巖土工程勘察中地下水重點問題分析

■楊 潔 ■山西省勘察設計研究院，山西 太原 030013

巖土工程實施需經歷勘察-設計-施工等步驟，巖土工程包括巖石、土、地下、水中等部分，而其中地下水的作用直接影響著巖土的性質狀態(tài)和行為。地下水作為巖土的重要組成部分，對建筑物的穩(wěn)定性、耐久性影響深遠。于建筑工程設計而言，水對巖土和建筑物的作用以及可能導致的各種結果是必須優(yōu)先考慮的因素，于建筑施工而言，必須對地下水在施工過程中可能產生的各種問題提前采取防治措施。因此，應提高工程巖土勘察中地下水勘察的重視度，正確認識地下水對巖土工程的重要性。

1 地下水水位問題對巖土工程的危害

1.1 地下水上升對巖土工程的危害

影響地下水水位上升的因素主要包括人為因素和水文氣象因素以及地質因素。其中，工業(yè)生產廢水的排放和建筑施工取水的影響以及農業(yè)抽水灌溉和生活污水的排放等屬于人為影響因素。而降水量增加和河流汛期等則屬于水文氣象因素。影響地下水水位變化的地質因素則有含水層土壤的滲透性、地震災害等等。

因而，筆者認為地下水水位上升是眾多因素綜合導致的。地下水水位上升對巖土工程產生的危害主要包括以下幾點:第一地下水浸泡后的土壤被沼澤化或者鹽漬化，而這種變化后的地下水不斷腐蝕建筑物，縮短了建筑物的耐久性。第二土壤在地下水上升過程中含水量和土壤重量增加，加劇了特殊地勢地段的土層滑坡或山體崩塌等自然災害。第三，粉細砂和粉土是極易被液化的土壤，地下水水位上升后粉細砂或粉土的含水量超過飽和值即被液化，液態(tài)的土壤顆粒容易隨滲流流失最終形成管涌和流沙，給施工工程和施工人員的安全埋下隱患。第四，建筑物在上升的地下水中被浸泡、腐蝕、軟化甚至水解，進一步影響了建筑物的耐久性且很大限度的降低了建筑物的極限抵抗能力。

1.2 地下水水位下降對巖土工程的危害

與地下水上升原因不同的是地下水下降主要是受到人為因素的影響。工業(yè)生產用水運作和建筑建設用水或農業(yè)灌溉活動中大量抽取地下水、筑壩破壞河流上下游水位平衡等都是其影響因素。與地下水水位上升一樣地下水下降也會導致巨大危害，主要表現(xiàn)在地表隨地下水水位下降而所受浮力減小從而造成山崩地裂，該地段建筑物穩(wěn)定性下降的同時人類的生命財產安全系數也急劇下降。其次，水資源被無節(jié)制抽取、浪費，最終導致地下水資源的枯竭，水循環(huán)系統(tǒng)遭到破壞，生態(tài)環(huán)境也隨之逐漸惡劣，近年來自然災害頻發(fā)，氣候嚴重失調，人類生活居住環(huán)境已經面臨嚴峻威脅。

1.3 地下水的動力作用對巖土工程的危害

在人為因素影響下地下水天然狀態(tài)被打破，原本自然而微弱的動水壓力經經人為工程的影響被大幅度改變，基坑突涌、流沙等危害隨之產生，又反而破壞巖土工程的自然性狀，威脅施工人員和工程的安全。

2 地下水的腐蝕性問題

2.1 地下水中腐蝕劑的腐蝕作用

地下水的各種化學成分都可能對建筑物的混泥土結構和石材特別是鋼鐵器材等造成腐蝕。具體原因是地下水中的氯離子破壞混泥土表面的保護層即氧化膜，這層氧化膜被破壞后水和氧氣很快就會銹蝕鋼筋，混泥土中鋼筋部分受銹蝕后第一種可能是體積成倍膨脹，混泥土被分層剝落，進一步加劇地下水對鋼筋的腐蝕，周而復始建筑物耐久性嚴重受損。第二種可能是銹蝕導致鋼筋橫截面積變小，鋼筋負荷力減弱，建筑物整體使用壽命縮短。

2.2 氣候變化導致地下水腐蝕加速

氣候條件對地下水的影響導致混泥土受腐蝕的速度加快。其原理是地下水和濕土中的鹽溶液隨毛隙水上升滲透進混泥土毛細孔中，經環(huán)境不斷的干濕交替，毛細孔中的鹽溶液被濃縮直至飽和，降溫時飽和的鹽溶液析出結晶并膨脹腐蝕破壞混泥土，升溫時，結晶會吸收的水分而潮解，通過溫度的循環(huán)升降，鋼筋混泥土被逐步加深、加速腐蝕，建筑物的耐久性和穩(wěn)定性被加速減弱，造成了人民生命財產安全隱患的同時也勢必致使國家經濟遭受損失。

3 巖土勘察中地下水問題防治方法

防治地下水對巖土工程的危害需采用綜合措施。地下水水位的頻繁變化是由環(huán)境污染和過度利用所導致的，因此水資源的污染防治和合理利用是主要措施。

3.1 地下水污染治理方面

第一，要嚴控工業(yè)生產的廢料廢水排放，將其污染降到最低。第二，對農業(yè)種植中化學農藥的使用明令限制，最好是禁止使用。第三，引進發(fā)達國家的凈水標準并優(yōu)化污水凈化系統(tǒng)，最大限度的利用工業(yè)及生活廢水。

3.2 地下水腐蝕防治方面

水泥品質和水泥水灰比的用量是影響混泥土耐久性的主要因素。防治地下水對混泥土的腐蝕主要是針對其腐蝕環(huán)境的腐蝕物類型和混泥土的易腐蝕條件對混泥土成分進行改進，對混泥土外層進行加強保護。腐蝕性強的地段，可應用抗腐蝕性較強的抗硫酸鹽水泥或者采用性能穩(wěn)定的礦渣水泥。嚴重腐蝕區(qū)域通常采用樁基礎，在樁身涂刷瀝青或者樹脂涂膜等是防治樁腐蝕的普遍做法。必要情況下，可對施工段采用場地排水、降水甚至換土等防治措施。

4 結語

巖土工程勘察結果決定著建筑工程地基設計的安全性、經濟性、可行性。地基設計和施工需嚴格按照巖土工程勘察提供的地質資料和參數開展。而巖土工程勘察的重中之重是地下水問題勘察。作為工程地質條件重要因素之一的地下水，其水層分布和涌水量以及流向、靜止水位等都是工程勘察中需要精確分析和完整報告的。只有準確的查明了地下水對巖土工程存在的各種有力或不利影響，才能預測其導致的后果并據此采取有效的工程防治措施，提高建筑物的耐久性和穩(wěn)定性，保障國家經濟和人民生命、財產安全。

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