徐州市轨道交通工程质量安全监督站 江苏徐州 221005
摘要：地下水常构成工程建设的不利因素，对地质环境和建筑物的低级稳定性均产生影响。地下水可使地基软化，降低地基承受力；地下水常常是滑坡、地面沉降和地面塌陷的主要原因。因此，为了确保工程建设的安全和稳定，研究地下水对工程建设的危害和防治措施十分有必要。
关键词：地下水 工程建筑物 基坑 防治
1、地下水的物理和化学性质
由于地下水在运动过程中与各种岩土体相互作用，而岩土中的可溶性物质(很多是矿物)随水迁移、聚集，使地下水成为一种复杂的溶液，这种复杂的地下水溶液通常具有温度、颜色、透明度、气味、味道和导电性等等的物理性质。
在地下水中常见的气体有：O2、N2、H2S、CO2等，地下水中气体分子能够很好地反映地球化学环境。地下水中含有的离子有：地下水中含量最多、分布最广的离子有七种，即：Cl-、SO2-4、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+。地下水中的化合物有：Fe2O3、Al2O3、H2SiO3等。
由于地下水具有如上的物理性质和化学成分，因此在地下水中通常具有如下的化学性质：
①.地下水的矿化度。②.地下水的酸碱度。③.地下水的硬度。 ④.地下水的侵蚀性，具体地说，即为侵蚀性的CO2和游离的CO2。
另外，SO2-4与混凝土中的某些成分相互作用，生成含水硫酸盐结晶，体积膨胀，使混凝土结构破坏，，也称为结晶式侵蚀。另外，镁盐和混凝土中的Ca(OH)2作用，形成Mg(OH)2和易溶于水的CaCl2，而使混凝土结构破坏。
2、地下水对工程建筑的危害
①.地下水位的变化，对工程建筑的危害影响极大，如地下水位上升，可引起浅基础地基承载力的降低，在有地震砂土液化的地区会引起液化的加剧，岩土体产生变形、滑移、崩塌失稳等不良的地质作用。再有，在寒冷地区产生地下水的冻胀影响。其实就建筑物本身而言，若是地下水位在基础底面以下压缩层内发生上升变化，水浸湿和软化岩土，因而使地基土的强度降低，压缩性增大，建筑物则会产生过大的沉降，导致地基严重变形。②.地下水侵蚀性的影响主要体现在水对混凝土、可溶性石材、管道以及金属材料的侵蚀和危害。 ③.在饱和的砂性土层中施工，由于地下水的水力状态的改变，使土颗粒之间的有效应力等于零，土颗粒悬浮于水中，随着水一起流出的现象被称为流砂。致使大量土体流动地表塌陷或建筑物的地基破坏，会给工程带来极大的困难，或者直接影响建筑工程及附近建筑物的稳定。④.如果地下水渗流水力坡度小于临界水力坡度，那么虽然不会产生流砂现象，但是土中细小颗粒仍有可能穿过粗颗粒之间的孔隙被渗流带走。其结果是使地基土的强度受到破坏，土下形成空洞，从而导致地表塌陷，破坏建筑场地的稳定，此种现象就是常说的潜蚀。⑤.地下水的不良地质作用中，还有一个应尤其注意的是基坑涌水现象。涌水会冲毁基坑，破坏地基，给工程带来一定程度的经济损失。⑥.过度开采地下水，经常造成地面沉陷，塌陷的地面给工程造成极大的危害，经济损失很大。总之，由于地下水的复杂成分和性质，对工程建筑的不良影响以及危害体现在以上诸多方面，因此工程建筑中要谨防地下水的影响，避免地下水的多种危害。
3、地下水对基坑工程的不良影响
基坑工程一般位于地下水位一下，地下水问题突出，地下水对基坑工程的主要影响有以下几点：
①.恶化基坑开挖施工的条件。地下水深入基坑，淹没工作面，将严重影响开挖施工的质量和效率，同事坑内排水会造成基坑周围地面沉降，变形，导致周围建构筑物下沉、变形、开裂、倾斜等破坏。
②.造成流沙、管涌等不良现象。在颗粒细小的非粘性土中开挖基坑，由于坑内外产生水头差，导致地下水向坑内渗流，甚至产生流沙。管涌等破坏作用，严重影响基坑工程及周围建构筑物的安全。
③.软化基坑周围的土质，降低坑壁、坑底岩土体的强度，产生侧壁变形、底鼓等。
④.增大支护结构上的眼里。由于地下水的存在，设计挡土止水结构上的水土压力增大，相应的增大基坑支护的费用和施工困难。
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降低地下水位会使软土地基产生固结沉降；不合理的地下水流动会诱发某些土层出现流沙现象和机械潜蚀；地下水对位于水位以下的沿途、土层和建筑物基础产生浮托作用；某些地下水对钢筋混凝土基础产生腐蚀。
4、工程施工过程中对地下水问题的处理
①.水文地质勘测
要详尽了解最高地下水位的标高、类型、补给来源、水质、流量、流向、渗透系数、压力以及历年气候变化情况、降水量、蒸发量及地层冻结深度等技术指标，这是合理确定工程防水标高、防护要求与地下水防止措施的前提与保证。
②.结构自防水设计
（1）根据防护要求结合工程特点选用合理结构形式（2）优化构造节点设计（3）避免设计上“强度越高越好”的错误观念：高强度的混凝土中水泥含量较多，产生大量水化热易使结构开裂。
③.支护与隔水设计
支护结构不仅能承受基坑开挖卸载所产生的土压力，而且能够有效的承担动水压力，起到阻隔地下水的作用。其中地下连续墙在软土层大基坑开挖中应用最为广泛。地下连续墙是在泥浆护壁的条件下分槽段构筑的钢筋混凝土墙体，其刚度大，止水效果好，并且可以作为拟建主体结构的外墙，可取得较好的经济效益。
抗浮设计、冻结法等设计和施工的方法也对地下水的处理上，起到了一定的作用。
④.防治流砂的主要途径有：减少或平衡动水压力；设法使动水压力方向向下；截断地下水流。其具体措施有：（1）枯水期地下水位较低，基坑内外水位差小，动水压力小，就不易产生流砂。（2）抢挖并抛大石块法。（3）设止水帷幕法。（4）人工降低地下水位法。此外，采用地下连续墙、压密注浆法、土壤冻结法等，阻止地下水流入基坑，以防止流砂发生。
⑤.管涌的防治途径
管涌抢护原则是：上堵下排，反滤压重，保护管涌出口。即在管涌入渗处，采取“临水截渗”措施，对管涌入口进行封堵；在管涌出口用透水材料进行反滤压重保护，既使透水层不再被破坏，又可降低渗水压力，使险情得以稳定。具体抢护方法有以下几种：反滤围井、减压围井（或称养水盆）、透水压渗台
⑥.潜蚀的防治措施
(1)改变渗透水流的水动力条件：使水流梯度小于临街水力梯度，可用堵截地表水流入地下岩土层：阻止地下水在岩土层中流动：设反滤层：减小地下水的流速等。
(2)改善岩土体的性质：增强岩土体的抗渗能力。如对溶洞等爆炸压密注浆加固、打止水桩等措施可以增加岩土的密实度，降低岩土层的渗透性能。
⑦.降低地下水位的措施
（1）明沟排水是利用设置在基坑内或外的明沟、集水井和抽水设备把地下水从集水井中不断排走，保持基坑干燥。
（2）井点降水其原理是在基坑周围按一定间距布置井点从中连续抽水，使井周围地下水下降而形成所谓的地下漏斗“，则井之间的地下水位也将降低，并降低到坑底设计标高以下，从而保证开挖工作可在干燥无水的情况下进行。
5、结语
只有充分认识到地下水对工程建设的作用，深入了解防治措施，加强施工监管并及时出台相关法律、法规，我们才能真正做到防患于未然。
参考文献
[1]石振明，孔宪立主编.工程地质学(第二版).中国建筑工业出版社.2011年2月.
[2]姚天强，石振华，基坑降水手册；.北京：中国建筑工业出版社，2006年
[3]白玉华，工程水文地质学；北京：中国水利水电出版社,2002.
[4]建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）.
[5]地下工程防水技术规范（GB50108-2008）.
论文作者:鱼海峰
论文发表刊物:《基层建设》2016年19期
论文发表时间:2016/12/6
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