淺談地下水對建筑地基工程的影響

金蕾蕾　楊芝璐

摘 要：近年來，我國城市化進(jìn)程不斷加快，在建筑行業(yè)的迅速發(fā)展，越來越多的問題凸顯出來，所以必須重視地下水及其對地基基礎(chǔ)的影響。本文主要分析了地下水對地基基礎(chǔ)在承載力、基礎(chǔ)埋深、地基基礎(chǔ)穩(wěn)定性以及對建筑施工等方面的影響，并簡要總結(jié)了改善或避免地下水影響的注意事項(xiàng)，為問題進(jìn)一步的解決和研究奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：地下水；地基基礎(chǔ)；施工；影響

地下水廣義上泛指埋藏在地下巖土空隙中所有的水—土壤水、潛水和承壓水。土中含水量的高低不僅會影響土的物理、力學(xué)性質(zhì)，而且對建筑物的穩(wěn)定性和耐久性也有重要影響。但實(shí)際上，在勘察過程中，對地下水的研究卻極易被忽視，通常建筑工程在進(jìn)行地質(zhì)勘查時，大多都忽視了地下水的研究與分析。當(dāng)某些地區(qū)具有較為復(fù)雜的水文地質(zhì)條件時，而在勘查過程中并沒有深刻研究地下水的復(fù)雜分布，就造成在工程設(shè)計(jì)施工時不能將地下水影響考慮進(jìn)去[1]。近年來，隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，高層建筑越來越多，基礎(chǔ)埋深也越來愈來愈深，這在很大程度上為建筑工程在水文地質(zhì)方面埋下極大的安全隱患，對建筑物穩(wěn)定造成不利影響。因此，在建筑工程中，必須加強(qiáng)對地下水的勘察與分析，充分了解地下水對地基基礎(chǔ)各方面的影響，才能降低工程事故發(fā)生的概率，提高建筑物安全性與穩(wěn)定性。

地下水對地基基礎(chǔ)的影響主要表現(xiàn)在地基變形、地基承載力以及對地基基礎(chǔ)施工等幾個方面：

1 地下水的分布對地基變形的影響

我國的國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，地基變形特征可分為沉降量、沉降差、傾斜和局部傾斜。。

1.1 地下水與地基土間的相互作用影響地基基礎(chǔ)的變形

地下水作為地質(zhì)構(gòu)造的一個重要組成部分，可以和地基土發(fā)生相互作用，從而引起地質(zhì)災(zāi)害。地下水和地基土之間的相互作用，不僅改變地下水的物理性質(zhì)還改變巖土體的物理及化學(xué)性質(zhì)。除了一部分的巖溶地區(qū)，活動的地下水將地基土不斷溶化，使土體由固態(tài)變?yōu)檎骋簯B(tài)，即土的泥化，降低了土體的力學(xué)性能，使土體承載力降低，從而引起塌陷等地質(zhì)現(xiàn)象；還有動水力等會引起土地內(nèi)力應(yīng)力的改變。；另外，由于地下水與地基土體之間還可能會發(fā)生一系列化學(xué)作用，同樣影響土體力學(xué)性質(zhì)，造成土體不穩(wěn)定，沉降等地質(zhì)現(xiàn)象。

1.2 不同環(huán)境下地下水對地基的影響

①凍土。我國多屬于季節(jié)性凍土類型，土層通常會在冬季由于溫度降到零下發(fā)生凍結(jié)，在夏季溫度升至零度以上消融即發(fā)生土的凍融現(xiàn)象，發(fā)生凍結(jié)時，巖土中的水分往往遷移并集中分布，形成冰夾層或冰錐等，使地基土產(chǎn)生凍脹，地面隆起，樁臺隆脹。溫度升高時，巖土解凍，地基土抗壓抗剪承載力大大降低，導(dǎo)致地基土發(fā)生融陷變形，建筑物發(fā)生變形。

②膨脹土。此外，對于土中粘粒成分主要由親水礦物組成的膨脹土，吸水后顯著膨脹，失水后顯著收縮，當(dāng)?shù)叵滤蛔兓容^頻繁且變化幅度較大時，地基土發(fā)生反復(fù)的脹縮現(xiàn)象，導(dǎo)致基礎(chǔ)發(fā)生位移變形破壞。

③濕陷性黃土。在濕陷性黃土地區(qū)，建筑物由于地基中的黃土浸水濕陷，從而造成建筑物地基失穩(wěn)而遭到破壞。因此，建造在濕陷性黃土地基上的建筑物，要事先對地基進(jìn)行有效的處理，以防止?jié)裣轂?zāi)害的發(fā)生。

④紅粘土。有些地區(qū)的紅粘土具有一定的脹縮性，如貴州的貴陽、遵義等，致使建筑物開裂。紅粘土的地下水多為裂隙性潛水和上層滯水，對邊坡及地基降低地基土承載力，對地基基礎(chǔ)有一定影響[2]。

2. 地下水對地基承載力的影響

地下水對淺基礎(chǔ)承載力的影響通常有兩種可能。一是淹沒在水下的土，由于失去由毛細(xì)管應(yīng)力或弱結(jié)合力所形成的表觀凝聚力，使承載力降低。此外由于含水量的變化也可能影響內(nèi)摩擦角的大小；二是由于地下水的存在，使土的有效重量減少而降低了土的承載力。第一種情況對地基承載力的影響程度目前尚難以確定，在一般的理論研究中都忽略這種因素，即假定水位上下土的強(qiáng)度指標(biāo)相同。而且，在實(shí)際工程中，強(qiáng)度指標(biāo)都是用天然狀態(tài)下的土樣直接經(jīng)過試驗(yàn)得到的，上述影響已經(jīng)直接反映在試驗(yàn)參數(shù)和與之相應(yīng)的評價(jià)計(jì)算中，因此地下水對地基承載力的影響一般只考慮上邊所說的第二種情況。淺基礎(chǔ)設(shè)置在地下水位以下時，地基承載力的驗(yàn)算如下：

①中心荷載作用下的基礎(chǔ)

要求基礎(chǔ)底面處的平均壓力標(biāo)準(zhǔn)值不超過持力層的地基承載力特征值，即：

pk-pw≤fa （1）

其中

pk—荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時基礎(chǔ)地面處的平均壓力，kN；

pw—基礎(chǔ)底面處水的浮力， kN；（大小根據(jù)基礎(chǔ)排開水的重量確定）

fa—修正后的地基承載力特征值，kpa.

Pk=FK+GK Fk+GkA

其中

Fk—上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面處的荷載設(shè)計(jì)值，kN；

A—基礎(chǔ)底面面積，m?；

Gk—基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上的土自重設(shè)計(jì)值，kN；G=g GAd

rG—基礎(chǔ)及基礎(chǔ)上回填土的平均重度，一般取20kN/m?；

d—基礎(chǔ)平均埋深，室內(nèi)基礎(chǔ)取室內(nèi)地坪至基礎(chǔ)底面的距離，邊軸線取室內(nèi)、外地坪平均值至基礎(chǔ)底面的距離，m。

②偏心荷載作用下的基礎(chǔ)：

基礎(chǔ)在偏心荷載作用下，除應(yīng)符合（1）要求外，尚應(yīng)符合下列要求：

pmax-pw≤1.2fa

式中

pmax—基礎(chǔ)底面邊緣的最大壓力設(shè)計(jì)值，kN。

3 地下水對建筑地基基礎(chǔ)施工的影響

地下水對地基基礎(chǔ)的影響將直接影響到日后建筑的整體穩(wěn)定性和安全性。從過去的實(shí)際工程，特別是一些失敗的工程分析來看，地下水的影響存在于施工中方方面面，比如施工階段的抗浮問題、地下水引起的基坑沉降問題、排樁加錨桿結(jié)構(gòu)中地下水對抗拔力影響問題、地下水對支護(hù)體系整體穩(wěn)定性影響問題以及在某些地質(zhì)條件下造成基底管涌或基底抗隆起失效等問題，因此，在地基基礎(chǔ)施工中，要注意一下幾個問題：

（1）一個地區(qū)的地下水位并不是固定不變的，會因季節(jié)、氣候、及生產(chǎn)活動等因素的影響產(chǎn)生很的大變化。要掌握某地區(qū)的地下水位的變化規(guī)律就要對地下水位進(jìn)行長期觀察并繪制動態(tài)變化曲線，并能準(zhǔn)確的預(yù)測地下水位的變化趨勢。

（2）要預(yù)防地下水位變化對地基基礎(chǔ)的影響

（3）建筑物施工完成后要定期觀測地下水位的變化，以防止一些不確定性因素引起的地下水位的變化，影響建筑物的安全運(yùn)行[3]。

《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021- 2001）（2012版）4.1.10初步勘察進(jìn)行的水文地質(zhì)工作中明確指出：調(diào)查含水層的埋藏條件，地下水類型，補(bǔ)給排泄條件，各層地下水位，調(diào)查其變化幅度，必要時應(yīng)設(shè)置長期觀測孔，監(jiān)測水位變化[4] 。因此，只有在勘察、設(shè)計(jì)、施工及現(xiàn)場檢測各個環(huán)節(jié)加強(qiáng)對地下水影響分析和控制，并及時采取切實(shí)有效的地下水控制措施才能確保工程安全可靠的發(fā)揮作用。

4 結(jié)語

地基基礎(chǔ)工程作為建筑工程的根本，地下水又作為地基基礎(chǔ)工程的最主要影響因素之一，必須予以重視。近年來，越來越多的事故工程都與地下水及基礎(chǔ)穩(wěn)定問題息息相關(guān)，只有充分了解地下水對地基基礎(chǔ)各個方面的影響，才能及時發(fā)現(xiàn)并解決問題，才能在建筑設(shè)計(jì)與施工中盡量避免由于地下水引起的安全方面的事故。

參考文獻(xiàn)

[1]楊紅敏.地下水對工程的影響（J）.創(chuàng)新科技與應(yīng)用.2013（21）241.

[2]王建國.淺談地下水對地基基礎(chǔ)的影響（J）.山西建筑.2002（28）30-31.

[3]鄧江平.淺析地下水對巖土工程的影響及勘察現(xiàn)場注意要點(diǎn).科技與企業(yè).2013（17）180

[4]《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021- 2001）（2012版）4.1.10