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摘要：近年来，经济快速发展，城镇化率不断增高，大中城市的规模不断提升，高层建筑随处可见，为了更好的利用地下空间，地下构筑物基坑工程日益增多，随之而来的基坑安全就显得尤为重要。在高水位地区首先就需考虑地下水的控制，以保证地下工程正常施工，控制和减少对工程环境的影响。常用的地下水控制方法可划分为降水、隔水和回灌三类，此三类方法可单独或组合使用。现就降水与隔水两种方法同时使用，结合一具体工程，就深基坑地下水控制的施工要点进行简要的分析和总结，以期在基坑工程中消除施工原因导致地下水对基坑形成的安全隐患及施工进度影响。
关键词：地下水；基坑工程；危害；治理措施
引言
在工程建设的工程中，地下水始终是影响整个工程重要因素之一，地下水不仅是人们生活中重要的一部分，同时也在建筑的过程中起到不可或缺的作用。因此在施工及日后的使用过程中，需始终保持对地下水有效地控制，确保施工质量、进度甚至人员生命的安全。随着岩土工程勘察人员对于水文地质条件研究的逐步深入，地下水对工程建设所产生的危害也逐渐受到了普遍关注。
1地下水勘察的工作内容和要求
对于纯粹施工降水的基坑工程地下水勘察，其工作内容和要求主要包括：1）区域性气候资料，如年降水量、蒸发量及其变化规律和对地下水的影响。2）主要含水层的分布规律、岩性特征。查明含水层和隔水层的埋藏条件，地下水类型、流向、水位及其变化幅度，当场地有多层对基坑工程有影响的地下水时，应分层量测地下水位，并查明各含水层之间的补排关系。3）地下水的补给排泄条件、基坑与附近大型地表水源的距离关系及其水力联系。4）通过现场试验，量测各含水层的渗透系数等水文地质参数。5）当地下水可能对基坑开挖造成影响时，应对地下水控制措施提出建议。对于保护周边环境安全的施工降水（地下水控制），则除了上述的工作内容和要求外，还应包括：1）场地周边环境条件。2）场地周边一定范围内（基坑工程施工降水影响的范围）的地层分布。3）根据岩土工程勘察资料或专门的水文地质勘察，提供与降水方案设计有关的工程地质参数。4）评价降水对基坑周边环境的影响。对于以保护地下水资源和地下水环境为目的的地下水控制，除了以上的工作内容和要求外，还应包括：1）查明场区是否存在对地下水和地表水的污染源及其可能的污染程度，提供相应的工程措施的建议；2）查明与基坑工程有关的各层地下水的水质，并评价施工降水方法对地下水环境的长期影响和对策；3）提出适宜的最大程度减少抽取地下水资源和避免地下水污染的地下水控制方法。
2地下水对土体的影响
地下水是对基坑工程重大威胁之一，可通过地下水与土体的接触，主要会从以下3个方面对基坑产生影响:(1)地下水通过物理、化学作用改变土体的C、φ值的大小;(2)由地下水浸入土体内空隙，从而产生的静孔隙水压力可以影响土体中的有效应力，降低土体的强度;(3)在地下水渗流影响作用下，使土体中剪应力增加，并且降低了土体的剪切强度。故就地下水对基坑影响的常见模式分类讨论分析。
2.1地下水的渗透破坏对基坑工程的影响
渗透破坏或称渗透变形是指岩土体在渗流作用下，使土颗粒发生局部移动或流失，从而导致土体变形失稳，在基坑工程主要是体现为流砂，管涌和潜蚀等，从而影响基坑的稳定性和周边环境的安全性。疏松土的孔隙率较大，当渗流通过其孔隙时，土颗粒会阻碍水流从孔隙中通过，根据力的相互作用原理，水流将产生一个作用与土颗粒的作用力(渗水压力)，该力的方向与土颗粒表面相互垂直。除渗水压力外，土颗粒还受到切向渗透摩擦力。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆土颗粒在受到渗水压力和摩擦力的共同作用下，即为每颗土颗粒所受到的渗透合力。当渗透合力大于土颗粒的重力时，土颗粒会随着水流一起滚动。当土体的重力小于水流带来的渗透合力时，土体就会在水流的作用下发生整体失稳。
2.1.1流砂流砂现象主要出现在土体内，主要是
以一些较为松散的土体以及非粘性土在饱和之后发生，是指松散细小的土颗粒在动水压力下产生的悬浮流动现象。地下水自下而上渗流时，当地下水的渗流力超过了土颗粒的自重应力或地下水的水力坡度大于临界水力坡度时，使土颗粒的有效应力等于0，土颗粒悬浮于水中，随水流出就会产生流砂。在基坑开挖过程中，流砂会造成大量的土体流动，破坏工程建设的基础，使其产生位移，使地表塌陷或建筑物的地基破坏，甚至影响基坑的稳定性，进而使得基坑坍塌，失稳，破坏。防治流砂主要可采取减少或平衡动水压力方面进行治理，该方案主要采用的是使水压力方向向下或截断地下水流的同时，通过加固基坑周边的土层，来确保其稳定性。
2.1.2管涌管涌是地基土在具有某种渗透速度
(或梯度)的渗透水流作用下，其细小颗粒被冲走，土的孔隙逐渐增大，慢慢能形成一种能够穿越地基的细管状渗流通路，从而使得基坑变形、失稳、破坏。管涌多发生在无粘性土中。产生管涌的土体颗粒级配均为不均匀土，且孔隙相连通:土颗粒较高的磨圆度;土体中孔隙较大，细颗粒含量较少，无法充满孔隙:颗粒比重较小，渗流力作用下易发生移动:有良好的排泄条件等。管涌现象的发生多与浸入土体存在密切的联系，并在砂性土是作用最为明显。由于产生管用的土体颗粒大小具有非常大的差异性，因此一定范围内的颗粒缺失，会造成很大空隙，并且通过水流的作用使其贯通。而对于无粘性土，如果这种性质的需同时满足两个条件:水力条件和几何条件。当采用几何条件时，可采取在渗流溢出部位铺设反滤层的方法，可通过该方案有效的抑制渗流。同时也可改变其水力条件，通过打桩板等方法，可有效地降低其水力梯度。
2.2地下水压力对地下工程的影响
地下水通过填充水位以下岩土中的空隙，产生静水压力，进而导致浮托力的出现，随着坑内土体不断开挖，当上覆土层的重度不足以抵抗承压水水头压力时，即开挖深度达到临界值时，承压水的水头压力能顶破基坑底板涌水涌砂。其表现形式为基坑底部土体隆起，布满树枝状裂缝，并同时向外喷水涌砂;基坑底部发生流砂，导致围护结构底部出现整体或局部滑移，从而造成边坡失稳，基坑底部充满积水，土体软化，基底土丧失强度，承压水位降低，坑外发生地表沉降。若基底的不透水层较薄，且下部存在较大承压水头时，达到临界状态后可能导致坑底隆起破坏。因此地质勘察尤为重要，可通过相应的地质勘查详细的了解到建筑场地周边承压水水头的分布情况，并通过计算得到基坑抗突涌的稳定安全系数。
2.3降水法
通常在施工现场的降水方式有两种:明沟排水和井点降水。所谓明沟排水即是通过在基坑内(或外)设置排水沟、集水井，将井中的水通过水泵等设施抽走，从而使得基坑内部保持干燥。因具有设备简单、施工简便、成本低的特点被广泛使用。井点降水法适用于深基坑，在其开挖过程中，可在坑内或基坑四周埋设井点管，配置相应数量的抽水泵，使坑内地下水位降至设计深度。降水时应严格按照降水方案进行，按需抽水，过多的降水尤其是降承压水，将导致地面沉降，施工中应精确控制地下水位，切勿盲目降水。
结语
基坑工程采用隔水和降水组合使用控制地下水时，帷幕桩及管井质量的好坏直接关系到基坑的降水效果及基坑的安全，现场值班人员的责任心是第一位的，同时对施工人员进行基坑安全及质量意识的培训，施工时，必须严格按技术交底及技术规程操作，才能确保基坑降水有序进行，使得降水质量及效率达到预期的目的。
参考文献:
［1］刘金波，孙威，刘丰敏，等.地下水对地基基础工程的危害及事故预防［J］.施工技术，2017，46(03):122－127.
［2］丁正国.基坑工程中对地下水的认识和处理［J］.中外建筑，2017，(04):170－171.
论文作者:李文彬,曹怀予
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/20
标签：基坑论文; 地下水论文; 颗粒论文; 工程论文; 流砂论文; 孔隙论文; 水流论文; 《防护工程》2019年第3期论文;