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【摘要】我國近年來現代化建設的步伐在逐漸加快,涌現了很多大型項目,其中很多涉及到深基坑、樁基礎,場地的水文地質條件對其施工質量和工程安全影響較大。只有科學的對擬建場地的水文地質條件進行評價,才能合理預測可能對巖土工程造成的影響,從而有針對性的進行防范,減少不必要的經濟損失和人員傷亡。
【關鍵詞】巖土工程;水文地質;深基坑
1勘察工作中的水文地質調查工作
伴隨著我國現代化建設腳步的快速邁進,巖土工程勘察領域也取得了突飛猛進的發展,而在此領域中很重要一點就是合理評價地下水對工程的影響。地下水普遍賦存于巖土體中,它與巖土體之間不斷發生機械的、物理的和化學的相互作用??茖W合理的對地下水的評價能有效的指導工程設計和施工。我國的相關規范及行業經驗表明,在巖土工程勘察工作正式開展之前,有必要對建筑區域以及周邊一定范圍內的水文地質情況進行詳盡且科學的整體調查。在巖土工程勘察的過程中首先應該查明擬建場地中的地下水類型、埋藏條件;附近河湖中地表水與地下水的補給、排泄關系及對地下水位的影響,判別地下水和土對建筑材料的腐蝕性等級。調查施工區域內的年降水量、蒸發量。其次要查明相應的含水層的分布規律,如含水層的分布范圍、厚度和水量、水位變化幅度以及水流流向,測定各含水層的滲透系數等,必要時可做抽水試驗和注水試驗或開展專項水文地質勘察工作。在巖土工程勘察工作過程中還應查明擬建場地的工程地質條件對地下水賦存和滲流狀態的影響。在地下水的評價方面應主要包含地下水對擬建建筑物的物理力學作用和腐蝕作用。前者主要是指地下水對地下室產生浮力作用;影響擋土墻、抗滑樁以及邊坡的穩定;因地下水位升降而產生對建筑物持力層和室內地坪等的影響。腐蝕作用主要是指地下水對混凝土、鋼筋、鋼結構的腐蝕性等,并且提出相應的預防和治理措施。在地下水位下開挖基坑或實施地下工程時應評價降水或隔水措施的可行性及對基坑穩定和附近建(構)筑物的影響。巖土工程勘察工作不但要評價天然狀態下的地下水對擬建工程的影響,還應考慮因農田灌溉等其他人類活動導致地下水變化而可能對建筑物造成的影響。在目前的巖土工程勘察報告中一般重點評價擬建場地的主要持力層的分布和工程力學性狀,對于地下水一般的分類及埋藏條件也能有較明確的闡述,但是對施工過程中可能造成的影響,地下水在將來一段時間內可能發生的變化趨勢以及對建成后的建筑物有無影響均較少提及。在同一勘察場地同時分布有承壓水和潛水或者承壓水和上層滯水時,若需要評價基坑底部的抗突涌穩定性,在測量水位時應采取止水措施,分層測量承壓水和潛水或上層滯水的水位。有時候沒有采取止水措施或采取的措施不當,僅提供混合水位,則有可能導致設計人員對抗突涌穩定性等做出不合理的處置方案。
2地下水的分類及特征
一般將建設工程區域的地下水分為三種,即上層滯水、潛水和承壓水。上層滯水主要賦存于表部的填土中,分布不連續,一般無穩定的自由水面,主要受大氣降水和地表水滲入補給,以蒸發及側向徑流形式排泄。上層滯水受地形、地勢、填土厚度、大氣降水及鄰近基坑排水影響較大。上層滯水一般來說是不連通的,大部分可通過明排的方式處理。根據工程經驗,潛水的分布有以下特點,一般在粉質粘土、粉土以及砂性土中賦存,主要水源補給為側向補給,一般與附近的河流和湖畔有一定的水力聯系,若水位較高,一般對工程影響較大。承壓水主要是指分布在某個穩定隔水層之下的含水層中的地下水。承壓水由于頂部有隔水層,一般不會受污染。比如很多地區下伏基巖中賦存有承壓水,其徑流方向受巖層面起伏變化、巖層產狀、節理、裂隙發育等因素影響明顯,水量與節理、裂隙發育程度及土層飽水性有關。
3地下水給巖土工程帶來的影響
巖土工程勘察涉及到許多方面的問題,其中地下水問題占據了相當大的一部分。過去在很多情況下忽略了地下水問題的重要性,主要是由于以前建筑物以多層為主,較少有2層及以上的地下室。但是目前隨著土地資源的緊缺以及業主單位要求的提高,深基坑、深基礎較為常見,而工程場地的水文地質條件恰恰對其影響較大。因此在進行巖土工程勘察的過程中,需要對建筑區域的水文地質情況進行詳盡嚴格的調查工作,以保證施工活動的正常開展以及后期建筑物的安全使用。
3.1地下水給巖土體本身帶來的影響
針對不同的巖土體,地下水會對其產生不同的影響。膨脹土是一種高塑性黏土,具有吸水膨脹、失水收縮、浸水承載能力下降、風干后裂隙發育等特性。若不按照規范設置處理措施,上層滯水常使低層建筑物產生不均勻的豎向或水平的脹縮變形,造成建筑物開裂甚至破壞,且這種破壞方式經常帶有區域性,危害性較大,主要特征是在山墻上產生對稱或不對稱的倒八字形裂縫等;在地坪上一般則表現為出現縱向長條或者網格狀的裂縫。對于濕陷性黃土和新近填土而言,由于土體本身尚未完成自重作用下的固結沉降,當在一定壓力或自重作用下受水浸濕,土體自身結構會迅速破壞,產生較大附加下沉,強度迅速降低。
3.2地下水水位變化對巖土工程造成的影響分析
工程場地內的地下水位下降可能造成較為嚴重的危害,造成地下水水位下降的一般原因是人為造成的,例如附近施工場地開挖基坑或者實施人工挖孔樁而出現大規模地下水抽取,這些活動都會造成地下水水位的下降。一旦發生地下水水位下降幅度太大,就可能會造成地裂、附近建筑物的不均勻沉降以及地面塌陷等一些問題的發生,影響了建筑物的安全性與正常使用。地下水水位上升也可能造成一定程度的危害。一般而言,造成地下水水位上升的原因很多,其中主要是水文氣象因素的影響,例如降雨量、季節影響等,有時候也會有人為因素的干擾,如農田灌溉或水管破裂等原因。造成地下水水位上升的原因有時候不是單一性的,也可能是多種因素共同作用的結果。地下水水位上升可能會造成巖土體自身的結構發生軟化,在減少了有效應力的同時也降低了土體的承載能力。地下水水位出現上升情況還可能造成對建筑材料的腐蝕性加劇,加速邊坡或者是河岸土體出現滑坡甚至崩塌情況的發生。在地震設防區,地下水水位的上升還會使得砂性土分布場地的抗液化能力降低。地下水位的上下反復波動會對巖土體中的膠結物產生沖洗作用導致其強度降低,長期以往,可能導致建筑物產生不均勻沉降等問題,影響建筑物的正常使用。地下水位的上下反復波動也會增強地下水的腐蝕性。
3.3動水壓力對巖土工程造成的影響分析
在原始狀態下,地下水的動水壓力一般較小,對工程影響不大,但是在一定的人為影響作用下,可能會產生較大的危害。如在賦存有承壓水或潛水的區域進行基坑的開挖,或者進行樁基的施工。若使地下水的平衡狀態遭到破壞而產生較強的動水作用,甚至可能會造成流砂以及管涌等災害的發生,對工程建設尤其是基礎工程施工帶來嚴重的安全隱患和巨大的經濟損失。
4結語
在現代巖土工程勘察的過程中,調查清楚場地及附近區域的水文地質條件越發重要,甚至對整個地基基礎工程的型式和施工工藝的選擇起到關鍵性作用。在巖土工程勘察工作中采用科學的方法測定水文地質相關參數,對評價參數的準確性具有重要意義,應有針對性的評價工程場地的水文地質條件對巖土體或建筑物所帶來的影響及危害,并對可能造成的損失加以預測,并提出相應的切實可行的預防方案??辈靻挝惶峤坏膸r土工程勘察報告應對工程場地的水文地質問題進行全方位、多角度的調查,應提供詳實的水文地質資料,以便確保工程建設的安全性和經濟性。
參考文獻
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作者:尤勝明 單位:安徽省城建設計研究總院有限公司