巖土工程中水文地質勘察的質量控制及路徑探究

尹建波，魏月

（山東省地礦工程勘察院（山東省地質礦產勘查開發局八〇一水文地質工程地質大隊），濟南 250014）

1 引言

巖土工程是土木工程的一個重要分支，涉及基礎設施建設、資源開發和環境保護等多個方面。在巖土工程中，水文地質勘察作為工程設計和施工的前期準備工作，具有至關重要的作用。正確、全面的水文地質信息不僅能指導工程設計，還能有效預防和控制工程中可能出現的各種水文地質問題，如滲漏、地下水位變化引發的地基不穩等[1]。然而，在實際操作中，由于各種原因，包括但不限于技術限制、人為因素和經濟壓力，水文地質勘察的質量往往難以得到有效保證。據統計，近5 年內，由于水文地質勘察質量問題導致的巖土工程事故和延誤在逐年增加，給社會和經濟帶來了不小的負擔。因此，探究巖土工程中水文地質勘察的質量控制及其路徑具有重要的理論和實踐意義。本文旨在通過分析現有的水文地質勘察方法、技術和管理體制，找出其中存在的問題和不足，進而提出一系列針對性的質量控制措施和改進路徑，以期為巖土工程中水文地質勘察質量的提升提供科學依據和操作指南，從而更好地服務于社會經濟發展和環境保護。

2 巖土工程中水文地質勘察的質量控制及路徑探究

2.1 水文地質條件變化對工程的危害及勘察的必要性

在巖土工程實施階段，區域地質環境分析是一個關鍵步驟。區域地質環境中，水資源流動性的變化受到自然因素影響，可能導致地下水位的波動，進而在一定程度上影響巖土工程的進展；持續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，可能誘發其底層基底腐化，特別是在斜坡區域，可能激發山體滑坡或坍毀現象[2]；地下堅固巖土層中的水位升高可能誘發土石軟化困境，若是初期設計階段未能預知地下水位升高，可能會出現水位侵襲激發的建筑構造下沉困境，相反，地下水位降低可能激發干涸困境，可能誘發地面塌陷或裂縫，影響接下來的工程建設；隨著外界對水資源需求的增加，特定區域的水位可能持續下降，可能導致水資源枯竭和環境危害。

此外，巖土的水理性質，即巖土層與地下水相互作用下的地質特性，是另一個重要危險因素[3]。因此，需要通過分析降水分布與地下水位的邏輯關系，提高勘測內容的精準性，規避工程問題。結合區域經濟要素，水文地質勘測可以為大規模工程場地提供嚴格的界定。在技術實現上，它在項目拓展階段能夠提供可靠、安全的數據，與現代科技和設備工藝結合，展現技術可行性。利用射頻識別技術、GIS 技術和地質勘測技術處理各類信息，能夠為工程設計規劃和現場施工提供全面的數據支持。

2.2 巖土工程中水文地質勘察路徑

在巖土工程領域，工程前的水文地質勘察十分重要，可以通過技術手段收集相關的數據信息，然后由專業人員進行逐項分析比較，為工程設計與施工提供數據支持。水文地質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規劃，涵蓋勘察組織設計、技術交流上報和資源分配，以確保各工序有效銜接，提升數據的準確度。水文地質勘測包括現場勘察和數據分析，為工程建設提供關于水文、地形地貌和地質結構的綜合信息。地質環境條件勘察關注建筑物地基和地下結構的穩定性和可靠性，通過前期設計和中后期管理實現資源化調配，降低成本。地下水位變化對巖土層結構穩定性有顯著影響，需分析水位變化并確定基準，通過對水源地質勘察技術進行綜合評價，測量基坑周邊土壤的承壓力，并分析數據和衡量指標，如透水性、崩解性和脹縮性，為后期工程建設提供決策支持。

2.3 巖土工程中水文地質勘察的質量控制

水文地質勘察質量是巖土工程成功的關鍵。良好的質量控制可以確保數據真實可靠，指導防水排水設計，預防滲漏和不均勻沉降等問題。嚴格的質量監控可以減少因數據誤差導致的工程風險，識別環境風險，如污染遷移。因此，加強勘察質量控制對于確保工程安全和效益至關重要。然而，實際操作中仍存在一些挑戰和難點，目前水文地質勘察中的問題如圖2 所示。

圖2 水文地質勘察重點及影響因素

如圖2 所示，當前的勘察方法在數據獲取方面存在一些不對稱性問題，部分資料的缺失使得實際勘測中的水位比對缺乏參照，增加了初期核驗的難度，同時也間接影響了后期的施工質量。水位是水文勘測的難點，環境氣候的多變使水位變化預測度不高。例如，南方大規模的降雨可能促使水位呈現同比增長的趨勢，這種現象在當前的水位上升情況下可能會觸發巖土工程下層區域的多種問題，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地和結構；收縮膨脹問題是指土壤在水分變化時體積的變化，這種變化可能會影響巖土層的結構穩定性。這兩種現象都可能對建筑工程的施工安全構成威脅。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致地基不穩定。如果在施工過程中出現水位下降，可能會引發土層的坍塌或裂縫現象。土層坍塌可能會導致地面下沉，而裂縫可能會影響土壤的整體穩定性。這些問題在技術上可能難以完全解決，從而產生多種安全隱患。為保障水文地質勘察質量，必須建立正確的工作理念，每個檢測環節的實施都必須能準確解讀土質、水位和自然生態環境的影響。進行巖土勘察時，技術人員必須具備扎實的理論知識和實踐技能。同時，完善的勘察制度也至關重要，需根據技術標準嚴格執行每個操作步驟，加強對勘察制度和勘察水平的管理和約束，確保所有工作內容能在巖土工程調查中得到同步執行。在最后階段，應加強對新型勘察技術和新興理念的采納。

3 巖土工程勘察路徑與質量控制方案的實際應用結果

以某機場巖土工程勘察為例，該項目長約7 km，軸向NE31°。該區域地層單斜分布，有小柔皺和小柔曲現象。場區內，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的巖土層。兩相鄰地層或巖體之間存在明顯的地質年代、性質或結構差異，通常是由于古地貌、侵蝕、斷裂等地質過程導致的。在這種情況下，可能會成為巖土工程中的一個難點或風險點，因為它可能影響地基的穩定性和結構安全。此外，施工區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域的地質結構可能相對穩定，但也可能存在一些侵蝕和搬運過程中形成的不穩定地層。地勢較低和地形平緩有利于工程建設，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域，弱地下水位較高會對地基和地下結構的施工帶來一些挑戰。

在巖土工程的水文地質勘察過程中，首先進行勘探點的測量定孔，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，高程誤差控制在5 cm 以內。在鉆探階段，若需調整鉆探點位，首先應在平面圖上標明實際的探點位置，并計算出與原定樁位的偏差距離及方向。隨后，進入實際鉆探階段，根據工程要求安排勘探點的布置和鉆孔的深度。在此階段，巖土工程師應負責跟班記錄，以確保鉆探過程準確無誤。在取樣階段，鉆探取樣孔間距應隨孔深變化，孔深為0～10 m 時，取樣間距為1 m，孔深在10 m 以上時，取樣間距為2 m，確保對每層巖土都取樣。取樣完成后立即現場封樣，填寫標簽，并及時送樣。土工試驗環節包括含水量試驗、密度試驗、相對密度試驗等，這些試驗為后續的工程設計和施工提供了重要的數據支持，如顆粒分析試驗、界限含水量試驗、土的擊實試驗、土的固結（壓縮）試驗和土的抗剪強度試驗等。地基巖土勘探結果如圖3 所示。

圖3 地基巖土勘探結果

鉆探數據顯示，該區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域。而白堊系河口組以及茅店組地層根據巖石的性質差異，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。通過現場的地質工程測繪和鉆探活動，展示了該區域內并未檢測到有斷裂底層存在，同時周遭也無地下礦藏開采、空洞區域、土壤流動、巖石崩落、土石流、溶洞、地下空穴、基礎液化等不利的地質現象。然而，該區域內主要的不良工程地質問題為土壤侵蝕，例如，風化和水流可能會導致路基出現不均勻的侵蝕情況，也就是常說的土壤侵蝕現象。為解決這些不良的工程問題，建議對區域內的低洼地帶進行排水系統的安裝和維護，以減少水流對土壤的侵蝕。同時，可以考慮進行土壤改良或采取地基加固的方法，如注漿或者深層壓實，接著按照設計要求重新平整地表至設計的標高。對于高坡地區的浮石和松散巖石，可以執行清理和加固處理，然后按照設計要求進行坡面的穩定化處理，以確保為后續的工程建設提供良好的地質條件。通過這些措施，可以有效解決土壤侵蝕和坡面不穩定的問題，為后續的工程建設奠定堅實的基礎。

4 結語

水文地質勘察在巖土工程中的重要性不言而喻，它為確保工程的穩定和安全提供了基礎。本文通過分析水文地質條件變化對工程的影響、勘察路徑及質量控制策略，為巖土工程領域的專業人士提供了寶貴的理論支持和實踐指導。通過深化水文地質勘察的質量控制，引入新型勘察技術，能更準確地預測和應對自然因素的影響，為我國巖土工程的持續發展和安全建設提供保障。