【正文】 中地下水問題的專題研究摘 要 在基坑的設(shè)計(jì)與施工中，地下水問題一直深受設(shè)計(jì)者與施工組織者的關(guān)注。文中分析了由于水的滲流對(duì)基坑設(shè)計(jì)中常規(guī)土壓力計(jì)算方法的影響；闡述了地下水對(duì)基坑工程施工的影響并分析了其引發(fā)工程事故的原因，介紹了施工中常用的控制地下水影響的方法。關(guān)鍵詞 基坑；地下水；滲流；土壓力 Research on the Problems of the Groundwater in the Foundation Pit Engineering Zhang Junping， Zhang yao Tang zhengguo(Engineering Institute of Engineering Corps , PLA Univ of Sci amp。 Tech, Nanjing , 210007)Abstract:The problems of the groundwater catch organizer of the construction and architect’s attention all along in the design and the construction of the foundation pit the groundwater’s influence on the calculate method of the soil pressure in the usual design for the seepage of it，in the article and analyse the reason of the engineering the usual method of cortroling groundwater’s influence in the construction.Keywords: foundation pit。 groundwater 。seepage。 soil pressure1. 引 言　　隨著城市建設(shè)的發(fā)展，高層建筑、人防工程和地鐵工程大量涌現(xiàn)。基坑支護(hù)的成功與否直接影響工程建設(shè)的效益與成敗。地下水作為巖土體的賦存環(huán)境因素，對(duì)基坑工程的影響往往是不利的。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，約70％的基坑事故與地下水有關(guān)，所以地下水防治是事關(guān)全局的工作[1]。作者在參與的幾項(xiàng)基坑工程的設(shè)計(jì)與施工中，體會(huì)到由于長江中下游地區(qū)地下水位高，基坑開挖中需大面積的臨時(shí)性降水和止水，若對(duì)基坑中地下水處理不當(dāng)，易造成基坑坍塌、地面沉降等事故。2. 地下水對(duì)基坑工程的影響　　地下水是一種復(fù)雜的天然溶液，含有各種成分，可與巖土體之間發(fā)生離子交換、沉淀、腐蝕、固結(jié)等作用，從而對(duì)基坑工程造成各種不利影響。地下水對(duì)基坑工程的影響，主要表現(xiàn)為力學(xué)作用和物理化學(xué)作用兩方面，不論哪個(gè)方面都是通過水土相互作用來實(shí)現(xiàn)的。力學(xué)作用主要表現(xiàn)在：水的滲流、靜水壓力、動(dòng)水壓力等導(dǎo)致的流砂、管涌、坑底土不能承受承壓水壓力而產(chǎn)生的突涌等。物理化學(xué)作用的表現(xiàn)有：如濕陷性黃土中含有大量可溶鹽，遇水溶解后會(huì)使土粒間膠結(jié)力減弱，土粒變形，土體沉陷。又如膨脹土中含有親水性強(qiáng)的蒙特土與伊利土，遇水膨脹隆起，失水收縮下沉，往往導(dǎo)致建筑物的不均勻變形[2]。當(dāng)水中含量過多時(shí)，會(huì)與作用生成結(jié)晶的，使其體積增大，在孔隙中產(chǎn)生膨脹壓力，破壞混凝土；當(dāng)水中氫離子（PH值）、重碳酸離子及游離二氧化碳的含量多時(shí)，會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生分解破壞作用；當(dāng)水中PH值較大時(shí)，還會(huì)對(duì)金屬材料產(chǎn)生強(qiáng)烈的腐蝕作用等。鑒于地下水對(duì)基坑工程的種種影響，從人們關(guān)注的基坑設(shè)計(jì)與施工兩方面作簡要論述。在基坑工程的設(shè)計(jì)中，土壓力的計(jì)算是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。現(xiàn)行的規(guī)范是《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 12099）。可以看出對(duì)于砂土及碎石土，采用的是“水土分算”。對(duì)于粉土及粘性土采用的是“水土合算”。前者是比較合理的，而后者卻有些不妥之處?！　∷梁纤惴ㄔ诓淮嬖跐B流的情況下一般適用粘土和粉土，但如果有滲流存在，則情況將有所不同。有滲流時(shí)地下水的一部分表現(xiàn)為滲流力，作用于土體骨架。剩下的才是孔隙水壓力。同時(shí)滲流力的存在，對(duì)土體自重產(chǎn)生影響。且由于滲流力在主動(dòng)區(qū)與被動(dòng)區(qū)的方向不一致，導(dǎo)致主動(dòng)土壓力增大被動(dòng)土壓力減小的情況。對(duì)此，等曾作了研究并有如下結(jié)論：　　其中滲流力與水平方向夾角，在主動(dòng)區(qū)為，在被動(dòng)區(qū)為。因此在設(shè)計(jì)中可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于粘性土與粉土判斷其有無滲流，并考慮滲流對(duì)土壓力的影響。使設(shè)計(jì)結(jié)果更接近實(shí)際，更科學(xué)?！　』铀翂毫τ?jì)算常常采用朗肯和庫倫土壓力理論，其中朗肯理論由于其簡便而被廣泛使用。土中水的問題是土壓力計(jì)算的難點(diǎn)，簡單的水土合算與分算并不能解決實(shí)際工程中的復(fù)雜問題。土中水的存在狀態(tài)有多種，而地下水存在的形態(tài)又有上層滯水、潛水和承壓水[4]。在基坑開挖過程中，基坑的水常常處于流動(dòng)狀態(tài)。由于朗肯理論要求墻后土應(yīng)力狀態(tài)為一維情況，這樣，在一些土中水為靜水壓力或者水壓力為一維滲流情況下適用，但有平面滲流的情況就不適用。庫倫土壓力理論由于考慮土楔體的極限平衡，因而更為適用在有滲流的情況下計(jì)算水土壓力[5]。當(dāng)擋土墻墻后水為二維滲流時(shí)，由于滲透力方向不全是豎直方向的，故朗肯理論不適用。這時(shí)朗肯理論與庫倫理論計(jì)算的結(jié)果有很大的不同。水土壓力的分布還受不同土層滲透系數(shù)的影響，當(dāng)土層的滲透系數(shù)由大到小，或者由小到大，考慮滲透影響，其水土壓力分布有很大的不同，這點(diǎn)在北京某些地區(qū)含地下水的土中表現(xiàn)特別明顯。此外，滲透力方向的不同，將影響基坑的水土壓力。擋土結(jié)構(gòu)后面的土中存在二維分布的超靜孔壓時(shí)，此時(shí)不宜用朗肯理論而應(yīng)用庫倫土壓力理論?！　≡谏罨庸こ痰耐谕僚c地下室施工中，要保證在“干”狀態(tài)下的施工。為解決這個(gè)問題，通常采取的辦法有：止水、降水與排水?！　≈顾捎弥顾∧坏男问?，包括深攪樁、旋噴樁、掛網(wǎng)噴漿與地下連續(xù)墻甚至凍結(jié)法止水等，目的是阻擋基坑外水的滲入。但在實(shí)際中常出現(xiàn)止水帷幕的滲漏，且來勢(shì)兇猛并伴有大量的漏水漏砂，邊坡失穩(wěn)、坍塌、倒樁及附近建筑物、路面的不均勻沉降等現(xiàn)象。分析止水帷幕滲漏的內(nèi)因主要是其本身的缺陷，如地下連續(xù)墻接縫不吻合或在透水層處有蜂窩空洞；拉森式鋼板樁沉樁遇石等硬物出現(xiàn)偏移不咬縫[6]；旋噴止水樁在水下成型不佳；深攪樁遇硬物不閉合等。外因主要是場(chǎng)地的水文地質(zhì)條件不好或由于基坑開挖深度大，周圍的動(dòng)水壓力相對(duì)增大，導(dǎo)致止水帷幕撓曲或側(cè)移?！　，方便挖土與底板“干”作業(yè)。降水方法有輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、管井井點(diǎn)與深井井點(diǎn)等。以管井井點(diǎn)降水為例，在實(shí)際中常有以下情況發(fā)生：開挖前降水過量；在淤泥質(zhì)土中降水效果不明顯，開挖時(shí)在機(jī)械擠壓下又有水流出；水泵不能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，降降停停等。這些都將導(dǎo)致周邊地面的不均勻沉降與開裂。對(duì)周邊的管線、建筑與道路的正常使用帶來威脅?！　∨潘墙鉀Q上部土層滯水與降雨積水的疏排。對(duì)土層滯水常用截水溝—集水井的方式明排水；對(duì)于降雨積水則應(yīng)在雨后做好及時(shí)的疏排，特別是在基坑邊已發(fā)現(xiàn)裂縫的情況下，防止雨水回灌，裂縫進(jìn)一步發(fā)育，最終導(dǎo)致地面塌陷，甚至基坑整體失穩(wěn)?！　?duì)雨季中正在開挖的深大基坑，應(yīng)做好防汛搶險(xiǎn)措施防止基坑被淹。包括搶險(xiǎn)人員的安排，麻包、草袋、水泵等搶險(xiǎn)物資的儲(chǔ)備。要確保在暴風(fēng)雨來時(shí)，盡量把坑外的水堵住，不讓流入基坑，施工中有澆筑鋼筋砼擋水墻來隔斷主要入水通道的措施；同時(shí)要盡量將坑內(nèi)的水排出去，設(shè)置專用的走水管道或通路，包括坑邊的截水溝或大口徑的水管，并引入下水通道或指定地點(diǎn)。 南京某地下停車場(chǎng)基坑，平面形態(tài)近似方形，面積約25000m2。基坑北距在建高層建筑(),，西距在建地鐵車站()。~,?；硬捎蒙顢嚇杜c旋噴樁兩種止水帷幕形式，坑南側(cè)主要采用鉆孔灌注樁部分采用人工挖孔樁，其余段采用人工挖孔樁支護(hù)，設(shè)一道支撐，為鋼筋砼支撐與鋼管支撐間隔布置?；硬捎霉芫邓?，一期工程共布設(shè)管井70余口?！　』娱_挖面積巨大，周邊環(huán)境比較復(fù)雜，不同的開挖段地質(zhì)情況有較大差異。在開挖施工過程中遇到了許多問題?？?xùn)|北角在開挖時(shí)，由于降水不當(dāng)，而地下3m到6m左右為粉土與粉砂夾粉土層。由于水在砂性土中滲流，土中的細(xì)小顆粒在動(dòng)力水的作用下，通過粗顆粒的孔隙被水流帶走，為管涌的發(fā)生創(chuàng)造了條件。在人工挖孔樁挖到4m左右時(shí)，造成30多根人工挖孔樁全部連通，后采用鋼模板封堵，才控制了險(xiǎn)情，幸未造成人員傷亡。但引起了周邊道路的下沉，相鄰的房屋墻體拉裂，裂縫寬度4cm左右，屋內(nèi)地面也出現(xiàn)了開裂。后采用壓密注漿加固處理，控制了路面的下降及裂縫的擴(kuò)展。但延誤了將近一個(gè)月的工期。　　分析其產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)的主要原因如下:　　 內(nèi)因是基坑內(nèi)本身的土質(zhì)情況，坑內(nèi)東北角部分的粉砂土層易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象的土體?！　⊥庖蚴峭谕燎肮芫邓畷r(shí)水流速度時(shí)快時(shí)慢，未均勻降水，使土粒帶出，為流砂的產(chǎn)生創(chuàng)造了條件?！　楸M量避免上述情況，要注意以下幾點(diǎn)：　　控制降水速度，均勻降水，勿使土粒帶出。隨時(shí)注意抽出的地下水是否有混濁現(xiàn)象。抽出的水中帶走細(xì)顆粒不但會(huì)增加周圍地面的沉降，而且還會(huì)使井管堵塞，井點(diǎn)失效。為此應(yīng)選用合適的濾網(wǎng)與回填的砂濾料?！　【c(diǎn)應(yīng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，盡量避免間歇和反復(fù)抽水，以減小在降水期間引起的地面沉降量?！　⊥瑫r(shí)在開挖時(shí)做好監(jiān)測(cè)工作，及時(shí)反饋監(jiān)測(cè)信息是基坑安全施工的保證。在基坑?xùn)|北角開挖時(shí)，底板已澆筑，深層位移與坑頂水平位移均已經(jīng)穩(wěn)定的情況下，某日監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)突然變大。測(cè)斜數(shù)據(jù)增大6mm,在7米深度左右，,。經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)，支護(hù)樁身滲水，說明外側(cè)兩層深攪樁已破損。經(jīng)調(diào)查是由于相鄰的地鐵車站施工引起的，后經(jīng)旋噴加固控制了滲水和變形的發(fā)展?！　。?） 在支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，只要支護(hù)結(jié)構(gòu)在開挖和使用階段基坑外側(cè)存在地下水滲流，對(duì)于粘土和粉土采用水土分算的方法是比較合適的。對(duì)于粘性土，判斷采用“水土分算”或“水土合算”的依據(jù)不僅是土體滲透性的大小，關(guān)鍵在于滲流是否能夠發(fā)生。（2） 在施工中應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際情況，并依據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)合理采用控制地下水不利影響的措施。同時(shí)要注意降水對(duì)周邊建筑物，道路及地下管線造成的影響。并做好汛期地下水處理的方案，制定應(yīng)急措施確保基坑工程的安全。參考文獻(xiàn):[1] ，2002，4[2] ：清華大學(xué)出版社，1997[3] （JGJ 12099）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999[4] 王 洋，湯連生，2003，3[5] 張?jiān)诿?孫保衛(wèi),徐宏聲。地下水賦存狀態(tài)與滲流特征對(duì)基礎(chǔ)抗浮的影響[J]。土木工程學(xué)報(bào)，2001,34(1).[6] 李廣信,周順和。擋土結(jié)構(gòu)上的土壓力與超靜孔壓力的關(guān)系[J]。工程力學(xué)， 1999，(增刊):507～512.[7] 陳忠漢，黃書秩，：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.37