张野
北京帝测科技股份有限公司 北京市 100012
摘要：地下水在工程建设中起着至关重要的作用，岩土工程勘察施工过程中需要考虑多方面的影响因素，其中涉及工程的水文地质条件调查，勘察工作中往往重视程度不够，在施工过程中容易出现问题，对岩土工程建设影响非常重大。地下水调查不清、建议不合理都会影响地基及降水设计方案的合理性，在基础施工过程中造成塌方、突涌、管涌、流砂等事故，对基坑及人员安全产生严重的后果。岩土工程的地基设计、支护设计、降水设计人员要将水文地质条件作为设计需要考虑的首要因素，所以岩土工程勘察必须把水文地质条件当做工作的重中之重，为地基设计及施工提供可靠依据。
本文通过勘察过程中地下水类型确定的三个实例，论述了地下潜水、承压水类型确定对工程建筑设计、施工的影响，地下水类型不同，施工降水的方法不同，地下水对施工产生的危害也不同。
关键词： 水文地质条件，岩土工程勘察，地基设计，支护设计，降水设计
一、地下水调查及观测原则
1、勘察工作中地下水调查前期工作
在岩土工程勘察开始的初期阶段，工作人员需要对拟建场地进行踏勘。其中包括：
结合现场情况进行地质资料的收集，并与当地居民和相关部门进行沟通，调查工程建设所在区域的相关地质、地层资料及地下水情况。
调查历年最高水位，场地3~5年水位情况。
调查场地附近有无建筑降水施工，施工降水的具体措施，地下水位降低的具体情况。
2、地下水类型和观测的要求
（1）地下水类型的确定
根据地下水类型及其特征，可分为包气带水、潜水、承压水三大类型，包气带水在工程中主要指的重力水状态的上层滞水[2]。
北京地区的上层滞水，主要源于居民生活用水、地势低洼处的雨水聚集、雨污水管道渗漏等。上层滞水特征为埋深不一、不能形成整体稳定水面。
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图1-1 上层滞水形成机理
北京地区普遍存在潜水层，1959年地下潜水水位埋深为0~5m，随着工程建设和地下水开发利用，地下水位逐年下降，西部大部分地区地下潜水位下降到20~30m，二十世纪初开始控制地下水开采，并实施南水北调，引黄入京等措施，地下水位也开始有上升的趋势。
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图1-2 潜水形成机理
北京地区第四纪覆盖层厚度0~500m，西北部为山区，土层主要为黏性土、粉土、砂土及碎石土互层，厚层的第四纪砂土、碎石土含水层中赋存了大量的地下水，北京地区含水的砂砾石层由于地势原因呈现西北高，东南低的趋势，含水层中的地下水由于水力联系，在平原区形成带压力的承压水（见图1-3），大致分布2~4层的承压水层，北京地区承压水头一般在1~3.0m之间，由于工程建设降水，地下水下降漏斗的形成，市中心上部承压水水量减少，渐渐失去承压性，逐渐形成一个新名词-层间水。
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（2）建筑工程的地下水观测要求
静止水位的测量是了解地下水的重要方式，在岩土工程的勘察工作中是不能被忽视的[3]。工程勘察时遇到地下水应停钻量测初见水位，稳定水位应在初见水位后经一定时间量测。为测得单个含水层的静止水位，对碎石土、砂类土静止时间不得少于0.5h，粉土不少于1h，黏性土不少于24h。并在施工结束后，量测各孔的静止水位。水位量测使用测水钟或电测水位计。水位允许误差为±1.0cm[4]。
对多层含水层的水位量测，且地下水对工程有影响时，应采取止水措施，将被测含水层与其他含水层采用套管隔开，抽干孔内存水，变径再次钻进。
二、岩土工程勘察外业地下水勘察案例
1、地下潜水水位的判定
北京平原地区经过多年勘察发现，位于黏性土及粉土中的潜水其揭露的静止水位往往高于初见水位，有人把这个现象称为具一定承压性，这样定义会给降水设计带来误导。
通过不少案例，发现由于黏性土孔隙很小，揭露含水层后粉土及黏性土孔隙内存在的重力水在一定时间后会慢慢渗出形成稳定水面，并上升到静止水位标高。反之，承压水如果揭露不到含水层顶面，也不会出现地下水并形成稳定水面。
因此，地下水是否具承压性不于初见水位和静止水位的关系，而是地下水形成机制，因此勘察报告里提供的地下水类型也为工程设计和施工提供了切实可行的基础资料。
2、地下承压水水位的判定
北京地区潜水层以下多层相隔的砂土、碎石土中地下水都为承压水，由于城区基坑工程降水，砂、碎石中地下水呈下降或无水状态，出现了层间水的概念。
在勘察期间，往往在黏性土隔水层中出现地下水，水量较大。因为岩性描述中未见砂或碎石土含水土质，描述员或技术人员认为此层水是钻探未做好隔水，在勘察报告里忽略此层水的判定。通过对比附近资料，这个深度会有较厚具承压水层，呈尖灭或超薄透镜体出现，当揭露到相对深度时，由于水力联系地下水大量涌出（见图2-1）。因此勘察时要追根溯源，对附近水文地质、地层资料进行调查，找出地层关联性，地下水水力联系特征，为设计、施工提供准确依据。
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图2-1 隔水层出现地下水现象图
三、地下水类型对工程的影响
1、地下潜水判定对施工影响举例
某建筑施工，由于勘察报告提供的潜水水位定义类型与承压水混淆不清，误把潜水当成承压水，基础埋深位于初见水位以上，静止水位以下，未进行降水措施，开槽施工后槽内无水，第二天慢慢出现地下水，由于地下水影响也使槽壁粉砂土出现坍塌，不仅耽误进度，也安全隐患。因此勘察单位对于地下水类型的正确判定决定着设计对地下水方案的正确选定。
勘察单位要对描述员、资料整理技术员定期进行培训，学习相关规范，加深对地下水类型判定的认知，了解地下水形成机理，为勘察报告地下水建议提供合理可靠的设计依据。
2、地下承压水判定对施工影响举例
某工地，勘察中未见含水层砂或碎石，对承压水误判定为隔水不严，附近存在较厚承压含水层，在该区域尖灭，但仍存在水力联系，因此设计未考虑此承压水，导致降水时水量过大无法抽干，最后增加降水井，才使得基坑顺利开挖，不仅影响了工程进度，也增加了施工费用。
另一个工地，也是场地附近具较厚的承压水层，在拟建场地尖灭或呈超薄层透镜体，勘察报告未对承压性提出具体建议，建筑埋深位于承压性含水层顶不到一米，开挖后对场地进行钎探，地下承压水出现突涌、流砂，经专家论证后在基坑四周增加降水井，降水深度超过基坑底板以下的含水层，经过补救措施处理地下承压水位降低后，对槽底出现突涌和流砂部位进行换填或其他处理措施。
结论：
1、在岩土工程勘察中对地下水位的变化、地下水类型的分析对工程建设非常重要，避免地下水对工程施工进度造成不必要的影响。通过多年的野外实践发现，工程勘察中的地下水类型的确定，对建筑地基设计、降水设计，包括基坑支护设计都起着重大作用，场区气候条件、地貌特征、地层岩性、附近降水施工对地下水产生影响，从上面实例看出，上层滞水、潜水和承压水类型处理措施不同，潜水类型判断失误就有可能发生基底涌水、槽壁坍塌风险；承压水类型确定的失误会引起基槽的管涌、流砂及承压水冲破上覆土层产生突涌或发生底鼓的可能，地下水位类型确定是决定施工设计的合理性及施工能否安全顺利进行的关键。
2、为了给设计、施工提供优质勘察报告，技术人员本着严谨的工作态度做好地下水调查、含水层分布调查等全方面工作，外业人员必须做好地质编录、地下水位量测工作，合理确定地下水类型，不断增长地下水知识，积累丰富的处理问题和解决问题的经验。全面分析地下水对工程施工带来的安全隐患，确保建筑基础工程方案实施的可行性、安全性，为建设的安全施工提供有力保障。
参考文献：
[1]杨威.岩土工程勘察中地下水作用的评价,2014,255
[2]石振华.工程地质手册第五版,2017,977-1043
[3]冯喜俊.基于岩土工程勘察中的地下水问题分析,2016,92-93
[4]刁呈城.工程勘察现场作业人员培训教材,2014,90-92