论工程勘察之地下水存在的类型和研究

宋恩武，宫红卫

（山东省地矿工程勘察院，山东 济南 250014）

1 概述

随着国家建设的日益增多，基础设施建设越来越重要，建设不仅在不断地向空间要地方，也不断地在向下要地方，基础开挖的越来越深，基础建设的越来越复杂，基础研究的越来越全面，全方位地对工程地质勘察工作提出更高更远的要求，工程地质工作的重要性越来越重要，可能很小的一件事就可能影响整个工程的质量和成败，山东某个地下水的事件就充分表现了工程勘察的重要性。工程地质勘察需要解决的是地面以下可能出现的一系列问题，土体、岩体的分布，物理力学性质，对工程的支撑和影响，特别是地下水的存在，在基础建设中形成的不利影响。一般概念中的地质灾害，如崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、采空区等等，一旦形成，很大程度上是受地下、地表水的作用影响，再如工程地质勘察中出现的特殊土，如湿陷性黄土、盐渍土、软土、填土、冻土、红粘土等等，在基础建设中一般能够满足要求，但是在设计中往往需要特殊处理，综其原因，就是这些特殊土在工程建设中，或多或少的受外来的地下水、地表水的变化，土的本身原有的性质遭受了破坏，土原有的物理力学性质受到破坏，已经不能按原来的土体结构和性质在进行建设，结果只能处理后使用，进而我们可以看出，工程勘察中地下水和受地表水影响的地下水对工程建设作用很明显，只有很好地处理好地下水的影响，才能建设好建筑物和构筑物，不出现不利影响，事无大小，皆应谨慎处理不可粗枝大叶。

工程建设过程中遵从的一般规律是，先选址进行规划—初步勘察—初步设计—详细勘察—详细设计—施工（出现特殊情况，如基础开挖后地质情况与详细勘察报告不符需要进行施工勘察，设计需要进行响应的变更）—竣工验收。从中可以看出工程地质工作一直贯穿在整个工程建设当中，其中地下水的动态变化更是影响工程建设的一个重要指标，不可忽略。

下面，笔者就工作中出现的地下水问题做一个总结和阐述。

2 工程勘察中地下水的存在

工程地质勘察主要解决地下空间存在的土体、岩体、水体的物理力学性质以及对于工程建设的作用和影响，其中《岩土工程勘察规范》GB50021-2001（2009年版）第7.1.1规定：“勘察单位应当掌握下列水文地质条件：1.地下水类型和赋存状态；2.主要含水层的分布规律；3.区域性气候资料，如降水量、蒸发量及其变化对地下水位的影响；4.地下水的补给排泄条件、地表水与地下水的补排关系及其对地下水位的影响的地下水位、历史最高地下水位、近3～5年最高地下水位、水位变化趋势和主要影响因素。”从中可以看出，规范对地下水的要求是动态的，不仅要在施工期间施工深度内对地下水和地表水进行观测和分析，更主要的是资料的收集和准确，对工程建设提出自己的分析和判断，因此，笔者认为应该对工程建设有影响的地下水和地表水做如下分析：

（1）工程勘察期间有水。我们在工程勘察期间一般对钻探地质孔内的水位进行统测，以确定场地的地下水分布规律，并结合场地的水文气象条件、历年降水、地表水分布等对地下水的存在进行研判和分析，再通过室内的水质分析确定地表水和地下水对建筑材料的腐蚀性，最终通过勘察报告的形式，提出地下水和地表水对建筑材料的腐蚀性等级、地下水分布的空间、地下水对于建筑物抗浮的影响，以及对于基础建设中地下水和地表水的处理，如降水、明排、围挡、止水等，避免地下水和地表水对建筑物造成不利的影响等等。

按规范分析，在工程勘察期间勘察深度内有水，需要详细、准确地研判存在的地下水的问题，并且查阅有关的资料，对地下水的性质和影响做出分析和判断。这个很好管理，既然能够确定有水，谁也不敢胡作非为，处理问题需要终生负责制。

（2）工程勘察期间无水。工程勘察期间工程勘察深度无水，存在的可能性一般有如下几种情况：①确实在工程勘察期间勘察深度内未发现水位，地下水埋藏很深，因此，需要查阅有关的水文地质资料，对地下水的埋藏深度、埋藏范围、可能对建筑的影响进行分析，判断确定地下水在建筑的使用过程中不会造成不利影响。影响工程安全而不能排查准确，应为一些承压水地区，虽然地下水的埋藏很深，但是一旦地质条件变化，例如基础的开挖、桩基础的施工等，承压水的顶板已经不能很好地控制承压水，造成建筑期间以及使用期间，地下水的突涌，影响整个结构的安全稳定；②工程勘察期间勘察深度内受人为原因影响未发现地下水。这种情况可能存在原因是：现场施工人员粗心大意，漏测，未测；施工人员经验不足，对造成孔内未见地下水的成因分析不足，可能是地层渗漏，造成表层地下水的缺失；施工人员管理不善，在钻孔施工完成后未进行处理，泥皮包裹造成地下水不能渗出形成地下水位；施工人员对于场地内出现不同地下水位分析判断不准确，缺乏科学的分析论断；缺乏工程管理的大局意识、全局意识；③地表水的的分析。地表水的存在形式是影响工程施工的又一个原因，地表水是否存在、存在的形式、排泄补给的路径、与地下水的联系等等都影响着工程的建设，例如：在河道的一侧进行工程建设，地下地层第四系分布的主要岩土层为各种类型的砂层，地表水和地下水贯通，并且地层的渗透系数很高，地表水严重影响着地下水的形态和性质，那么在工程勘察报告中必须对地表水进行专门的论述和分析，避免出现问题；再例如：在黄河冲洪积地层，场地是否存在地表水、历史期间地面是否被浸泡、浸泡程度、地表水的主要来源等等，都影响着这个建筑物的安全稳定，存在地表水，并且黄河冲洪积地层的表层以粉土为主，渗透系数很高，地表水与地下水相通，因此，地表水影响着地下水的性质和形态，同时，建筑物的抗浮水位问题很敏感，需要严肃对待，地表水的来源是否污染地下水，对建筑材料是否构成新的腐蚀性等等，在工程勘察过程中一定提起重视，一旦出现问题，后果很严重。

一个常识性的问题，某一污水处理厂，在工程勘察期间勘察深度内，地下水的埋藏不是很深，勘察期间也发现了地下水，提出水文地质方面的诸多问题，设计就地下水对污水处理池的设计也客观科学，一切都没有问题，只是忽略了地下水、地表水以及污水处理池里面水的变化，在污水池检修期间，受降雨影响，地下水和地表水发生了变化，由于要检修，污水处理池里的污水已经排空，受浮力影响，整个污水处理池发生巨大变形，影响了整个工程的使用，后果很严重。

3 三种特殊形式地下水的存在

工作中出现了三种特殊形式的地下水情况，对工程有特殊的影响和意义，现论述如下：

（1）某小区域场地勘察地下水位出现陡降：一个长450m，宽130m的区域，地表地层为冲洪积的第四系粉土、粉质粘土、粘土，下伏基岩为石灰岩、泥灰岩和部分揭露的火成岩。在工程勘察中第四系地层中存在一层碎石土，很密实，场地的北侧有一个蓄水池。从场地的整体条件来看，在勘察期间勘察深度内存在地下水的情况，并且地下水的埋深应该是同一个水位线，埋深应该相同。实际上在勘察结束后进行统测水位，出现了场地东侧比西侧水位低了10m的情况。由于拟建的建筑物是一个小高层，开挖有地下室，场地西侧的水位正好在地下室下底板的位置，水位的变化会影响到建筑物的抗浮、防水、防腐等等问题，按着正常情况，场地的东侧就不应该出现这种情况，但是，对于工程来说，出现这种情况，在没有研究明白原因的情况下不能盲目的下结论，否则，一旦出现变化，势必影响到整个建筑物的结构稳定和安全。通过现场的进一步工作、试验、研究和讨论，并查阅了大量的地质资料和水文资料，认为，出现这种特殊水文情况的主要原因是：在场地内有一个南北向的构造贯通，将原有的第四系地下水进行了分割，并且这种分割很不稳定，一旦出现地质运动，或者第四系地层由于各种原因受到破坏，东西两侧的地下水极可能出现贯通，东侧的建筑如果在防水、抗浮等问题得不到重视的情况下，会出现严重问题，但是，人为地把东侧的地下水位提高，明显是不科学的，因此，工程勘察报告中对于场地地下水位进行专门的论述，将情况分析明白，把结论和建议说清楚，给设计单位提供一个准确的依据进行设计，从而保证了整个工程的安全稳定。

（2）场区勘察出现地下水径流：一个狭长的工程勘察场地，在工程勘察时一切正常，地下水位初步量测也未见异常。然而，在工程收尾准备结束的时候，一个正在施工的钻孔出现钻孔坍塌、下钻困难的情况，几经试验依然不能正常施工，在现场可以明显地听到孔内出现流水的声音。出现问题解决问题，一旦在基础开挖的时候，场地内出现不可抑制的地下水流，后果不可想象。通过现场补充勘察钻孔，初步查明这个地下水流存在是一个南北向条带状的，并且，随着时间的推移，流水的速度逐步在减弱。同时，通过调查，在施工期间，刚刚下过一场暴雨。场地地质条件是中下伏一层碎石土，局部松散。因此，认定场地内由于地层和构造的原因，场地内存在一条在雨季可能形成的地下水水流，在工程施工，特别是雨季施工的时候，对基础开挖和建设会造成极其不利的影响，应提起建设和设计部门高度重视，并且，受地下水的影响，本地下水流影响的区域地质条件复杂，地基承载能力差，地层极其不均匀，对结构的沉降和稳定影响很大。因此，在工程勘察报告中对这一情况进行了专门的论述，并提出了合理、科学的建议，提请建设和设计单位注意，避免事故的出现。

（3）建筑受临时地下水影响严重：某场区位于一低山丘陵场地的山坡上，下部为一大型水库。建筑物为一三层建筑物，无地下结构，但为保证建筑的安全稳定，需要对基础进行一定范围的开挖回填处理。工程勘察过程中，勘察期间勘察深度内未见地下水位，正常的工程勘察报告可以提出的结论是：勘察期间勘察深度内未见地下水，可不考虑地下水对建筑物的影响。实际上这个结论有待商榷，首先在工程勘察过程中受降水的影响，在勘察期间钻孔内出现过短暂的地下水；其次，拟建的建筑物位于场地山坡上，是降水形成径流的主体通道，在降水的时候，新建的建筑物改变了原有的排水条件，降水会以地表水和地下水的形式对建筑物进行影响，特别在形成短暂地下水的时候，对建筑物的防渗和抗浮影响很大，可能造成建筑物的变形和失稳；再者，工程勘察不仅应该就现场出现的实际情况进行研究、论证，还要对于场地存在的工程地质和水文地质的未来预期做出一定判断，虽然这一点不必要写到工程勘察报告中去，但是，作为工程建设质量终身负责制的工作，严谨是很重要的。工程在建设过程和使用过程中未出现任何问题，工程质量毋庸置疑，工程细节的考虑也是工程建设安区稳定的一个重要因素，避免了类似山东某个地下水引起来的事件的发生。

4 结语

工程勘察虽然在建设中所占的比例很小，而水文地质勘察部门就更小了，在《岩土工程勘察规范》等国家规范、标准和强制条文中，往往是一笔带过，但实际上，绝大多数出现的地质灾害作用都受到水的影响。建筑施工中水的影响不仅要考虑地下水，同时还要考虑地表水和降水对建筑的不利影响。只有综合考虑全面后才能保证建筑物的安全问题。工程地质勘察技术人员不能懈怠，更不能粗枝大叶不负责任地对待场地出现的、可能出现、未来可能出现的问题，因为工程一旦出现问题，后果很严重，关系着人民的幸福，国家的稳定，我们责无旁贷。