岩土工程勘察设计与施工中水文地质问题探析

文／郭从崇 中铁四院集团南宁勘察设计院有限公司 广西南宁 530003

引言：

随着经济的发展，我国对工程开发和建设日趋重视。当下，岩土工程不仅规模庞大，而且数量持续增加，面对岩土工程所存在的问题，如何改善并解决潜在隐患，已经成为建筑企业关注的重点。在岩土施工过程中，勘察设计和改善水文地质环境，一直是施工单位讨论的课题。因此，研究此项课题，具有十分重要的意义。

1.开展岩土工程勘察工作的基本内容及注意要点

在岩土工程地质勘察过程中，对建筑项目、地质工程环境深入调查，是推动工程作业有序开展的根本要素。这要求调查者运用相关技术手段，深入挖取地下土层结构，获取准确数据信息，同时，要对所收集到的数据信息做检测和分析，并把分析结果定为建设项目最终参考值。在岩土工程地质勘察过程中，项目经理要对地形地势和水文条件做良好分析，确保施工作业不受当地环境的影响，保证工程高质量完成。岩土勘察是工程设计和施工前的必要准备，要求技术人员运用特定技术手段和技术方式，对施工地点准确勘测，根据所勘测的清晰地质和水文状况，分析地基承载力、地下水性质以及地下水位变化特征，同时，分析施工所处季节天气状况和降水量等情况，为工作开展提供科学的理论依据。岩土施工作业会受到前期勘察工作的影响，如果未做到位，没有准确掌握地质和水文情况，会为后续施工作业埋下隐患，严重的情况下会直接导致后续施工暂停，无法保证施工质量和建筑稳定性，造成人员伤亡或企业经济损失，因此，前期做好岩土勘察工作，打好地基，可为后续作业顺利开展提供保障[1]。

2.解决方案

勘察工作会直接影响到岩土工程施工作业进度和项目未来发展方向、实施策略，因此，监测水文地质环境是开展工程之前需要掌握的必然要素，需要全面把握地理环境和当地气候，才可针对环境制定合理的岩土工程开展计划，保证方案的实施。所以，相关人员要熟练掌握勘察设计流程和施工程序，具体问题具体分析，避免因勘察不足而造成施工问题，影响岩土施工效果和建筑质量。具体要点如下所述：

2.1 对勘察任务予以确定

在开展此项工作前，需要完成多项准备工作，首先，应该制定任务目标，了解需要注意的点，通过这种方式，获取完整的勘察数据，为后续作业的开展奠定坚实的基础。工作人员可以通过制定具体的勘察目标，对职责和任务加以明确，同时，将施工内容和工程所在地区的地质条件作为依据，确定目标的大致内容，确保工程施工可以按照目标实施。此外，还要明确勘察任务，制定勘察环节，保证数据的真实性和全面性，对岩土工程施工设计有重要的引导意义，为工程建设施工提供数据支持。

在勘察目标和具体工作任务确定后，调查者应对勘察任务做全面的分析，因岩土工程施工区域较为复杂，地形地势、地表都各不相同，所以勘察员要针对不同城市地底采取不同的勘察方式，确保勘察数据具备科学性和精准性。同时，勘察者要依据工程项目重难点，探究哪种方式更适合岩土工程施工作业及当地水文地质特征。此外，技术人员还应重视当地地下水水位的变化情况，运用科学技术查询相关信息，在明确各项信息的基础上，更好开展后续作业。随着科学技术的发展，岩土工程的勘察任务相较于之前较为简单，勘察者可使用现代化技术，如遥感技术、GPS 技术等，使任务所在地的各项信息被充分展示，便于后续数据分析和岩土工程施工作业的开展[2]。

2.2 岩土地下水位变化的影响及防治措施

2.2.1 地下水位上升

在查阅相关资料后得知，地下水的流动性极强，且会受到多种因素的影响，其中，天气的影响最为严重，如雨水多的时期，地下水位会高于雨水少的时期，反之则亦然。除此之外，岩土性质对地下水位的影响同样不容忽视。进而对岩土工程整体施工造成重大影响，其中最大的影响如下：在混凝土被灌注到地下时，可能会在各种因素的影响下老化，导致地基承载力直线下降，无法保障工程质量。故在作业阶段，勘察者应根据地下水位上升情况，对整体工程的影响状况做全面分析，并制定针对性措施。

2.2.2 地下水位下降

我国幅员辽阔，地广人多，岩土工程施工会受到地下水位上升的影响，也会受到地下水位下降的影响，像我国西北地区和新疆等地区都有严重缺水现象，降雨量不足，导致地表水不足，从而使得地下水位下降。地下水位下降会严重影响岩土层的土质结构，进而对整体工程的施工质量造成影响。此外，在具体施工中，有时地下水位下降是人为原因导致，许多工厂在生产过程中因缺水缘故或其他原因，会大量抽取地下水，这也使得地下水位下降，造成附近水源稀少的情况，从而破坏当地水资源环境，不利于土地的开发和再利用，进而增加了岩土工程团队在勘察设计和具体作业时的难度。

2.2.3 地下水位浮动

此外，地下水位还会呈现频繁上升或下降的情况，地下水位波动问题也会使得工程质量无法确保，建筑的稳定性能无法实现，严重的还会造成地面塌陷。而且地下水位反复升降会使土质因膨胀或收缩而产生各类问题，其中，变形尤为严重，岩土结构也会随之遭到破坏。实践结果表明，地面承载能力，与岩土结构的厚度息息相关，简言之，就是岩土结构越厚，地面承载能力越强，建筑越稳定。与此同时，在地下水位上升或下降，会导致土层内部的元素发生变化，若元素大量流失，容易使土质的强度降低，若持续下降，甚至会引发土体瓦解的问题。

2.2.4 水动压

在地下水位未出现较大变化的情况下，周边环境亦会保持稳定，此时，工程施工不会被外界因素过多影响，为此，需要采取合适的措施，使地下水始终保持稳定的状态。通常情况下，引发地下水压变化的原因如下：受到地表压力波动和降水量变化等因素的影响，在施工过程中，地表会由于承载重量而发生一定的变动，进而会使地表压力造成波动。其次，各地方降水量不同也是影响地下水位变化的主要因素。在夏季和秋季，因降水量集中，雨量较大，地面短时间内过多积水会给地下水压造成压力，使得地下水过于集中，水位升高。因此，在施工单位开展施工作业时，施工人员要对地下水压进行合理分析，关注不透水层厚度问题，减少承压水对地基底板的冲击，尽可能避免问题。

在岩土工程勘察设计和施工中，水文地质的变化将会直接影响到整个工程进展情况和工程整体质量，然而，水文地质条件，无法从根本上改变，具有随机性的特点，没有任何规律可循，且一旦形成某种迹象，导致水资源结构发生变化，凭人力是无法逆转的。例如，在施工过程中，岩土结构发生改变，如地表发生断裂，使建筑物质量受到不利影响，同时，还会威胁作业人员的生命安全。因此，技术人员在勘察过程时，应该注意以下情况：地下水位增加。在该水位超过平常值时，原本坚硬的土质结构会变得更加松软，且具有弹性，其强度会持续下降，承载能力不足，导致岩层下沉的概率大幅度增加，上方建筑会因此而沉积。地下水位下降。在发生此类现象时，岩土结构的硬度会增加，而地基会随之下降，导致建筑物表层被破坏，造成建筑物损毁，导致岩土工程的整体施工安全和质量出现问题，不利于建筑企业开展工程作业。

因此，技术人员在实际水文地质勘察中，要注意地下水位变化，注意岩层结构的变化，通过对岩土层含水量的增加或减少，确定此时土层结构。例如，定期对地下水取样检测，根据检测结果分析土层结构的稳定性，一旦发现地下水过少，岩土结构较为坚固时，应积极从其他区域调取地下水，弥补含水量不足问题。当发现地下水过于充足时，可采取抽取地下水方式来保证混凝土钢筋的完好无损，不被侵蚀。而开展检测和分析工作，可获得客观真实的数据，利用该数据，有助于建设单位明确地下水位的实际情况，若发现异常，则及时处理，以降低问题发生的概率[3]。

2.3 检测岩土地下水性做及时补治措施

技术人员在对岩土工程进行实际勘察过程中，检测水的性质尤为关键，如pH 值、软硬度等，在获得准确的数据后，可以帮助建设者对土质结构所需采取的施工方案带来建设性的意见，降低施工过程中的风险程度。故相关单位在施工开始前，应做好相关的分析工作，对水位、水性和岩土层结构的各类情况加以把握，及时发现并采取预防措施，降低问题的发生概率，为后续建筑工程的开发，创造有利的条件。其中，检测要点如下：（1）在工程施工开始前，工作人员需要采取现代勘察技术，对基坑所处位置的水文地质条件予以检测，具体方法以抽样检测和数据分析为主。其中，岩层、含水层和隔水层是样本，在检测后，即可获得各项参数，将其作为依据，完成预防措施的制定。（2）管理者要制定科学具体的基坑深度和厚度控制措施，防止地下水对工程地基的稳定性造成不利影响，具体表现为地下水位上升，会导致基坑底部隔水层因水流侵蚀而无法保持原有的作用。（3）要在基坑附近安装排水设备，确保有效调节地下水位变化情况，以避免地下水位上升或下降对整体建筑地基造成不良影响，从而降低水头压力。第三，为保障排水工作能够有效落实，要加强对地面的硬化处理，保证基坑和基坑附近的落差科学设置，确保工程地基的稳固性能。施工者在开展基坑作业时，要适当抬高基坑附近的地下水位，提高排水率，解决下渗问题，避免因土层下陷。第四，加强对工程所在地的排水和补水处理，若地下水被大量使用，会导致水位下降问题的出现，地面沉降问题发生的概率会随之提升，若不及时予以处理，甚至会引发地表陷落，导致工程质量受到威胁。因此，施工者要做好周边水资源的处理工作，准备排水、补水设施和充足水源，确保工程施工中不受水位变化影响。第五，建设者要研究施工场地及周边情况的水性条件，并调取近些年水性变化情况，分析变化原因，对未来水性变化有所预测，并分析水性的变化会给工程带来哪些影响，针对具体问题做具体探究，从而找出科学合理的解决方案，从水文地质根本条件上解决工程施工问题，确保岩土工程项目稳定开展，稳步实施[4]。

2.4 运用新型科技开展勘察工作

在岩土工程施工阶段，勘察技术的运用至关重要，关系到数据准确性。随着社会主义现代化的进展和科学技术水平的提高，岩土勘察技术逐渐朝着智能化的方向发展，诸多先进设备的应用，使工作效率和精确度均显著上升。为此，在今后工作中，施工单位必须重视先进设备和技术的运用，为勘察质量的提升，奠定坚实的基础。目前常见的勘察技术包括三大种类：第一，钻探。借助钻机，开展勘察的技术，就是所谓的钻探技术。此项技术可以分析工程所在地的自然资源分布情况，同时，对地层表面加以剖析，满足实验检测的样本要求。在查阅资料后得知，全液压岩心钻机是当前应用最为广泛的设备，该机器的钻探能力非常强，可以钻入地层，获取各类样本。在设备选择过程中，不仅要关注设备的性能，还要对样本形态予以强调，比如：土壤、气态和水样品等，它们的形态各不相同，因此，需要使用者采用不同的设备进行勘察。第二，坑探。坑探技术在岩土工程勘察过程中起着重要作用，它也被业内称为掘进或者井巷。和钻探工作相比，坑探工作的优势在于分析地质结构，检测结果十分准确，可以为工作人员素描提供数据支持。并且，与其他方法相比，该方法的适应性非常强，不易被其他因素所影响，能够获取最真实的样本，同时，在大型原位测试中，该设备的作用亦十分突出。有时因地质环境复杂，故造成岩土施工困难，当岩土层出现断层破碎或软弱、泥化或有滑动面时，使用坑探技术也会存在缺陷，此时所需施工时间过长，造成资金损耗过大。第三，物探。物探即地球物理勘探，此项技术需要研究地球物理场，在分析岩土性质和地质构造的基础上，确定土层实际变化情况，由于岩层之间存在较大的差异，如岩层密度、弹性、磁性以及热导性能等，导致物理场出现一定的变化。物探工作可以帮助调查者，分析上述特征和地质情况，在此基础上，对地质具体性状予以明确，且十分轻便，物探常使用的方法是电法和弹性波法[5]。

2.5 做好风险管控，提前预估风险

为保证勘探工作和岩层施工活动有序进行，调查者应选用科学合理的调查手段来对岩土工程进行勘察设计，在进行作业前，应该选用风险管理模式，准确预估出水文地质中存在的隐患因素，及可能发生的风险性能。风险管理是众多工程项目管理中的重中之重，能够提前对工程风险因素进行预判和分析，评估出风险指数，并根据相关数据制定具体风险管控措施。近些年风险管理制度的应用，已经取得了显著的成效，使隐患发生概率大幅度下降，有利于控制风险隐患。风险管理主要分为三大方面，分别是识别风险、风险管控、规避风险。施工人员要正确认识风险管理的作用，采用科学合理的管控举措，充分发挥风险管理的优势，同时，要结合内外部环境，根据以往相关经验和当前面临的具体问题，明确风险发生因素，并制定具备针对性的风险管控措施。在岩土工程勘察设计时，主要风险因素为地下水。地下水包括地下水位的上升、下降和地下水性质的变化，勘察者要对其进行全面分析，做出风险预估评价，并按照风险程度等级，确定相关的解决措施和施工方案。

2.6 建立工作评价制度，提高作业效率

施工单位要想确保勘察队伍对岩土工程勘察的过程中所得到数据信息科学准确，可以真正在之后的施工作业中发挥作用，就需要建立科学的工作评价制度。勘察工作对岩土工程建设施工、整体工作进展都有非常重要的影响，只有相关技术人员在勘察时能够将所收集到的数据做全面总结、归纳分析，深入岩土表层进行数据采集并加工处理，才能促进后期建筑作业顺利开展。因此，管理者应对工程施工前期的勘察工作实行评价比分。评分制度是确保勘察工作高效进行、精准进展的保证，同时也提高了技术人员工作的积极性，促使其养成认真负责的工作态度。相关技术人员在利用大数据技术进行勘察地下时，可将所观察到的数据整理研究，找出数据规律，进而完善勘察工作整体评估体系，用技术带动施工作业的进展，保证施工效果良好，为施工单位创下良好声誉，推动企业发展[6]。

水文地质是岩土工程项目建设与开发所需关注的重要因素，需要勘察者根据当地环境进行系统性和综合性分析评价。在现实施工中，由于岩土工程施工规模较大，施工周期较长，所以，在施工期间，工程质量和施工效率会被多种因素所限制，影响最为严重的因素有如下几种：第一，地形；第二，水源条件；第三，地势。因此，技术人员需要重视水源和地质条件对工程质量的影响，并将其作为勘察设计的重点，定期监测地下水位和水性变化等相关因素，才能尽可能确保工程项目稳定开展。

结语：

项目勘察员和施工者为确保岩土工程施工顺利落实，应该在明确工作任务的前提下，分解任务目标，制定勘察任务计划表和具体的勘察流程设计，同时，在勘察过程中，要使用新型科技，提升岩土勘察设计的精准性和科学性，使所抽样检测的数据可以为实际工程开展所使用。在后续作业阶段，施工单位应采取多元化的培训手段，对勘察人员进行培训，使其各项能力显著提升，打造具备综合素质和高专业水平的人才队伍，进而为岩土工程项目的水文地质勘察工作和后续施工提供良好的人力助手。