海綿城市雨水入滲對鄰近建筑地基的影響

易新強

【摘 要】海綿城市基于城市雨水管理而產生的全新理念，其能在發揮滲水、蓄水、排水、凈水等功能的基礎上，提升城市的整體服務質量。與此同時，基于海綿城市的雨水入滲會對鄰近建筑物的地基造成影響。本文就海綿城市雨水下滲對建筑地基的影響及應對措施展開分析。

【關鍵詞】海綿城市;雨水下滲;基礎破壞;對策

海綿城市能通過雨水下滲、排放處理，解決城市內澇問題，緩解城市生態壓力。但在一定程度上，下滲的雨水會對鄰近建筑物的地基造成影響，影響建筑基礎承載能力和結構的穩定性，故而應重視兩者關系分析，減小雨水下滲對地基影響，實現建筑物的有效保護。

一、海綿城市雨水下滲方式

1、下凹式綠地

下凹式綠地是海綿城市理念下城市雨水處理的重要技術形態，其能將硬化地表產生的降水徑流匯聚起來，然后通過綠地下滲到地下;該過程中，綠地中的植物、土壤和微生物起到過濾的作用，這種方式在一定程度上減少了地表的徑流。要注意的是，下凹式綠地吸收的地表雨水相對有限，當降雨量較大時，超過綠地滲透容量的雨水會通過城市雨水管網系統排放，有效地緩解了城市的內澇問題。

2、透水鋪裝

城市地表硬化降低了地表的滲水能力，并在一定程度上影響了城市水氣平衡和自然生態環境。步入新時期以來，人們在城市地表硬化中，開始選用具有透水能力的鋪裝材料，當城市降雨后，雨水會順著鋪裝材料滲透到地下。與之前的非透水性硬化相比，透水鋪裝在解決城市積水、內澇問題的同時，實現地面與地表熱交換、水交換的系統控制，優化了城市生態環境。譬如在城市透水鋪裝中，有的人行道會使用一定的透水材料，并且在基礎處理中，會選用黃土、高爐礦渣、石英砂等透水能力較好的才來作為填料介質[1]，以此來形成滯留帶，實現了城市雨水的快速下滲處理。通常在透水鋪裝滯留帶填料介質選擇中，還應重視填充介質粒徑的控制，通常透水鋪裝滯留帶填料介質使用黃土時，其粒徑保持多保持在0.001～0.1mm，而高爐礦渣填料介質粒徑多保持在0.1～0.5mm，石英砂是較為常見的透水鋪裝滯留帶填料介質，其粒徑變化較大，最小粒徑為0.5mm，而最大粒徑可達到50mm。

3、雨水花園

在海綿城市雨水下滲處理中，雨水花園也是較為常見的一種方式。通常雨水花園存在于地勢較低的園林綠化地區，這些地區多覆蓋地被植物、灌木植物等;從植物類型來看，雨水花園所選擇植物具有較強的抗逆性，植物根系發達，在抗旱、抗澇等層面具有突出優勢。城市降雨后，利用雨水花園，能有效地收集地表徑流，有效地保證了城市雨水處理的生態效益。

二、基于海綿城市雨水入滲的鄰近建筑地基變化

1、影響地基穩定性

城市化發展過程中，降雨后地表徑流的到來時間發生了較大變化（見圖1）。在海綿城市下，有相當比例的降水會通過滯留帶的透水材料下滲，此時要分析海綿城市雨水入滲對鄰近建筑地基的影響，需系統計算鄰近建筑物地基水分變化情況。

一般下雨狀況下，若鄰近建筑地基為黃土地基，且沒有濕陷問題，則其含水量的變化為：在降水之前，同一水平線的地基土體基本上具有相等的含水量;當開始降雨時，建筑地基中的含水量會有所增加，并且隨著降雨量的增加，地基中的含水量也處于持續增加狀態，值得注意的是，當地基土層含水量增加到一定程度時會逐漸穩定下來。并且在海綿城市下，當建筑之間的距離越大時，地基含水量需要達到平衡狀態的時間也就越長。另外隨著土壤埋藏的深度增加，其基本的含水量也會逐漸增大。當降水過后，土壤中的含水量的增長幅度或逐漸縮小，隨著時間的延長及水交換作用，地基中的含水量也逐漸減少，并最終恢復到穩定狀況。值得注意的是，當建筑物地基存在不同等級的濕陷性土體時，其含水量的變化會有較大差異;通常地基濕陷性等級越高，則其含水量的變化也就越明顯。

2、LID設施滲流寬度對地基含水量影響

地基含水量還受到LID設施滲流寬度的影響。在海綿城市中，鄰近建筑物之間存在LID設施，這些設施的滲流寬度不等，整體寬度處于幾米到十幾米之間。結合海綿城市滲水特征可知，LID設施滲流寬度對地基含水量的影響表現如下：隨著滲流寬度的增加，發生降雨后能下滲到地基的水分也就增多，此時地基內部含水量也會有所增多。但是從整體上來看，地基含水量受LID設施滲流寬度的影響相對較小，故而在具體的工程項目建設中，基于簡化設計方案考慮，認為兩者之間并沒有直接的相關性。

3、地基沉降

隨著地基含水量的增加，建筑物地基有發生沉降的可能。對于不同等級濕陷性黃土地基而言，其發生沉降的規律大致相同;但是黃土地基土體濕陷性等級不同，其沉降量的變化也會有所差異。工程實踐表明，若工程建設區域地基土體濕陷性等級越高，則其更容易發生土壤沉降問題，并且當地基沉降時，有較大的概率會發生滲流問題。基于此，在建筑工程項目施工中，應進行地質基礎條件的系統勘察，當發生地基土壤的濕陷性較高時，還需要對土體進行換填或巖體加固處理，不斷提升建筑基礎的防滲透能力，以此來保證建筑的穩定性、安全性。

三、海綿城市雨水入滲狀況下的鄰近建筑地基保護措施

1、重視地基防滲評價

出于保護鄰近建筑地基考慮，在海綿城市建設中，針對建筑的施工，應重視其地基防滲能力的評價。現階段，針對地基防滲效果評價，除壓水實驗、聲波法外，地下水動力學法也是較為常見的方式。在工程項目建設中，應結合鄰近建筑地基施工環境、土壤滲水特性等因素，規范化的選擇評價方法，實現地基防滲效果的精準評價。就壓水實驗而言，其不僅包含簡易壓水實驗、單點壓水試驗，而且涉及五點壓水實驗，在試驗中，應重視壓水壓力、透水率、壓入流量等因素的精準控制。而在聲波法下，應重視其聲速、波幅、頻率等參量的精準控制。地下水動力學方法下，應從物理模擬、數學模擬、數學規劃等層面，對基層地下水的變化情況進行分析，要注意的是，在地基防滲中，應注意保持基礎下部土體孔隙水的壓力不變，為工程項目建設創造有利條件。

2、規范使用防滲膜

要進一步減輕海綿城市雨水入滲對鄰近建筑地基的影響，在工程項目建設中，還應注重防滲膜的有效應用。防滲膜施工模式下，應重視海綿城市設施間距的有效調整，同時應注意控制防滲設施與建筑下部地基土的間距，減少雨水下滲對鄰近建筑地基的影響。另外防滲膜整體的防滲系數較小，且設施底部壓力水頭較小，在滲水量計算中，可忽略掉滲水膜所具有的透水性，并且應盡量將滲水膜安裝在底部，以此來減少滲流到地基的水分，確保地基的穩定性。

結語

基于海綿城市的雨水入滲會對鄰近建筑地基造成影響，在一定程度上影響了建筑物的安全性。基于此，應在考慮海綿城市雨水下滲方式的同時，系統分析雨水入滲對鄰近建筑地基的影響，并做好地基保護，這樣能在發揮LID設施的同時，確保建筑建設、應用的穩定性、安全性。

參考文獻：

[1]柴少波，胡志平，王川，等.海綿城市雨水花園滲漏對鄰近建筑地基的影響[J].科學技術與工程，2019，19（24）：338-343.