【正文】 中地下水問題的專題研究摘 要 在基坑的設計與施工中，地下水問題一直深受設計者與施工組織者的關注。文中分析了由于水的滲流對基坑設計中常規(guī)土壓力計算方法的影響；闡述了地下水對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　　隨著城市建設的發(fā)展，高層建筑、人防工程和地鐵工程大量涌現(xiàn)?；又ёo的成功與否直接影響工程建設的效益與成敗。地下水作為巖土體的賦存環(huán)境因素，對基坑工程的影響往往是不利的。據(jù)統(tǒng)計資料顯示，約70％的基坑事故與地下水有關，所以地下水防治是事關全局的工作[1]。作者在參與的幾項基坑工程的設計與施工中，體會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性降水和止水，若對基坑中地下水處理不當，易造成基坑坍塌、地面沉降等事故。2. 地下水對基坑工程的影響　　地下水是一種復雜的天然溶液，含有各種成分，可與巖土體之間發(fā)生離子交換、沉淀、腐蝕、固結等作用，從而對基坑工程造成各種不利影響。地下水對基坑工程的影響，主要表現(xiàn)為力學作用和物理化學作用兩方面，不論哪個方面都是通過水土相互作用來實現(xiàn)的。力學作用主要表現(xiàn)在：水的滲流、靜水壓力、動水壓力等導致的流砂、管涌、坑底土不能承受承壓水壓力而產生的突涌等。物理化學作用的表現(xiàn)有：如濕陷性黃土中含有大量可溶鹽，遇水溶解后會使土粒間膠結力減弱，土粒變形，土體沉陷。又如膨脹土中含有親水性強的蒙特土與伊利土，遇水膨脹隆起，失水收縮下沉，往往導致建筑物的不均勻變形[2]。當水中含量過多時，會與作用生成結晶的，使其體積增大，在孔隙中產生膨脹壓力，破壞混凝土；當水中氫離子（PH值）、重碳酸離子及游離二氧化碳的含量多時，會對混凝土產生分解破壞作用；當水中PH值較大時，還會對金屬材料產生強烈的腐蝕作用等。鑒于地下水對基坑工程的種種影響，從人們關注的基坑設計與施工兩方面作簡要論述。在基坑工程的設計中，土壓力的計算是設計的基礎?，F(xiàn)行的規(guī)范是《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ 12099）。可以看出對于砂土及碎石土，采用的是“水土分算”。對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。同時滲流力的存在，對土體自重產生影響。且由于滲流力在主動區(qū)與被動區(qū)的方向不一致，導致主動土壓力增大被動土壓力減小的情況。對此，等曾作了研究并有如下結論：　　其中滲流力與水平方向夾角，在主動區(qū)為，在被動區(qū)為。因此在設計中可根據(jù)經驗，對于粘性土與粉土判斷其有無滲流，并考慮滲流對土壓力的影響。使設計結果更接近實際，更科學。　　基坑水土壓力計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算的難點，簡單的水土合算與分算并不能解決實際工程中的復雜問題。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狀態(tài)。由于朗肯理論要求墻后土應力狀態(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算水土壓力[5]。當擋土墻墻后水為二維滲流時，由于滲透力方向不全是豎直方向的，故朗肯理論不適用。這時朗肯理論與庫倫理論計算的結果有很大的不同。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。擋土結構后面的土中存在二維分布的超靜孔壓時，此時不宜用朗肯理論而應用庫倫土壓力理論。　　在深基坑工程的挖土與地下室施工中，要保證在“干”狀態(tài)下的施工。為解決這個問題，通常采取的辦法有：止水、降水與排水?！　≈顾捎弥顾∧坏男问剑ㄉ顢嚇?、旋噴樁、掛網噴漿與地下連續(xù)墻甚至凍結法止水等，目的是阻擋基坑外水的滲入。但在實際中常出現(xiàn)止水帷幕的滲漏，且來勢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。外因主要是場地的水文地質條件不好或由于基坑開挖深度大，周圍的動水壓力相對增大，導致止水帷幕撓曲或側移?！　，方便挖土與底板“干”作業(yè)。降水方法有輕型井點、噴射井點、電滲井點、管井井點與深井井點等。以管井井點降水為例，在實際中常有以下情況發(fā)生：開挖前降水過量；在淤泥質土中降水效果不明顯，開挖時在機械擠壓下又有水流出；水泵不能連續(xù)運轉，降降停停等。這些都將導致周邊地面的不均勻沉降與開裂。對周邊的管線、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。對土層滯水常用截水溝—集水井的方式明排水；對于降雨積水則應在雨后做好及時的疏排，特別是在基坑邊已發(fā)現(xiàn)裂縫的情況下，防止雨水回灌，裂縫進一步發(fā)育，最終導致地面塌陷，甚至基坑整體失穩(wěn)。　　對雨季中正在開挖的深大基坑，應做好防汛搶險措施防止基坑被淹。包括搶險人員的安排，麻包、草袋、水泵等搶險物資的儲備。要確保在暴風雨來時，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；同時要盡量將坑內的水排出去，設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。 南京某地下停車場基坑，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()。~,。基坑采用深攪樁與旋噴樁兩種止水帷幕形式，坑南側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，設一道支撐，為鋼筋砼支撐與鋼管支撐間隔布置?；硬捎霉芫邓?，一期工程共布設管井70余口?！　』娱_挖面積巨大，周邊環(huán)境比較復雜，不同的開挖段地質情況有較大差異。在開挖施工過程中遇到了許多問題?？訓|北角在開挖時，由于降水不當，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，土中的細小顆粒在動力水的作用下，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，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展。但延誤了將近一個月的工期?！　》治銎洚a生的環(huán)境效應的主要原因如下:　　 內因是基坑內本身的土質情況，坑內東北角部分的粉砂土層易產生流砂現(xiàn)象的土體?！　⊥庖蚴峭谕燎肮芫邓畷r水流速度時快時慢，未均勻降水，使土粒帶出，為流砂的產生創(chuàng)造了條件?！　楸M量避免上述情況，要注意以下幾點：　　控制降水速度，均勻降水，勿使土粒帶出。隨時注意抽出的地下水是否有混濁現(xiàn)象。抽出的水中帶走細顆粒不但會增加周圍地面的沉降，而且還會使井管堵塞，井點失效。為此應選用合適的濾網與回填的砂濾料。　　井點應連續(xù)運轉，盡量避免間歇和反復抽水，以減小在降水期間引起的地面沉降量?！　⊥瑫r在開挖時做好監(jiān)測工作，及時反饋監(jiān)測信息是基坑安全施工的保證。在基坑東北角開挖時，底板已澆筑，深層位移與坑頂水平位移均已經穩(wěn)定的情況下，某日監(jiān)測數(shù)據(jù)突然變大。測斜數(shù)據(jù)增大6mm,在7米深度左右，,。經觀察發(fā)現(xiàn)，支護樁身滲水，說明外側兩層深攪樁已破損。經調查是由于相鄰的地鐵車站施工引起的，后經旋噴加固控制了滲水和變形的發(fā)展?！　。?） 在支護結構設計時，只要支護結構在開挖和使用階段基坑外側存在地下水滲流，對于粘土和粉土采用水土分算的方法是比較合適的。對于粘性土，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，關鍵在于滲流是否能夠發(fā)生。（2） 在施工中應根據(jù)經驗和實際情況，并依據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)合理采用控制地下水不利影響的措施。同時要注意降水對周邊建筑物，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，制定應急措施確保基坑工程的安全。參考文獻:[1] ，2002，4[2] ：清華大學出版社，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] 張在明,孫保衛(wèi),徐宏聲。地下水賦存狀態(tài)與滲流特征對基礎抗浮的影響[J]。土木工程學報，2001,34(1).[6] 李廣信,周順和。擋土結構上的土壓力與超靜孔壓力的關系[J]。工程力學， 1999，(增刊):507～512.[7] 陳忠漢，黃書秩，：機械工業(yè)出版社，1999.37