地下水防治技術及案例分析

陳 力 軍

(山西省建筑科學研究院有限公司，山西 太原 030001)

1 概述

21世紀起，城市土地資源的不可再生，導致垂直往上擴展的城市空間利用形式存在局限性，因此，要想擁有更廣闊的空間，只能向地下發(fā)展。但由于地下工程是一項技術綜合性很強的復雜系統(tǒng)工程，因此在實際工程中仍存在許多問題，且事故頻發(fā)，其中對地下工程影響較為顯著的非地下水莫屬。據(jù)統(tǒng)計與地下水相關的事故占每年工程事故總數(shù)的45%～70%。因此，地下水的控制對地下空間的利用發(fā)展極其重要。

2 地下水的危害

水文地質環(huán)境和工程有著極其緊密的聯(lián)系，地下水作為巖土體的重要組成部分，直接影響著巖土體的工程特性，以及周邊建筑物的穩(wěn)定性。地下水引起的危害，主要是由地下水位升降變化以及地下水腐蝕性兩個方面的原因造成。

2.1 地下水位線的升降的影響

地下水水位的升降會改變巖土體的位移、受力變化、相互作用，使其性能產(chǎn)生變化，從而影響結構的受力特點，導致建筑物不均勻沉降、重心偏移、墻體滲水等現(xiàn)象。地下水位下降導致巖層浮力減小，地下水位上升會使得土壤含水量增加，兩種情況均會使得地表產(chǎn)生裂縫等地質災害，從而導致上部結構出現(xiàn)墻體開裂、室內滲水等現(xiàn)象。

2.2 地下水腐蝕性的影響

地下水中富含各種離子，在這些離子及水的相互作用下，混凝土已出現(xiàn)剝落現(xiàn)象導致鋼筋外露、生銹，鋼筋表面的pH值急劇下降，產(chǎn)生細小裂縫甚至是破裂。長期腐蝕會使得建筑結構處于不穩(wěn)定狀態(tài)，削弱承重結構強度，使其無法達到承載力要求，縮短使用壽命與耐久性。

3 地下水控制技術

對于建筑結構地下水的防治，需遵循“防、排、截、堵相結合，剛柔相濟，因地制宜，綜合治理”的原則，從控制水源、加強結構防水兩方面進行方案設計，以減小地下水對建筑物的影響。

3.1 水源控制技術

國內地下水控制技術相對完善，主要有疏排水、降水、截水、回灌四種方式，各方式使用條件見表1。

表1 地下水控制方法適應條件

在實際工程中，我們不僅僅只采用一種方法進行防水治理，而是將多種防水方法結合起來使用，即綜合治理。我國常用的方法為回灌與降水結合、降水與帷幕隔水結合。

3.2 結構防水技術

結構防水主要分為柔性防水與剛性防水兩類。柔性防水主要為防水卷材、防水涂膜等，主要是通過柔性材料在建筑結構面層上形成防水層，從而達到防水效果。剛性防水主要通過添加外加劑的手段使得混凝土密實度增大、抗?jié)B等級提高，從而阻止水源滲入室內。柔性防水雖延性較好、不易開裂，但其適用于結構迎水面，使用位置受限，且使用時間較短。剛性防水雖可用于結構背水面，且使用時間較長，但由于混凝土存在易開裂的特征，故易出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

4 防水案例

4.1 工程概況

現(xiàn)由于某醫(yī)院周邊地下水位上升，其院樓房地下室出現(xiàn)嚴重滲漏現(xiàn)象(見圖1)，已對醫(yī)護人員日常辦公及醫(yī)藥品存放造成嚴重不利影響。

4.2 設計方案

本著技術可行、經(jīng)濟合理、安全可靠、方便施工的原則，經(jīng)比較分析、優(yōu)化，我方提供以下方案：由于場地受限，無法從外部采取措施降低地下水位，故只能通過室內防水加固措施，達到防滲效果。采用條形基礎改筏板基礎、壓力灌注水泥漿增強地基及建筑物周邊土體密實度的方法，達到“截水”效果；再利用化學漿，解決現(xiàn)有裂縫及施工縫滲水問題，達到“堵水”效果；后依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范要求利用樹脂水泥防水防腐密封材料+高分子復合防水卷材兩道不同材料的柔性防水措施，以及配筋抗?jié)B混凝土“盒裝”剛性防水面層，剛柔相濟，達到“防水”效果，有效治理地下室滲水現(xiàn)狀(如圖2所示)。

4.3 方案特點

上述處理方案既增加防水做法互補性，提高了防水的處理效果，又通過剛性面層為柔性卷材提高結構迎水面，解決了背水面防水施工的不利影響。還利用剛性配筋抗?jié)B混凝土面層增強原有結構強度，解決因滲水導致的原結構強度減弱以及地下水壓力增大的問題。

5 目前存在的不足

目前對于地下水防治已經(jīng)獲得了大量成果，但是，現(xiàn)有研究仍存在以下不足：

1)無法揭示降水引起的支護結構變形機理。

目前，關于開挖前降水過程中支護結構變形的相關研究較少，且缺少工程實測和理論分析，因此，無法得知土體開挖前的降水過程中是否會發(fā)生支護結構變形的現(xiàn)象，也無法明確其變形機理，提出有效措施控制或防止該變形發(fā)生。

2)治理對周邊環(huán)境影響的重視程度不夠。

由于地下水防治從專業(yè)分工、資金額度、工程建設風險等方面，在工程建設中所占比例均較小。因此，很多工程雖進行地下水控制，但未重視降水對周邊環(huán)境的影響。比如降低地下水位，導致周邊原有建筑地基土特性發(fā)生改變，從而導致基礎不均勻沉降，上部結構開裂等，給社會造成不良影響。

6 結語

隨著現(xiàn)代城市建設迅速發(fā)展，高層建筑地下工程越來越普遍，而地下水防治技術也將成為這些工程是否能夠順利施工并正常投入使用的關鍵與根本保證。因此，在新建工程以及加固工程的設計與施工過程中，需結合當?shù)厮牡刭|條件，從外部控制水源、內部加強防水兩方面降低地下水對結構的影響。