岩土工程施工中地下水的危害及预防措施

【摘要】建筑工程基础岩土施工时，地下水不但是岩土层的主要构成部分，同时也是建筑中的一项基础性的工程环境，对地下水不进行有效的控制，会对岩土体的工程特征产生严重的后果，其也是工程进度的基础，起着决定性的影响作用，进而决定建筑物的耐久性和稳定性。随着岩土工程勘察人员对于水文地质条件研究的逐步深入，地下水对于岩土工程所产生的危害也逐渐引起了岩土工程人员以及业主的重要关注点。因此，加强岩土工程施工勘察过程中的地下水文地质研究，也逐渐成为了其关键环节之一。对此，下文简要论述下地下水对岩土工程施工带来的危害以及预防措施，并给予相关工作人员予以借鉴和参考。

【关键词】建筑地下水；岩土工程；岩土水理性；水位升降

现阶段，国内建筑项目在岩土工程勘察技术中取得突飞猛进的发展，为建筑工程的建设与施工打下了坚实的基础，同时在技术的革新的中也暴露出技术问题及施工问题，尤其是忽视了水文地质问题在当前岩土工程勘察设计方面的重要性。另外，勘察研究的资金投入不足，导致该矛盾日趋尖锐。由于地下水作为岩土体当中的一个重要组成部分，不仅是基础工程的一项环境因素，而且还能通过对岩土体的性质进行影响，从而影响整个工程的安全和稳定。因此，为了岩土工程勘察质量的有效加强，重视水文地质问题是非常有必要的。

1、岩土水理性质研究

岩土水理性质是指岩土与地下水相互作用时显示出来的各种性质。岩土水理性质与岩土的物理性质都是岩土重要的工程地质性质。岩土的水理性质不仅影响岩土的强度和变形，而且有些性质还直接影响到建筑物的稳定性。以往在勘察中对岩土的物理力学性质的测试比较重视，对岩土的水理性质却有所忽视，因而对岩土工程地质性质的评价是不够全面的。

1.1 地下水的赋存形式。地下水按其在岩土中的赋存形式可分为结合水、毛细管水和重力水三种，其中结合水又可分为强结合水和弱结合水两种。

1.2 岩土的主要的水理性质。1）软化性：是指岩土体浸水后，力学强度降低的特性，一般用软化系数表示，它是判断岩石耐风化、耐水浸水能力的指标。在岩石层中存在易软化岩层时，在地下水的作用下往往会形成软弱夹层。各类成因的粘性土层、泥岩、页岩、泥质砂岩等均普遍存在软化特性。特别是在成岩较差的泥页岩当中。（2）透水性：是指水在重力作用下，岩土容许水透过自身的性能。松散岩土的颗粒愈细，愈不均匀，其透水性便愈弱。坚硬岩石的裂隙或岩溶愈发育，其透水性就愈强。透水性一般可用渗透系数表示，岩土体的渗透系数可通过抽水试验求取。（3）崩解性：是指岩土浸水湿化后，由于土粒连接被削弱、破坏，使土体崩散、解体的特性。岩土的崩解性与土的颗粒成分、矿物成分、结构等关系极大。以南方地区的残积土为例，一般崩解时间5h至24h，以蒙脱石、水云母、高岭土为主的残积土以散开方式崩解，而以石英为主的残积土多以裂开状崩解为主。（4）给水性：是指在重力作用下饱水岩土能从孔隙、裂隙中自由流出一定水量的性能，以给水度表示。给水度是含水层的一个重要水文地质参数，也影响场地疏干时间。给水度一般采用实验室方法测定。

2、地下水对岩土工程造成的危害

2.1 地下水快速升降所导致的岩土工程危害

地下水的快速升降会导致岩土膨胀的均匀性降低。进而出现胀缩变形问题，一旦地下水发生短时间内的频繁升降现象，则岩土会出现往复性的膨胀收缩变形，且岩土的膨胀收缩幅度会明显增加，并产生地裂现象，并破坏轻型建筑物的稳定性和使用寿命。在自然情况下，地下水的动态压力会较小，且不会产生较为严重的危害，然而，一旦地下水受到人工工程施工等因素的影响，则其天然动力平衡状态会受到破坏，受到动水移动压力的影响，常会对岩土工程产生较为严重的影响，主要表现为基坑突涌、管涌、流砂等。

2.2 地下水位降低对岩土工程造成的危害

人为因素是导致地下水位降低的主要原因，主要包括下游水库的修建或是上游筑坝截夺地下水补给、采矿活动疏干矿床以及大量集中抽取地下水等等。若地下水位降低现象较为严重，则会造成水质恶化、地下水源枯竭、地面塌陷、地面沉降、地裂等恶性的地质灾害，并严重威胁人类的生活和工作环境，以及建筑物和岩土体的稳定性。

2.3 地下水位上升对岩土工程造成的危害

导致地下水发生水位上升的原因较为复杂。主要包括施工或浇灌等人为因素；气温或降雨量等水文气象因素；总体岩性产状和含水层结构等地质因素。但大部分情况下是多种因素共同作用的结果。地下水位上升对于岩土工程造成的危害主要表现为：建筑物失稳、基础上浮、地下洞室充水沉没、粉土和粉细砂管涌、流砂、饱和液化等现象；破坏非凡性的岩土体结构，导致其发生软化、强度降低等变化；河岸、斜坡、岩土层崩塌或是滑移等地质灾害现象；土壤盐渍化、沼泽化，导致地下水和岩土严重腐蚀建筑物。

3、水文地质勘察要求及预防措施

3.1 水文地质勘察要求

对拟建工程场地进行水文地质勘察，为建设工程项目的顺利施工提供了安全保证。水文地质勘察包括地质构造条件、地下水位变化情况、含水层特征等。通过水文地质勘察，了解工程区的区域地质构造特征和新构造运动影响，确定最高地下水位和最低地下水位以及水位变化趋势，确定含水层水文地质参数，为制定相关预防措施提供了依据。

3.2 预防措施

当基坑挖至地下水位以下，且采用集水井排水时，如果坑底的土粒形成流动状态，随着地下水的渗流不断涌入基坑称为流砂。在渗流作用下，土体中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中流失的现象称为管涌。鉴于由于地下水而引起的流砂和管涌造成的工程危害，必须设法处理这部分地下水，保证正常施工。

井點降水法就是在基坑开挖前的一项预防措施。首先在基坑周围埋设合适数量的滤水管（井），然后采用抽水设备不断抽出地下水，使地下水位降低到坑底以下，直至基础工程施工完毕，这样所挖的土始终保持干燥状态井点降水法防止了流砂发生。同时，由于地下水位降落过程中，动水压力向下作用，加上土体自重作用，使基底土层压密，提高了地基土的承载能力。设置帷幕法是采用冻结、打设地下连续墙、或者设置其他防水介质等方法来防止地下水渗入基坑，在进行深基坑工程时，常采用这种方法，但是如果基坑内降水，仍要采用人工降水法。

当基坑挖到接近地下水位时，在基坑的两侧或四周设置有一定坡度的排水明沟，在基坑的四个角上，或者每30cm至40cm设置集水井，使地下水流入集水井内，然后用水泵抽出坑外，这个方法叫做集水井明排法。明沟集水井排降水是一种常用的既经济又方便的方法。

4、结束语

岩土工程问题中，地下水问题占有相当重要的位置，准确合理地查明地下水的水文地质条件，不仅使资料的可靠程度更高，而且可更好地利用岩土体的潜在能力。因此，为提高工程勘察质量，在工程勘察中要求查明与岩土工程有关的水文地质问题，以消除或减少地下水对岩土工程的危害。随着工程勘察的发展，其必将受到越来越广泛的重视，切实做好水文地质工作将对勘察水平的提高起着极大的推动作用。

参考文献：

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[2]李坚，岩土工程勘察中的水文地质问题分析[J]，中国新技术新产品，2012（09）。

[3]葛超，关于工程地质勘察中水文地质问题的探讨[J]，科技创新与应用，2012（11）。

作者简介：王沛，男，施工员，岩土工程专业