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摘要:工程勘察過程地下水存在很多類型,在施工過程中地下水對建筑的影響一旦凸顯問題就很嚴重,就在工程勘察期間,勘察深度出現的地下水水類型,以及三種特殊的地下水類型進行了專門的論述,并對建筑物影響進行了研究,一且工作以確保建筑物的安全問題,正常使用為中心。
關鍵詞:工程勘察;地下水;類型;研究
1概述
隨著國家建設的日益增多,基礎設施建設越來越重要,建設不僅在不斷地向空間要地方,也不斷地在向下要地方,基礎開挖的越來越深,基礎建設的越來越復雜,基礎研究的越來越全面,全方位地對工程地質勘察工作提出更高更遠的要求,工程地質工作的重要性越來越重要,可能很小的一件事就可能影響整個工程的質量和成敗,山東某個地下水的事件就充分表現了工程勘察的重要性。工程地質勘察需要解決的是地面以下可能出現的一系列問題,土體、巖體的分布,物理力學性質,對工程的支撐和影響,特別是地下水的存在,在基礎建設中形成的不利影響。一般概念中的地質災害,如崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、采空區等等,一旦形成,很大程度上是受地下、地表水的作用影響,再如工程地質勘察中出現的特殊土,如濕陷性黃土、鹽漬土、軟土、填土、凍土、紅粘土等等,在基礎建設中一般能夠滿足要求,但是在設計中往往需要特殊處理,綜其原因,就是這些特殊土在工程建設中,或多或少的受外來的地下水、地表水的變化,土的本身原有的性質遭受了破壞,土原有的物理力學性質受到破壞,已經不能按原來的土體結構和性質在進行建設,結果只能處理后使用,進而我們可以看出,工程勘察中地下水和受地表水影響的地下水對工程建設作用很明顯,只有很好地處理好地下水的影響,才能建設好建筑物和構筑物,不出現不利影響,事無大小,皆應謹慎處理不可粗枝大葉。工程建設過程中遵從的一般規律是,先選址進行規劃—初步勘察—初步設計—詳細勘察—詳細設計—施工(出現特殊情況,如基礎開挖后地質情況與詳細勘察報告不符需要進行施工勘察,設計需要進行響應的變更)—竣工驗收。從中可以看出工程地質工作一直貫穿在整個工程建設當中,其中地下水的動態變化更是影響工程建設的一個重要指標,不可忽略。下面,筆者就工作中出現的地下水問題做一個總結和闡述。
2工程勘察中地下水的存在
工程地質勘察主要解決地下空間存在的土體、巖體、水體的物理力學性質以及對于工程建設的作用和影響,其中《巖土工程勘察規范》GB50021-2001(2009年版)第7.1.1規定:“勘察單位應當掌握下列水文地質條件:1.地下水類型和賦存狀態;2.主要含水層的分布規律;3.區域性氣候資料,如降水量、蒸發量及其變化對地下水位的影響;4.地下水的補給排泄條件、地表水與地下水的補排關系及其對地下水位的影響的地下水位、歷史最高地下水位、近3~5年最高地下水位、水位變化趨勢和主要影響因素。”從中可以看出,規范對地下水的要求是動態的,不僅要在施工期間施工深度內對地下水和地表水進行觀測和分析,更主要的是資料的收集和準確,對工程建設提出自己的分析和判斷,因此,筆者認為應該對工程建設有影響的地下水和地表水做如下分析:(1)工程勘察期間有水。我們在工程勘察期間一般對鉆探地質孔內的水位進行統測,以確定場地的地下水分布規律,并結合場地的水文氣象條件、歷年降水、地表水分布等對地下水的存在進行研判和分析,再通過室內的水質分析確定地表水和地下水對建筑材料的腐蝕性,最終通過勘察報告的形式,提出地下水和地表水對建筑材料的腐蝕性等級、地下水分布的空間、地下水對于建筑物抗浮的影響,以及對于基礎建設中地下水和地表水的處理,如降水、明排、圍擋、止水等,避免地下水和地表水對建筑物造成不利的影響等等。按規范分析,在工程勘察期間勘察深度內有水,需要詳細、準確地研判存在的地下水的問題,并且查閱有關的資料,對地下水的性質和影響做出分析和判斷。這個很好管理,既然能夠確定有水,誰也不敢胡作非為,處理問題需要終生負責制。(2)工程勘察期間無水。工程勘察期間工程勘察深度無水,存在的可能性一般有如下幾種情況:①確實在工程勘察期間勘察深度內未發現水位,地下水埋藏很深,因此,需要查閱有關的水文地質資料,對地下水的埋藏深度、埋藏范圍、可能對建筑的影響進行分析,判斷確定地下水在建筑的使用過程中不會造成不利影響。影響工程安全而不能排查準確,應為一些承壓水地區,雖然地下水的埋藏很深,但是一旦地質條件變化,例如基礎的開挖、樁基礎的施工等,承壓水的頂板已經不能很好地控制承壓水,造成建筑期間以及使用期間,地下水的突涌,影響整個結構的安全穩定;②工程勘察期間勘察深度內受人為原因影響未發現地下水。這種情況可能存在原因是:現場施工人員粗心大意,漏測,未測;施工人員經驗不足,對造成孔內未見地下水的成因分析不足,可能是地層滲漏,造成表層地下水的缺失;施工人員管理不善,在鉆孔施工完成后未進行處理,泥皮包裹造成地下水不能滲出形成地下水位;施工人員對于場地內出現不同地下水位分析判斷不準確,缺乏科學的分析論斷;缺乏工程管理的大局意識、全局意識;③地表水的的分析。地表水的存在形式是影響工程施工的又一個原因,地表水是否存在、存在的形式、排泄補給的路徑、與地下水的聯系等等都影響著工程的建設,例如:在河道的一側進行工程建設,地下地層第四系分布的主要巖土層為各種類型的砂層,地表水和地下水貫通,并且地層的滲透系數很高,地表水嚴重影響著地下水的形態和性質,那么在工程勘察報告中必須對地表水進行專門的論述和分析,避免出現問題;再例如:在黃河沖洪積地層,場地是否存在地表水、歷史期間地面是否被浸泡、浸泡程度、地表水的主要來源等等,都影響著這個建筑物的安全穩定,存在地表水,并且黃河沖洪積地層的表層以粉土為主,滲透系數很高,地表水與地下水相通,因此,地表水影響著地下水的性質和形態,同時,建筑物的抗浮水位問題很敏感,需要嚴肅對待,地表水的來源是否污染地下水,對建筑材料是否構成新的腐蝕性等等,在工程勘察過程中一定提起重視,一旦出現問題,后果很嚴重。一個常識性的問題,某一污水處理廠,在工程勘察期間勘察深度內,地下水的埋藏不是很深,勘察期間也發現了地下水,提出水文地質方面的諸多問題,設計就地下水對污水處理池的設計也客觀科學,一切都沒有問題,只是忽略了地下水、地表水以及污水處理池里面水的變化,在污水池檢修期間,受降雨影響,地下水和地表水發生了變化,由于要檢修,污水處理池里的污水已經排空,受浮力影響,整個污水處理池發生巨大變形,影響了整個工程的使用,后果很嚴重。
3三種特殊形式地下水的存在
工作中出現了三種特殊形式的地下水情況,對工程有特殊的影響和意義,現論述如下:(1)某小區域場地勘察地下水位出現陡降:一個長450m,寬130m的區域,地表地層為沖洪積的第四系粉土、粉質粘土、粘土,下伏基巖為石灰巖、泥灰巖和部分揭露的火成巖。在工程勘察中第四系地層中存在一層碎石土,很密實,場地的北側有一個蓄水池。從場地的整體條件來看,在勘察期間勘察深度內存在地下水的情況,并且地下水的埋深應該是同一個水位線,埋深應該相同。實際上在勘察結束后進行統測水位,出現了場地東側比西側水位低了10m的情況。由于擬建的建筑物是一個小高層,開挖有地下室,場地西側的水位正好在地下室下底板的位置,水位的變化會影響到建筑物的抗浮、防水、防腐等等問題,按著正常情況,場地的東側就不應該出現這種情況,但是,對于工程來說,出現這種情況,在沒有研究明白原因的情況下不能盲目的下結論,否則,一旦出現變化,勢必影響到整個建筑物的結構穩定和安全。通過現場的進一步工作、試驗、研究和討論,并查閱了大量的地質資料和水文資料,認為,出現這種特殊水文情況的主要原因是:在場地內有一個南北向的構造貫通,將原有的第四系地下水進行了分割,并且這種分割很不穩定,一旦出現地質運動,或者第四系地層由于各種原因受到破壞,東西兩側的地下水極可能出現貫通,東側的建筑如果在防水、抗浮等問題得不到重視的情況下,會出現嚴重問題,但是,人為地把東側的地下水位提高,明顯是不科學的,因此,工程勘察報告中對于場地地下水位進行專門的論述,將情況分析明白,把結論和建議說清楚,給設計單位提供一個準確的依據進行設計,從而保證了整個工程的安全穩定。(2)場區勘察出現地下水徑流:一個狹長的工程勘察場地,在工程勘察時一切正常,地下水位初步量測也未見異常。然而,在工程收尾準備結束的時候,一個正在施工的鉆孔出現鉆孔坍塌、下鉆困難的情況,幾經試驗依然不能正常施工,在現場可以明顯地聽到孔內出現流水的聲音。出現問題解決問題,一旦在基礎開挖的時候,場地內出現不可抑制的地下水流,后果不可想象。通過現場補充勘察鉆孔,初步查明這個地下水流存在是一個南北向條帶狀的,并且,隨著時間的推移,流水的速度逐步在減弱。同時,通過調查,在施工期間,剛剛下過一場暴雨。場地地質條件是中下伏一層碎石土,局部松散。因此,認定場地內由于地層和構造的原因,場地內存在一條在雨季可能形成的地下水水流,在工程施工,特別是雨季施工的時候,對基礎開挖和建設會造成極其不利的影響,應提起建設和設計部門高度重視,并且,受地下水的影響,本地下水流影響的區域地質條件復雜,地基承載能力差,地層極其不均勻,對結構的沉降和穩定影響很大。因此,在工程勘察報告中對這一情況進行了專門的論述,并提出了合理、科學的建議,提請建設和設計單位注意,避免事故的出現。(3)建筑受臨時地下水影響嚴重:某場區位于一低山丘陵場地的山坡上,下部為一大型水庫。建筑物為一三層建筑物,無地下結構,但為保證建筑的安全穩定,需要對基礎進行一定范圍的開挖回填處理。工程勘察過程中,勘察期間勘察深度內未見地下水位,正常的工程勘察報告可以提出的結論是:勘察期間勘察深度內未見地下水,可不考慮地下水對建筑物的影響。實際上這個結論有待商榷,首先在工程勘察過程中受降水的影響,在勘察期間鉆孔內出現過短暫的地下水;其次,擬建的建筑物位于場地山坡上,是降水形成徑流的主體通道,在降水的時候,新建的建筑物改變了原有的排水條件,降水會以地表水和地下水的形式對建筑物進行影響,特別在形成短暫地下水的時候,對建筑物的防滲和抗浮影響很大,可能造成建筑物的變形和失穩;再者,工程勘察不僅應該就現場出現的實際情況進行研究、論證,還要對于場地存在的工程地質和水文地質的未來預期做出一定判斷,雖然這一點不必要寫到工程勘察報告中去,但是,作為工程建設質量終身負責制的工作,嚴謹是很重要的。工程在建設過程和使用過程中未出現任何問題,工程質量毋庸置疑,工程細節的考慮也是工程建設安區穩定的一個重要因素,避免了類似山東某個地下水引起來的事件的發生。
4結語
工程勘察雖然在建設中所占的比例很小,而水文地質勘察部門就更小了,在《巖土工程勘察規范》等國家規范、標準和強制條文中,往往是一筆帶過,但實際上,絕大多數出現的地質災害作用都受到水的影響。建筑施工中水的影響不僅要考慮地下水,同時還要考慮地表水和降水對建筑的不利影響。只有綜合考慮全面后才能保證建筑物的安全問題。工程地質勘察技術人員不能懈怠,更不能粗枝大葉不負責任地對待場地出現的、可能出現、未來可能出現的問題,因為工程一旦出現問題,后果很嚴重,關系著人民的幸福,國家的穩定,我們責無旁貸。
參考文獻:
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作者:宋恩武 宮紅衛 單位:山東省地礦工程勘察院