淺談工程勘察中水文檢測的控制要點

張莉莉

(遼寧省水文水資源勘測局本溪分局，遼寧本溪117000)

在以往工程勘察的設(shè)計與施工環(huán)節(jié)中，最常忽略的一個環(huán)節(jié)就是水文地質(zhì)。尤其在巖石工程中，沒有重視從地下水情況角度合理評價其可能給工程造成的影響與危害。近年來不少建筑物發(fā)生開裂與下沉的質(zhì)量問題，就反映出地下水的影響不可忽略。所以本文從水文檢測系統(tǒng)的角度，簡述地下水對工程的危害，水文檢測的控制要點，并基于水文檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定運作，就防雷措施方面進行分析，以引起類似施工工程方的重視。

1 水文條件對巖石工程的影響作用

近年來，建筑物發(fā)生傾斜或下沉的新聞報道已屢見不鮮。究其原因，最主要的是在工程設(shè)計過程或施工過程中，沒有考慮到地下水的水位升降與動水壓力這兩個作用對工程的危害，將以巖石工程為例作具體分析。地下水位的天然變化特點表現(xiàn)出漸變性、季節(jié)性與區(qū)域性，一般除了突發(fā)性自然災(zāi)害外，其變化的幅度都比較小。如果在工程勘察中注意觀察水文檢測，在天然條件的情況下，會發(fā)現(xiàn)干旱季節(jié)時，水位會下降，雨季時，水位會有所上升。但眾所周知，當(dāng)大自然受到人為干擾時，環(huán)境質(zhì)量問題往往日益嚴(yán)峻，地下水位的變化在人為因素的影響下，升降變化的速度與幅度通常都會遠大于天然變化，這在巖石類的工程造成的危害最明顯。另外，引起潛水位上升的主要原因:一是上覆粗粒松散地層時，地表水容易下滲，或含水層顆粒細小，其滲透性弱，地下滲流差;二是，地下水流梯度較小的情況下，排泄不暢;三是，當(dāng)包氣帶薄時，毛細帶接近地表，土飽和性差小;四是，當(dāng)含水層沿水流方向遇到隔水層或巖石滲透性減弱的情況時，潛水排泄困難;五是，長期的降水通過地表滲入補給潛水層，也會引起潛水位升高。當(dāng)這些潛水位上升幅度與變化比較大時，或人為的集中過量抽取地下水，導(dǎo)致地下水位過大而持續(xù)下降，就極有可能造成地下洞室內(nèi)充水淹沒，比較直觀的現(xiàn)象即是基礎(chǔ)上浮，使建筑物傾斜及失穩(wěn)。

2 工程勘察中水文的主要檢測內(nèi)容

由上可知，準(zhǔn)確評價地下水位升降變化幅度對于工程的質(zhì)量有著積極的現(xiàn)實意義?？偨Y(jié)以往工程的經(jīng)驗與教訓(xùn)，具體可從以下幾點展開水文地質(zhì)的檢測內(nèi)容:

(1)水文勘察的準(zhǔn)備工作:工程勘察是為了保證施工工程的順利展開以及工程的耐久性，所以水文方面的檢測工作，以明確地下水在天然狀態(tài)下的變化。其準(zhǔn)備工作的一般思路為:先分析建筑工程地基基礎(chǔ)類型，以有針對性的展開水文地質(zhì)問題的分析，收集、整理該建筑地基類型需要用到的水文地質(zhì)資料與信息。

(2)水文勘察的檢測工作:首先是靜水位的測定，指的是地下水在天然狀態(tài)下的穩(wěn)定水位。首先，測定位置應(yīng)分層展開檢測，上部為潛水，下部為承壓水或多層含水層地區(qū);其次，由于工程勘察過程中鉆進過程中的初見水位也有可能不是靜水位，據(jù)此測定靜水位應(yīng)有一定的穩(wěn)定時間;第三，測定時間間隔，一般每一個位置宜1次/小時，當(dāng)3次所側(cè)水位值相同或孔內(nèi)水位差不超過2～3 cm時可判定為靜水位;第四，勘察結(jié)束后，工程勘察如有必要，可再統(tǒng)一測量一次靜水位;第五，采用泥漿鉆進，由于地下水補給或排泄條件的變化，使靜水位避免不了也會發(fā)生相應(yīng)變化，所以為了避免孔內(nèi)泥漿對含水層的封閉影響，靜水位測定前宜將測水管打入含水層20 cm或鉆孔洗清后，再進行測量;第六，可根據(jù)工程的需要實際情況，監(jiān)測出地下水最低與最高水位及其變化幅度。

(3)水文勘察的事后評價工作:建立在以上兩點的基礎(chǔ)上，從工程效益與穩(wěn)定性為基點，根據(jù)檢測得出的地下水?dāng)?shù)據(jù)信息，提出可能發(fā)生的地質(zhì)問題。比如，建筑場地的基礎(chǔ)持力層選用的是殘積土、強風(fēng)化巖、軟質(zhì)巖石、膨脹土等類型，就應(yīng)重點評估這些巖土體可能會受到地下水活動帶來脹縮、軟化、崩解等影響;或者地基基礎(chǔ)壓縮層范圍存在飽和粉土、粉細砂或松散的情況時，就應(yīng)考慮到會發(fā)生管涌、流砂、潛蝕等工程問題。即對水文相關(guān)要點勘察后，合理評估人為因素對地下水變化造成的影響，重視評估地下水對工程與巖土體的影響，綜合預(yù)測可能產(chǎn)生的工程危害，做好防治方案。

3 水文檢測系統(tǒng)穩(wěn)定性的防雷控制

由于工程勘察多在野外進行，而水文檢測系統(tǒng)所應(yīng)用的設(shè)備，極容易受雷電感應(yīng)的影響，嚴(yán)重的甚至造成破壞，這不僅造成水文檢測收集信息的誤差，還會耽誤了工程進程，增加工程成本。所以，水文檢測系統(tǒng)的防雷控制應(yīng)引起重視。隨著工程勘察技術(shù)越來越成熟，防雷控制取得了很大進展。但雷電本身存在復(fù)雜性一面，只有不斷積累工程實踐經(jīng)驗，才會做到以防萬一。

(1)外部防雷保護系統(tǒng)，也稱為避雷針(網(wǎng))系統(tǒng)，保護建筑物和戶外設(shè)備不受直擊雷雷擊;其組成部分之一的接地體的電阻一般要求小于10Ω。當(dāng)前在水文檢測工作中，單支避雷針防護直擊雷應(yīng)用最普遍，其基本防雷級別布置參數(shù)如表1所示。表中，保護角是以等效法計算方式，且在滾球法的基礎(chǔ)上計算。滾球法是當(dāng)前國際與國內(nèi)公認與采用的標(biāo)準(zhǔn)，它確定防雷導(dǎo)體保護空間是基于某一雷閃數(shù)字模型而進行。但這些計算很復(fù)雜，滾球半徑可用簡式估算:hy=10×I0.65;此外，在采用獨立避雷針防雷時，當(dāng)其針、線的高度大于所用的滾球半徑時，就無法明確防直擊雷的保護范圍。所以，可根據(jù)要保護的范圍進行相應(yīng)的避雷設(shè)計。

表1 根據(jù)防雷級別布置接閃器的參數(shù)

(2)防雷保護系統(tǒng)的一些控制要點:一是，研究與實踐發(fā)現(xiàn)，在同一高度避雷針的針狀結(jié)構(gòu)有著避雷線、帶同樣的接閃功能，可以說針狀是接閃器比較理想的形狀;二是，防雷的保護范圍與性能通常由滾球半徑所決定的，通常水文檢測系統(tǒng)中避雷針應(yīng)低于滾球半徑20～30 m之間的控制范圍內(nèi)，滾球半徑愈小可進入保護范圍的雷擊能量越小;三是，從防雷的角度來看，若兩個地網(wǎng)相距不是很遠，沒有必要在每一站點設(shè)置兩個地網(wǎng)，而是在避雷與設(shè)備接地設(shè)計一個接地地網(wǎng)便可，也更方便等電位的聯(lián)接。至于內(nèi)部防雷保護系統(tǒng)，則宜重點考慮通信、電源以及信號線這3類線路的防雷工作，如傳感器信號線防雷措施，比較合理的措施是避雷線高出信號線1 m以上，且在信號線上方架設(shè)避雷線。

4 結(jié)語

綜上所述，水文檢測工作是一項復(fù)雜性工程，隨著環(huán)境問題越來越突出，水文資源受自然因素與人為因素的影響越來越明顯。所以，不僅要重視勘察過程中的檢測控制，還要做好防雷保護系統(tǒng)。尤其是在工程處于比較惡劣的野外環(huán)境，遇到巖石類型的地質(zhì)，就必須全方位的進行檢測與防護，才能使勘察環(huán)節(jié)提供更可靠、更穩(wěn)定、更準(zhǔn)確的水文監(jiān)測信息，有效防范施工過程中出現(xiàn)水文地質(zhì)引起的事故，減少因工程質(zhì)量問題而引起的經(jīng)濟糾紛，從而使工程的進程有序進行，有力保證工程質(zhì)量。

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