng)度之比，它是判斷巖石耐風(fēng)化、耐水浸能力的指標(biāo)。在巖石層中存在易軟化巖層時(shí)，在地下水的作用下往往會(huì)形成軟弱夾層。各類成因的粘性土層、泥巖、頁(yè)巖、泥質(zhì)砂巖等均普遍存在軟化特性。

〔2〕透水性，是指水在重力作用下，巖土答應(yīng)水透過(guò)自身的性能。巖土的滲透性的強(qiáng)弱首先決定于巖土空隙的大小和連通性，其次是空隙度的多少。渙散巖土的顆粒愈細(xì)、愈不均勻，其透水性便愈弱。堅(jiān)硬巖石的裂隙或巖溶愈發(fā)育，其透水性就愈強(qiáng)。透水性一般可用滲透系數(shù)表示，巖土體的滲透系數(shù)可通過(guò)抽水、注水和壓水試驗(yàn)求取。

〔3〕崩解性，是指巖土浸水濕化后，由于土粒連接被削弱、破壞，使土體崩散、解體的特性。巖土體的崩解特性包括崩解所需時(shí)間、崩解量、崩解方式等。巖土的崩解性與土的顆粒成分、礦物成分、結(jié)構(gòu)等關(guān)系極大，以某地區(qū)的殘積土為例，一般崩解時(shí)間5～24h，崩解量1.79%～34%，以蒙脫石、水云母、高嶺土為主的殘積土以散開(kāi)方式崩解，而以石英為主的殘積土多以裂開(kāi)狀崩解為主。

〔4〕給水性，是指在重力作用下飽水巖土能從孔隙、裂隙中自由流出一定水量的性能，以給水度表示。給水度是含水層的一個(gè)重要水文地質(zhì)參數(shù)，它不但影響基坑涌水量大小，同時(shí)也影響場(chǎng)地疏干時(shí)間。給水度一般采用實(shí)驗(yàn)室辦法測(cè)定。

〔5〕脹縮性，是指巖土吸水后體積增大，失水后體積減小的特性，巖土的脹縮性是由于顆粒外表結(jié)合水膜吸水變厚，失水變薄造成的。巖土的脹縮性往往是產(chǎn)生地裂縫、基坑隆起的重要原因之一，對(duì)地基變形