地下水對(duì)巖土工程的危害及預(yù)防措施

譚曉東

摘 要：巖土工程是建筑工程的重要分支，施工工作涉及巖石、土壤、地下水等物質(zhì)。巖土工程容易受地下水的影響，部分施工單位對(duì)地下水問(wèn)題并不重視，從而為巖土工程埋下了安全隱患。結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，在本文中分析了地下水對(duì)巖土工程的危害以及防治措施，供有關(guān)人員參考借鑒。

關(guān)鍵詞：地下水；巖土工程；防治措施

地下水長(zhǎng)時(shí)間浸泡巖土地基將嚴(yán)重降低地基的強(qiáng)度，進(jìn)而危害地表建筑物的安全，極有可能引發(fā)建筑物塌陷事故，造成經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡?？v觀國(guó)內(nèi)巖土工程施工狀況，發(fā)現(xiàn)不少施工單位并不重視水文地質(zhì)勘察工作，部分施工單位雖然在開工前開展了水文地質(zhì)勘察工作，然而由于勘察工作沒(méi)有把握重點(diǎn)、工作人員不認(rèn)真等因素的影響，實(shí)際勘察質(zhì)量較差，致使巖土施工中水文地質(zhì)問(wèn)題頻頻出現(xiàn)，既延誤了施工工期、又增加了建設(shè)成本。

一、地下水種類

為了確保巖土工程的施工質(zhì)量與安全，需要了解地下水的種類。通常情況下，人們依照地下水起源的不同進(jìn)行地下水分類。由水汽凝結(jié)而成的地下水被稱作凝結(jié)水。如果某類地下水既不是由水汽凝成，也不是滲由入地下降水形成的，而是由巖漿中氣體冷凝形成的，則將這類地下水稱作初生水。臨海地區(qū)土層中會(huì)滲入海水，海水進(jìn)入原生沉積物孔隙中形成的地下水被稱作埋藏水。

包氣帶水指的是在蘊(yùn)藏在潛水面上包氣帶中的水，包氣帶中一般有毛管水、薄膜水以及氣態(tài)水等。也可以依照水礦化程度的不同進(jìn)行地下水分類，這里不加贅述。某些情況下不同種類地下水處理方式需有所差異，在選擇地下水危害防治措施的過(guò)程中要注意甄別，注意分析施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際水文地質(zhì)情況[1]。

二、地下水對(duì)巖土工程的危害

（一）地下水動(dòng)水造成的危害

地下水動(dòng)水在無(wú)外力作用的情況下，壓力變化較小、處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。在巖土工程開工后，施工工作會(huì)引起地下水動(dòng)水壓力的變化?，F(xiàn)階段，基坑地基是巖土工程中最常見(jiàn)的地基形式，基坑的下挖深度較大，所以基坑通常緊臨承壓含水層，在此情形下，建筑物的重力會(huì)通過(guò)基坑傳導(dǎo)至承壓地下水層上，從而致使含水層壓力大幅上升。在含水層動(dòng)水壓力急劇增大后，基坑底板會(huì)受到動(dòng)水壓力的持續(xù)擠壓。經(jīng)驗(yàn)表明，如果擠壓力度過(guò)大或者延續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則基坑可能會(huì)發(fā)生流沙以及動(dòng)水噴涌現(xiàn)象，從而嚴(yán)重降低建筑物的穩(wěn)定性。

（二）地下水水位變化造成的危害

理論上講，地下水所處地層性質(zhì)較為穩(wěn)定、不易受到外力的作用，理想狀態(tài)下的地下水水位幾乎不會(huì)發(fā)生變化。近年來(lái)，隨著氣候條件的不斷惡化以及地下水開采工作的力度愈來(lái)愈大，不少地區(qū)的地下水水位下降明顯、枯竭風(fēng)險(xiǎn)極大。受各種不良因素的影響，許多地區(qū)的地下水水位呈現(xiàn)出異常的變化趨勢(shì)，給水文地質(zhì)勘察工作造成了不小的困難。

地下水潛水位上升的危害較多，其中包括造成潛水位地區(qū)土壤沼澤化、鹽堿化，大幅縮減可用耕地的面積，影響周邊居民的農(nóng)業(yè)工作。潛水位大幅上升會(huì)破壞巖體結(jié)構(gòu)，可能造成巖體的崩解，間接增加了山體滑坡等自然事故的發(fā)生幾率。潛水位上升對(duì)巖土工程的直接影響是會(huì)引發(fā)地基充水現(xiàn)象，地下水中的礦物質(zhì)與鋼筋等材料發(fā)生反應(yīng)，致使地基穩(wěn)定性嚴(yán)重下降[2]。

地下水水位下降的危害也較大。通常情況下，由于重力的作用，周邊地下水會(huì)在地下水位下降后自動(dòng)補(bǔ)給，在干旱地區(qū)或者少雨時(shí)節(jié)，地下水自動(dòng)補(bǔ)給能能力非常有限，從而導(dǎo)致地下水水位下降，可能引發(fā)地基下沉以及塌陷的事故。

（三）地下水侵蝕巖土地基

部分地區(qū)的地下水偏酸性，從而容易侵蝕巖土工程地基、嚴(yán)重降低地基的強(qiáng)度。在過(guò)去，國(guó)內(nèi)便發(fā)生過(guò)地下水侵蝕地基導(dǎo)致地基脫落分層，最終造成建筑物塌陷的事故。地下水在未遭到破壞的情況下，其水力作用非常微弱，但是一旦受到人為活動(dòng)的嚴(yán)重影響，水力動(dòng)態(tài)平衡體系會(huì)被破壞，地下水流動(dòng)性顯著增強(qiáng)、動(dòng)水壓力大幅增大致使地下水進(jìn)入地基并侵蝕地基。某些情況下，動(dòng)水壓力短時(shí)急劇上升會(huì)直接導(dǎo)致地基塌陷，進(jìn)而造成經(jīng)濟(jì)損失甚至是人員傷亡。

三、如何消除地下水對(duì)巖土工程造成的危害

（一）井點(diǎn)降水法

大量事實(shí)表明，井點(diǎn)降水法在地下水危害防治的工作上能起到非常明顯的效果。井點(diǎn)降水法是一種較為傳統(tǒng)常規(guī)的施工方法，因其具有施工工序簡(jiǎn)單、建設(shè)成本不高等優(yōu)勢(shì)而受到了巖土工程施工人員的歡迎。井點(diǎn)降水法的主要內(nèi)容是在沿途工程施工中，在施工現(xiàn)場(chǎng)預(yù)埋一些管道。管道的大小以及數(shù)量需要結(jié)合工程現(xiàn)有資源、地下水水量等因素加以考慮。

通過(guò)在施工現(xiàn)場(chǎng)預(yù)埋管道，能夠有效地降低地下水水位，確保地下水不會(huì)進(jìn)入地基內(nèi)部，從而確保地基的安全與穩(wěn)定。值得注意的是，管道位置布置與管道安裝工作必須交由綜合素質(zhì)達(dá)標(biāo)的施工人員負(fù)責(zé)，在施工前做好管道材料質(zhì)量控制工作，施工中做好施工監(jiān)督管理工作，如此方能最大程度地保障井點(diǎn)降水法的應(yīng)用效果。

（二）集水井明排法

為了防止地下水進(jìn)入基坑內(nèi)部，可以采用集水井明排法處理地下水位過(guò)高的情況。施工人可以在地下水水位過(guò)高的區(qū)域設(shè)置一定數(shù)量的排水管道，在排水前做好集水工作，從而保障排水工作的質(zhì)量。就目前狀況而言，明溝排水法是應(yīng)用范圍最廣、成本相對(duì)較低的一種排水方法。與明溝排水法有所差異的是，暗溝排水法的管理成本較低，但是施工難度較高，應(yīng)當(dāng)結(jié)合施工實(shí)際情況與城市排水系統(tǒng)功能特點(diǎn)等因素來(lái)選擇最合適的排水方案。

（三）設(shè)置帷幕法

設(shè)置帷幕法涉及多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域、難度頗高，應(yīng)用條件也比較苛刻單一。設(shè)置帷幕法的主要工作內(nèi)容是將符合相關(guān)要求的介質(zhì)設(shè)置在合適的區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)阻止地下水滲入的目的。通常情況下，如果施工區(qū)域地下水儲(chǔ)量較大，而巖土工程建設(shè)工期又較為緊張，則最好采用井點(diǎn)降水法或者明溝排水法等常規(guī)方法，不推薦應(yīng)用設(shè)置帷幕法[3]。

（四）開展水文地質(zhì)勘察工作

為了有效消除地下水問(wèn)題對(duì)巖土工程造成的危害，在施工前必須要做好水文地質(zhì)勘察工作。勘察人員需要獲取施工地區(qū)諸如歷史水位、年降水量、蒸發(fā)量以及地下水補(bǔ)給條件等資料。應(yīng)當(dāng)通過(guò)勘察工作全面了解含水層的埋深、分布位置、水位、動(dòng)水壓力等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，做好書面資料保存工作，預(yù)測(cè)地下水水位在施工工期內(nèi)的變化趨勢(shì)。

（五）做好靜水位測(cè)量工作

水文地質(zhì)勘察人員應(yīng)當(dāng)在全面詳盡分析各類勘察數(shù)據(jù)后，制定地下水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方案，從而為巖土工程施工單位提供客觀的參考依據(jù)，以便施工單位能夠科學(xué)地調(diào)整施工方法并配合勘察部門的各項(xiàng)工作。必須嚴(yán)格控制靜水位測(cè)量工作的質(zhì)量，在靜水位測(cè)量工作中，要制定合理的測(cè)量時(shí)間表，測(cè)量人員的各類工作必須嚴(yán)格遵循相關(guān)的技術(shù)規(guī)范與測(cè)量原則。

在工程前期勘測(cè)完畢后，需要再次開展靜水位測(cè)量工作。需要指出的是，必須控制測(cè)量管布置工作的質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)在含水層20厘米處放置測(cè)水管，如此方能確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

（六）開展水理性質(zhì)分析工作

應(yīng)當(dāng)開展質(zhì)量合格的水理性質(zhì)分析工作。地下水與巖層發(fā)生作用，巖土受到應(yīng)力后土層性質(zhì)會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，巖土的軟化性、崩解性、脹縮性以及給水性等基本性質(zhì)會(huì)發(fā)生改變。水理性質(zhì)分析工作中，勘察人員要了解施工地區(qū)的地形地貌、水文氣象以及地質(zhì)環(huán)境等自然條件。

在針對(duì)地下水的分析工作中，應(yīng)當(dāng)采用抽樣檢測(cè)的方法以分析地下水的化學(xué)性質(zhì)。如果發(fā)現(xiàn)地下水呈酸性或者堿性，則需要采取有效措施中和地下水，勘察單位需要及時(shí)向施工單位遞交地下水檢驗(yàn)報(bào)告，與施工單位一同研究合理的地下水水質(zhì)改善以及風(fēng)險(xiǎn)控制方案。

（七）提高各工作人員的綜合素質(zhì)

無(wú)論是何種工作，在其中發(fā)揮最關(guān)鍵作用的因素是“人才”，水文地質(zhì)勘察與巖土工程施工工作也不例外。所以，必須采取有效措施以提升施工人員與勘察人員的綜合素質(zhì)。對(duì)于巖土工程施工人員而言，施工單位可以通過(guò)定期舉辦行業(yè)專家講座以及組織專業(yè)技能培訓(xùn)活動(dòng)等形式來(lái)切實(shí)強(qiáng)化施工人員的專業(yè)能力，注意向施工人員普及水文地質(zhì)知識(shí)，促使施工人員意識(shí)到地下水問(wèn)題的巨大危害。

勘察單位應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)水文地質(zhì)勘察人員的理論知識(shí)儲(chǔ)備、要求勘察人員多實(shí)踐、多總結(jié)，在勘察工作中確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與客觀性。制定嚴(yán)格合理的獎(jiǎng)罰機(jī)制，及時(shí)表彰在勘察工作中兢兢業(yè)業(yè)、恪守職責(zé)的勘察人員，處分態(tài)度散漫、懶惰瀆職的人員，如此能夠有效地激發(fā)勘察人員的工作積極性、遏止不良現(xiàn)象的發(fā)生[4]。

四、結(jié)語(yǔ)

地下水問(wèn)題對(duì)巖土工程的危害極大，所以必須要做好地下水危害防治工作。為此，有關(guān)作業(yè)人員應(yīng)當(dāng)積極學(xué)習(xí)先進(jìn)的科學(xué)知識(shí)、善于總結(jié)借鑒優(yōu)秀的工作經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際工作中保持認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度、依照技術(shù)規(guī)范與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)行事，如此方能有效地保障巖土工程的施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]秦琬玲.地下水對(duì)巖土工程勘察的影響及處理方法[J].中華建設(shè).2015（05）.

[2]石廣平.水文地質(zhì)在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用[J].科技與企業(yè).2012（06）.

[3]李能芬.工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)問(wèn)題的危害探討[J].甘肅科技.2011（12）.

[4]滕玉奎.地下水對(duì)巖土工程的影響及勘察現(xiàn)場(chǎng)需要注意事項(xiàng)[J].中華民居（下旬刊）.2012（12）.