淺談地下水對基坑工程的影響及對策

金 鑫

(陜西省水工程勘察規(guī)劃研究院，陜西西安 710003)

隨著城市化進程的快速推進，地下停車場、地下商場、地下倉庫以及多種地下民用和工業(yè)設(shè)施等地下空間正被開發(fā)利用，并且規(guī)模和深度不斷加大。大量標(biāo)志性的市政工程也正在以前所未有的規(guī)模和速度發(fā)展，如大橋、地鐵、隧道、高架道路等這些大規(guī)模的工程建設(shè)都需要進行基坑開挖，而且規(guī)模和難度越來越大，出現(xiàn)的問題也越來越多，比如基坑出現(xiàn)塌方，坑內(nèi)積水，基坑周圍地面出現(xiàn)不均勻沉降造成道路開裂，房屋開裂甚至傾斜倒塌等等。據(jù)統(tǒng)計，在出問題的基坑工程中，60%以上的基坑事故直接或間接與地下水相關(guān)。這些事故不僅對基坑本身影響重大，而且對周圍的環(huán)境造成的破壞也不可小視。因此，對基坑工程中地下水的影響進行分析研究是很有必要的。

1 地下水在基坑中的作用

1.1 地下水對基坑工程的影響

基坑工程是一個實踐性很強的巖土工程，同時還是一個綜合性的巖土工程難題，既涉及土力學(xué)中的強度與穩(wěn)定問題，又包含了變形和滲流問題，同時還涉及到土與支護結(jié)構(gòu)的共同作用。而地下水是一種重要的地質(zhì)營力，它與巖土體的相互作用，一方面改變著巖土體的物理、化學(xué)和力學(xué)性質(zhì)，另一方面也改變著地下水自身物理、力學(xué)性質(zhì)以及化學(xué)成分。一般說來地下水作為地質(zhì)環(huán)境內(nèi)最活躍的成分，對巖土體有三種作用;

1)地下水通過物理作用(潤滑作用、濕軟化作用，泥化解作用，結(jié)合水的強化作用)、化學(xué)作用(離子交換、溶解作用、水解作用、溶蝕作用)改變巖土體的結(jié)構(gòu)，從而改變巖土體的C、￠值的大小;

2)地下水通過孔隙靜水壓力作用，影響巖土體中的有效應(yīng)力，從而降低巖土體的抗剪強度。

3)在土釘支護中，土釘對土體的加筋錨固作用主要源于土釘體表面與土體界面接觸粘結(jié)力與摩擦阻力。而水對土釘墻的作用不僅有水土作用，還表現(xiàn)為對土釘體的作用，即由于水的存在造成釘土間粘摩阻力的降低甚至完全喪失。土釘錨拉作用降低使土體分擔(dān)的外荷載增大，土體內(nèi)部軟弱區(qū)產(chǎn)生的微裂縫逐漸惡化，軟弱松動帶裂隙最后形成支護體的滑動面，最終導(dǎo)致支護體破壞。

1.2 基坑工程施工中地下水的破壞

基坑工程在地下水的作用下常常導(dǎo)致基坑自身的工程性質(zhì)劣化，這種情況的出現(xiàn)又可能進一步導(dǎo)致整個項目的失敗，造成嚴重的后果。在基坑工程中存在人類動力、巖土體應(yīng)力與地下水之間的相互影響，相互作用和耦合作用等問題。

1)地下水的涌入，會導(dǎo)致“流砂”現(xiàn)象。流沙的繼續(xù)發(fā)展，會導(dǎo)致周圍地面不均勻沉降，從而周圍的建筑物出現(xiàn)裂縫。止水帷幕不封閉是導(dǎo)致流砂發(fā)生的主要原因。

2)地下水在較大水頭差的作用下繞過止水樁進入基坑內(nèi)部，造成破壞，地下水通過失效部位進入基坑，造成事故。

3)基坑施工時，由于降水施工操作不當(dāng)，導(dǎo)致“管涌”，“流土”等現(xiàn)象發(fā)生。

2 基坑施工中地下水的防治

(1)做好地質(zhì)勘探工作，尤其是深基坑等地下工程。

(2)基坑施工一定要嚴格規(guī)范?；庸こ痰氖┕ぶ饕蓢o結(jié)構(gòu)，內(nèi)支撐體系，降排水系統(tǒng)，止水體系等分部組成的，這些體系都是環(huán)環(huán)相扣的，任何一個方面出了問題都會導(dǎo)致基坑因為地下水而出問題。因此，任何一個環(huán)節(jié)的施工都很重要，沒有主次之分，都應(yīng)該嚴格按照規(guī)范進行施工。同時，考慮到勘探等資料不一定與實際地質(zhì)一致，在基坑施工中注意施工現(xiàn)場與資料不一致的情況，根據(jù)現(xiàn)場具體情況靈活應(yīng)對，降低事故發(fā)生的機率。

(3)由于地下水的存在，及其不可見性，使得基坑工程往往存在很大的風(fēng)險，不可預(yù)測性的因素很多，因此事故發(fā)生不一定就是由于疏忽大意造成的。盡管如此，為了減少事故發(fā)生，或者盡量減少事故損失，我們應(yīng)該加強施工組織與管理，提高施工人員的素質(zhì);同時，重視施工監(jiān)理與驗收工作，嚴把質(zhì)量關(guān)，認真做好施工監(jiān)測工作，一有險情馬上處理，將問題消滅于萌芽狀態(tài)。

(4)當(dāng)?shù)叵滤U情出現(xiàn)以后，一定要根據(jù)實際情況想辦法排除險情。當(dāng)然，在采取措施之前，一定要弄清事故原因，對癥下藥。

(5)學(xué)習(xí)其他基坑中地下水事故的經(jīng)驗教訓(xùn)，尤其注意一些用于搶險方面的處理技術(shù)。因為基坑工程中的地下水事故一般都有突發(fā)性，發(fā)展迅速，破壞嚴重等特點，因此關(guān)鍵在于發(fā)現(xiàn)及時、搶險措施有力，而在這些方面可以借鑒到一些行之有效的辦法，如:雙管注漿法，它具有止水迅速、持效時間長、施工簡便的優(yōu)點，其成功關(guān)鍵在于截斷漏水通路;滲透性灌漿，它具有成本低、見效快、功能多、施工占地小和固結(jié)質(zhì)量好等特點。

以上只是因為地下水原因造成基坑事故的一些主要原因及防治措施，每個基坑事故可能都是有許多不利因素組合在一起而共同引發(fā)的，它與基坑工程自身、勘察、設(shè)計、施工、工程監(jiān)測及工程管理、自然條件等因素都有密切關(guān)系，是個綜合而且復(fù)雜的問題。所以我們分析具體工程事故時除了分析主要原因外，對次要原因分析是很有必要的。對事故原因有個全面的認識，這有助于事故的預(yù)防和處理。

3 結(jié)語

基坑開挖與支護工程是高層建筑和大型市政工程基礎(chǔ)工程施工中的難點與重點，它的成敗對工程的造價、質(zhì)量和工期有著重大的影響，而且更對周圍環(huán)境有著不可忽視的影響。而地下水問題是基坑施工時的重中之重，縱觀目前大量的研究成果，不管巖土體失穩(wěn)破壞與水的作用過程有多么復(fù)雜的物理、化學(xué)效應(yīng)，從總體表現(xiàn)上來看，本質(zhì)上是一個力學(xué)過程，這些必然受到力學(xué)規(guī)律的控制，可以用相關(guān)的力學(xué)定律來來應(yīng)對，因此我們也不必畏懼，利用科學(xué)的指導(dǎo)，規(guī)范的施工將地下水問題消滅于萌芽狀態(tài)。