地下水防治技術(shù)及案例分析

陳 力 軍

(山西省建筑科學(xué)研究院有限公司，山西 太原 030001)

1 概述

21世紀(jì)起，城市土地資源的不可再生，導(dǎo)致垂直往上擴(kuò)展的城市空間利用形式存在局限性，因此，要想擁有更廣闊的空間，只能向地下發(fā)展。但由于地下工程是一項(xiàng)技術(shù)綜合性很強(qiáng)的復(fù)雜系統(tǒng)工程，因此在實(shí)際工程中仍存在許多問題，且事故頻發(fā)，其中對(duì)地下工程影響較為顯著的非地下水莫屬。據(jù)統(tǒng)計(jì)與地下水相關(guān)的事故占每年工程事故總數(shù)的45%～70%。因此，地下水的控制對(duì)地下空間的利用發(fā)展極其重要。

2 地下水的危害

水文地質(zhì)環(huán)境和工程有著極其緊密的聯(lián)系，地下水作為巖土體的重要組成部分，直接影響著巖土體的工程特性，以及周邊建筑物的穩(wěn)定性。地下水引起的危害，主要是由地下水位升降變化以及地下水腐蝕性兩個(gè)方面的原因造成。

2.1 地下水位線的升降的影響

地下水水位的升降會(huì)改變巖土體的位移、受力變化、相互作用，使其性能產(chǎn)生變化，從而影響結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，導(dǎo)致建筑物不均勻沉降、重心偏移、墻體滲水等現(xiàn)象。地下水位下降導(dǎo)致巖層浮力減小，地下水位上升會(huì)使得土壤含水量增加，兩種情況均會(huì)使得地表產(chǎn)生裂縫等地質(zhì)災(zāi)害，從而導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)墻體開裂、室內(nèi)滲水等現(xiàn)象。

2.2 地下水腐蝕性的影響

地下水中富含各種離子，在這些離子及水的相互作用下，混凝土已出現(xiàn)剝落現(xiàn)象導(dǎo)致鋼筋外露、生銹，鋼筋表面的pH值急劇下降，產(chǎn)生細(xì)小裂縫甚至是破裂。長期腐蝕會(huì)使得建筑結(jié)構(gòu)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，削弱承重結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，使其無法達(dá)到承載力要求，縮短使用壽命與耐久性。

3 地下水控制技術(shù)

對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)地下水的防治，需遵循“防、排、截、堵相結(jié)合，剛?cè)嵯酀?jì)，因地制宜，綜合治理”的原則，從控制水源、加強(qiáng)結(jié)構(gòu)防水兩方面進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，以減小地下水對(duì)建筑物的影響。

3.1 水源控制技術(shù)

國內(nèi)地下水控制技術(shù)相對(duì)完善，主要有疏排水、降水、截水、回灌四種方式，各方式使用條件見表1。

表1 地下水控制方法適應(yīng)條件

在實(shí)際工程中，我們不僅僅只采用一種方法進(jìn)行防水治理，而是將多種防水方法結(jié)合起來使用，即綜合治理。我國常用的方法為回灌與降水結(jié)合、降水與帷幕隔水結(jié)合。

3.2 結(jié)構(gòu)防水技術(shù)

結(jié)構(gòu)防水主要分為柔性防水與剛性防水兩類。柔性防水主要為防水卷材、防水涂膜等，主要是通過柔性材料在建筑結(jié)構(gòu)面層上形成防水層，從而達(dá)到防水效果。剛性防水主要通過添加外加劑的手段使得混凝土密實(shí)度增大、抗?jié)B等級(jí)提高，從而阻止水源滲入室內(nèi)。柔性防水雖延性較好、不易開裂，但其適用于結(jié)構(gòu)迎水面，使用位置受限，且使用時(shí)間較短。剛性防水雖可用于結(jié)構(gòu)背水面，且使用時(shí)間較長，但由于混凝土存在易開裂的特征，故易出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

4 防水案例

4.1 工程概況

現(xiàn)由于某醫(yī)院周邊地下水位上升，其院樓房地下室出現(xiàn)嚴(yán)重滲漏現(xiàn)象(見圖1)，已對(duì)醫(yī)護(hù)人員日常辦公及醫(yī)藥品存放造成嚴(yán)重不利影響。

4.2 設(shè)計(jì)方案

本著技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、方便施工的原則，經(jīng)比較分析、優(yōu)化，我方提供以下方案：由于場地受限，無法從外部采取措施降低地下水位，故只能通過室內(nèi)防水加固措施，達(dá)到防滲效果。采用條形基礎(chǔ)改筏板基礎(chǔ)、壓力灌注水泥漿增強(qiáng)地基及建筑物周邊土體密實(shí)度的方法，達(dá)到“截水”效果；再利用化學(xué)漿，解決現(xiàn)有裂縫及施工縫滲水問題，達(dá)到“堵水”效果；后依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范要求利用樹脂水泥防水防腐密封材料+高分子復(fù)合防水卷材兩道不同材料的柔性防水措施，以及配筋抗?jié)B混凝土“盒裝”剛性防水面層，剛?cè)嵯酀?jì)，達(dá)到“防水”效果，有效治理地下室滲水現(xiàn)狀(如圖2所示)。

4.3 方案特點(diǎn)

上述處理方案既增加防水做法互補(bǔ)性，提高了防水的處理效果，又通過剛性面層為柔性卷材提高結(jié)構(gòu)迎水面，解決了背水面防水施工的不利影響。還利用剛性配筋抗?jié)B混凝土面層增強(qiáng)原有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，解決因滲水導(dǎo)致的原結(jié)構(gòu)強(qiáng)度減弱以及地下水壓力增大的問題。

5 目前存在的不足

目前對(duì)于地下水防治已經(jīng)獲得了大量成果，但是，現(xiàn)有研究仍存在以下不足：

1)無法揭示降水引起的支護(hù)結(jié)構(gòu)變形機(jī)理。

目前，關(guān)于開挖前降水過程中支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的相關(guān)研究較少，且缺少工程實(shí)測和理論分析，因此，無法得知土體開挖前的降水過程中是否會(huì)發(fā)生支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的現(xiàn)象，也無法明確其變形機(jī)理，提出有效措施控制或防止該變形發(fā)生。

2)治理對(duì)周邊環(huán)境影響的重視程度不夠。

由于地下水防治從專業(yè)分工、資金額度、工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)等方面，在工程建設(shè)中所占比例均較小。因此，很多工程雖進(jìn)行地下水控制，但未重視降水對(duì)周邊環(huán)境的影響。比如降低地下水位，導(dǎo)致周邊原有建筑地基土特性發(fā)生改變，從而導(dǎo)致基礎(chǔ)不均勻沉降，上部結(jié)構(gòu)開裂等，給社會(huì)造成不良影響。

6 結(jié)語

隨著現(xiàn)代城市建設(shè)迅速發(fā)展，高層建筑地下工程越來越普遍，而地下水防治技術(shù)也將成為這些工程是否能夠順利施工并正常投入使用的關(guān)鍵與根本保證。因此，在新建工程以及加固工程的設(shè)計(jì)與施工過程中，需結(jié)合當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件，從外部控制水源、內(nèi)部加強(qiáng)防水兩方面降低地下水對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。