巖土工程勘察中地下水重點(diǎn)問(wèn)題分析

■楊 潔 ■山西省勘察設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013

巖土工程實(shí)施需經(jīng)歷勘察-設(shè)計(jì)-施工等步驟，巖土工程包括巖石、土、地下、水中等部分，而其中地下水的作用直接影響著巖土的性質(zhì)狀態(tài)和行為。地下水作為巖土的重要組成部分，對(duì)建筑物的穩(wěn)定性、耐久性影響深遠(yuǎn)。于建筑工程設(shè)計(jì)而言，水對(duì)巖土和建筑物的作用以及可能導(dǎo)致的各種結(jié)果是必須優(yōu)先考慮的因素，于建筑施工而言，必須對(duì)地下水在施工過(guò)程中可能產(chǎn)生的各種問(wèn)題提前采取防治措施。因此，應(yīng)提高工程巖土勘察中地下水勘察的重視度，正確認(rèn)識(shí)地下水對(duì)巖土工程的重要性。

1 地下水水位問(wèn)題對(duì)巖土工程的危害

1.1 地下水上升對(duì)巖土工程的危害

影響地下水水位上升的因素主要包括人為因素和水文氣象因素以及地質(zhì)因素。其中，工業(yè)生產(chǎn)廢水的排放和建筑施工取水的影響以及農(nóng)業(yè)抽水灌溉和生活污水的排放等屬于人為影響因素。而降水量增加和河流汛期等則屬于水文氣象因素。影響地下水水位變化的地質(zhì)因素則有含水層土壤的滲透性、地震災(zāi)害等等。

因而，筆者認(rèn)為地下水水位上升是眾多因素綜合導(dǎo)致的。地下水水位上升對(duì)巖土工程產(chǎn)生的危害主要包括以下幾點(diǎn):第一地下水浸泡后的土壤被沼澤化或者鹽漬化，而這種變化后的地下水不斷腐蝕建筑物，縮短了建筑物的耐久性。第二土壤在地下水上升過(guò)程中含水量和土壤重量增加，加劇了特殊地勢(shì)地段的土層滑坡或山體崩塌等自然災(zāi)害。第三，粉細(xì)砂和粉土是極易被液化的土壤，地下水水位上升后粉細(xì)砂或粉土的含水量超過(guò)飽和值即被液化，液態(tài)的土壤顆粒容易隨滲流流失最終形成管涌和流沙，給施工工程和施工人員的安全埋下隱患。第四，建筑物在上升的地下水中被浸泡、腐蝕、軟化甚至水解，進(jìn)一步影響了建筑物的耐久性且很大限度的降低了建筑物的極限抵抗能力。

1.2 地下水水位下降對(duì)巖土工程的危害

與地下水上升原因不同的是地下水下降主要是受到人為因素的影響。工業(yè)生產(chǎn)用水運(yùn)作和建筑建設(shè)用水或農(nóng)業(yè)灌溉活動(dòng)中大量抽取地下水、筑壩破壞河流上下游水位平衡等都是其影響因素。與地下水水位上升一樣地下水下降也會(huì)導(dǎo)致巨大危害，主要表現(xiàn)在地表隨地下水水位下降而所受浮力減小從而造成山崩地裂，該地段建筑物穩(wěn)定性下降的同時(shí)人類(lèi)的生命財(cái)產(chǎn)安全系數(shù)也急劇下降。其次，水資源被無(wú)節(jié)制抽取、浪費(fèi)，最終導(dǎo)致地下水資源的枯竭，水循環(huán)系統(tǒng)遭到破壞，生態(tài)環(huán)境也隨之逐漸惡劣，近年來(lái)自然災(zāi)害頻發(fā)，氣候嚴(yán)重失調(diào)，人類(lèi)生活居住環(huán)境已經(jīng)面臨嚴(yán)峻威脅。

1.3 地下水的動(dòng)力作用對(duì)巖土工程的危害

在人為因素影響下地下水天然狀態(tài)被打破，原本自然而微弱的動(dòng)水壓力經(jīng)經(jīng)人為工程的影響被大幅度改變，基坑突涌、流沙等危害隨之產(chǎn)生，又反而破壞巖土工程的自然性狀，威脅施工人員和工程的安全。

2 地下水的腐蝕性問(wèn)題

2.1 地下水中腐蝕劑的腐蝕作用

地下水的各種化學(xué)成分都可能對(duì)建筑物的混泥土結(jié)構(gòu)和石材特別是鋼鐵器材等造成腐蝕。具體原因是地下水中的氯離子破壞混泥土表面的保護(hù)層即氧化膜，這層氧化膜被破壞后水和氧氣很快就會(huì)銹蝕鋼筋，混泥土中鋼筋部分受銹蝕后第一種可能是體積成倍膨脹，混泥土被分層剝落，進(jìn)一步加劇地下水對(duì)鋼筋的腐蝕，周而復(fù)始建筑物耐久性嚴(yán)重受損。第二種可能是銹蝕導(dǎo)致鋼筋橫截面積變小，鋼筋負(fù)荷力減弱，建筑物整體使用壽命縮短。

2.2 氣候變化導(dǎo)致地下水腐蝕加速

氣候條件對(duì)地下水的影響導(dǎo)致混泥土受腐蝕的速度加快。其原理是地下水和濕土中的鹽溶液隨毛隙水上升滲透進(jìn)混泥土毛細(xì)孔中，經(jīng)環(huán)境不斷的干濕交替，毛細(xì)孔中的鹽溶液被濃縮直至飽和，降溫時(shí)飽和的鹽溶液析出結(jié)晶并膨脹腐蝕破壞混泥土，升溫時(shí)，結(jié)晶會(huì)吸收的水分而潮解，通過(guò)溫度的循環(huán)升降，鋼筋混泥土被逐步加深、加速腐蝕，建筑物的耐久性和穩(wěn)定性被加速減弱，造成了人民生命財(cái)產(chǎn)安全隱患的同時(shí)也勢(shì)必致使國(guó)家經(jīng)濟(jì)遭受損失。

3 巖土勘察中地下水問(wèn)題防治方法

防治地下水對(duì)巖土工程的危害需采用綜合措施。地下水水位的頻繁變化是由環(huán)境污染和過(guò)度利用所導(dǎo)致的，因此水資源的污染防治和合理利用是主要措施。

3.1 地下水污染治理方面

第一，要嚴(yán)控工業(yè)生產(chǎn)的廢料廢水排放，將其污染降到最低。第二，對(duì)農(nóng)業(yè)種植中化學(xué)農(nóng)藥的使用明令限制，最好是禁止使用。第三，引進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家的凈水標(biāo)準(zhǔn)并優(yōu)化污水凈化系統(tǒng)，最大限度的利用工業(yè)及生活廢水。

3.2 地下水腐蝕防治方面

水泥品質(zhì)和水泥水灰比的用量是影響混泥土耐久性的主要因素。防治地下水對(duì)混泥土的腐蝕主要是針對(duì)其腐蝕環(huán)境的腐蝕物類(lèi)型和混泥土的易腐蝕條件對(duì)混泥土成分進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)混泥土外層進(jìn)行加強(qiáng)保護(hù)。腐蝕性強(qiáng)的地段，可應(yīng)用抗腐蝕性較強(qiáng)的抗硫酸鹽水泥或者采用性能穩(wěn)定的礦渣水泥。嚴(yán)重腐蝕區(qū)域通常采用樁基礎(chǔ)，在樁身涂刷瀝青或者樹(shù)脂涂膜等是防治樁腐蝕的普遍做法。必要情況下，可對(duì)施工段采用場(chǎng)地排水、降水甚至換土等防治措施。

4 結(jié)語(yǔ)

巖土工程勘察結(jié)果決定著建筑工程地基設(shè)計(jì)的安全性、經(jīng)濟(jì)性、可行性。地基設(shè)計(jì)和施工需嚴(yán)格按照巖土工程勘察提供的地質(zhì)資料和參數(shù)開(kāi)展。而巖土工程勘察的重中之重是地下水問(wèn)題勘察。作為工程地質(zhì)條件重要因素之一的地下水，其水層分布和涌水量以及流向、靜止水位等都是工程勘察中需要精確分析和完整報(bào)告的。只有準(zhǔn)確的查明了地下水對(duì)巖土工程存在的各種有力或不利影響，才能預(yù)測(cè)其導(dǎo)致的后果并據(jù)此采取有效的工程防治措施，提高建筑物的耐久性和穩(wěn)定性，保障國(guó)家經(jīng)濟(jì)和人民生命、財(cái)產(chǎn)安全。

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