1、文档文档均是精品，欢迎下载学习！地下水对工程施工影响分析及探讨颜玉兵 吴建伟江苏省地质工程勘察院 江苏南京 210012摘要：随着社会的发展与进步，重视地下水对工程施工影响分析对于现实生活中具有重要的意义。本文主要介绍地下水对工程施工影响分析的有关内容。关键词 地下水；工程；施工；防治；岩土；措施；中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：引言地下水对工程施工的影响是十分普遍、客观的存在，随着社会的飞速发展，工程建设技术要求也越来越高，在工程施工过程中对地下水进行研究显得十分迫切，对建筑技术的提高起到很大的帮助。一、工程实例分析某工程，地上 13层，地下 1层，高度 39m，建筑面
2、积为 13000m2，钢筋混凝土框剪结构，基础采用钻孔灌注桩，桩径 0.6m，单桩承载力设计值 1600KN，桩端嵌入中风化岩层深度不小于 1.7m，设计桩长 20m，桩总数 187根。根据地质资料得知，拟建场地水文地质条件较为单一，场地地下水属第四系孔隙潜水，主要补给源为大气降水，地下水受季节性影响较大。场内地下水位在 1.2-1.73m之间，水位很高，其含水层主要为第 3层碎石层，第 2、4 层为弱透水层，其渗透系数为（0.7245.52）*10-6cm/s，第 5层为隔水层。工程采用大口径深井降水，沿拟建楼周围设 15眼降水井，深水电泵进行抽水。考虑到降水深度大，影响半径范围广，若长时间
3、抽降水，势必会影响场外附近建筑物，为了增强降水效果，又可缩短抽水时间，采用间断性抽水，减少外围影响面积，并设置沉降观测点。降水井径大于 600mm，孔深 15.0m，护壁套管直径为 600mm，套管外面包 2层尼龙网布；套管外四周用粒径为 0.52.0cm 的砾石料填充，作为滤水层，滤层应填至原地下水位线，其上部用粘土回填，并捣实。工程严格按照降水井施工规范要求埋设管井，采用泥浆护壁钻孔法成孔。井孔钻孔后进行清孔，随后安装井管。二、地下水在工程施工中产生的影响分析 2.1 地下水的分布。地下水分布较为复杂，它不仅受一般规律影响，还受到岩土性质、地理环境条件与季节变换、结构发育程度、人类活动等不
4、同因素的相互影响，各个因素可能单独影响，也可能多个因素共同影响。地下水在分布上包涵了地下水类别、储存数量、水位高低与补给条件等不同特征的分析，而在这些特征之中地下水的类别则最为重要。在地理学的研究中，按照埋藏条件来分，可以把地下水分为潜水、包气滞水、承压水。不同种类的地下水对其影响也自不同，具体有如下两点：首先，各种不同类型的地下水的固有特征有所不同，如季节的变化、是否承压、补给条件的差异等；其次，我国现今在工程建设技术的先进程度和行业限制有所不同，如大型水利工程、矿山与一般的建筑工程之间的不同。在工程施工过程中潜水的影响最大，因其在地域上分布较广、埋藏的深度和范围较大的特点，对工程施工建设过
5、程中影响广泛而普遍；文档文档包气滞水由于埋藏浅、储量小，对工程的影响较小；承压水在工程施工中则影响较大，但承压水的影响概率则很低，只对个别地带、个别行业带来影响。 2.2 岩土的三相结构和岩土的水性质。在工程施工中的基础元素是岩土，岩土的结构、力学特征以及其他性质则直接决定了在工程施工中是否顺利。岩土在结构上呈现气、液、固三态。固态的岩土主要是由不同的粒径级配固体颗粒所组成，它是岩土的主体部分；液态的岩土主要是由依附于固态颗粒上以及游散在固相结构空隙中的液体；气态的岩土主要是由扩散在液态与固态上以及充溢在液态和固态空隙中的水蒸气和空气。岩土的三相结构之间相互作用，相互影响岩土的稳定性与强度。
6、在地理学上，我们通常将岩土中液态结构同地下水视为一种类型。其中，岩土的水性质则集中体现了地下水的性质，分别可以叙述为岩土的给水度、含水性与透水性。在满足工程施工需要的角度来观察，各个类型的岩土在理论上可以达到最佳水质的指标值，然而，岩土的水性质实际上的指标值同理论上的最佳值往往出现不同程度的偏差。 2.3 地下水和岩土之间的交互作用。地下水在工程施工方面，地下水和岩土之间的交互作用是其主要影响根源，地下水和岩土之间的交互作用不但直接决定了岩土三相结构中的性质，同时也决定了岩土三相结构在施工扰入后的变化发展趋势，从而在工程施工过程中地下水起到决定性的重要作用。地下水和岩土之间的交互作用相当复杂，
7、下面我们将通过三个理论定律展开研究。 2.3.1 太沙基有效应力理论。这种理论是指把岩土结构中固液两种状态相对饱和的岩土结构，这种结构能得出固液两种状态的相对关联、相互影响和作用的一种规律，它是岩土三相结构重要的理论。太沙基有效应力理论认为液体不承受剪应力，但可以承受并传递法向应力，进而把结构总体应力区分为相对独立的两部分：液相空隙压力 u、固相有效应力 。该理论可表达为：=+u。由太沙基有效应力理论进行分析，液体在岩土之中具有流动性，施工开始后将会导致液体的不同程度的流动，因而造成了整体结构的稳定性和应力强度损失降低。 2.3.2 地下水运动规律。这种规律可以用一个公式来表明：V=ki1/m
8、。在公式中，v 的含义是水移动速度；k 的含义是岩土的渗透系数；i 的含义是水力的坡度；m 的含义是综合反映流速、地下水的流动方式和岩土三相结构特征的参数。地下水在处于层流状态时，m 的值应当为 1；而当地下水在处于紊流状态时，m的值应当在 1和 2之间。然而，在大多数情况下，地下水在岩土中是以层流方式运动的，所以 m值常取 1。 2.3.3 岩土强度理论：t=tan+c。其中 t表示岩土抗剪强度； 表示剪切面方向应力；表示岩土内摩擦角；c 表示岩土黏聚力。此式即为闻名遐迩的摩尔库仑强度理论。因为剪切破坏是岩土破坏最常见的方式，所以抗剪强度作为基础的摩尔库仑理论变为岩土结构非常重要的理论。 在
9、对以上叙述的三个理论在理解和运用时，首要且必须要做到的是全面与统一，同时须具体明确以下几点： 在工程施工中，地下水的影响不是单独的，同时还受到许多其他因素的影响； 以上三个理论是相互统一的，三个理论共同决定了地下水和岩土之间的交互作用； 在工程施工过程中，地下水对其影响包含了物理、地理、化学等不同学文档文档科，只有结合工程和地下水的实际情况才能避免得出错误结论，能更正确有效的分析和解决问题。三、防治地下水的工程措施防治地下水对工程的影响必须贯彻建设的全过程，同时要加强工程管理，将防治落实到勘测、设计、施工。 3.1 水文地质勘测要详尽了解最高地下水位的标高、水质、流量、流向、渗透系数、压力、降
10、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。3.2防水设计 1）用合理结构形式：应根据防护要求、使用功能结合工程地质和水文地质条件等因素综合确定，能短的不长、能整的不散，避免结构突变（或断面突变） ，尽量使结构选型规则、整齐，借以提升结构的整体刚度。2）降排水系统设计在基坑周围设置排水沟及集水井，用抽水设备不断将基坑中的渗水排除，疏干开挖土方及基础施工的作业面，随排随挖，并结合人工降水，即强制降低施工面地下水位，常用的降水方法有喷射井点降水、轻型井点降水、电渗井点降水，具体方法，要结合工程实际，根据含水层特性确定。3）抗浮设计主体工程采
11、用天然地基时，单层地下室或裙房地下室可采用加大恒载抗浮。例如，国家体育馆在建设时，由于地基位置较深，且地下水位较高，地下水对场馆产生较大浮力。经过专家组反复研究，最终选用近 10万吨旧钢渣回填。 3.3 施工应对措施 1）原材料的选择: (1)水泥:混凝土的强度和性能,主要取决于水泥的性能，一旦受到腐蚀,水泥性能受到影响，混凝土的强度及性能也将将会受到很大的影响。由于各种水泥的矿物组份不同,因而对各种腐蚀性介质的耐蚀性就有差异,施工中，面对不同水质，如何正确的选用水泥品种,对保证工程的质量有重要意义。 (2)外加剂:在拌制混凝土过程中掺入合适的、适量的外加剂，可以改善混凝土性质,如提高混凝土密
12、实性或对钢筋的防腐、防锈性能,从而提高混凝土结构的性能，常用的外加剂有阻锈剂、早强剂等。但是外加剂的化学组成中的氯盐可能使混凝土结构中的钢筋脱钝,给结构物带来隐患，如同“是药三分毒” ，在选择外加剂时需对其中氯盐的含量进行检测。 (3)搅拌及养护用水:考虑其对混凝土及砂浆强度的耐久性影响，应正确选择混凝土搅拌及养护用水,检查其杂质情况,目前主要采用市政管网自来水,严禁采用海水和井水. 2）基础、基础梁的表面采取防护措施；对处在强、中等腐蚀性环境中的基础,应设碎石灌沥青或沥青混凝土的耐腐蚀垫层。基础梁的表面贴环氧沥青玻璃布两层或贴沥青玻璃布两层或涂环氧沥青厚浆型涂料两遍。 3）加强混凝土养护,控
13、制混凝土表面裂缝,确保施工质量,对防腐蚀也起到一种加强作用。此外，防止、降低地下水污染也是降低地下水腐蚀的一个重要方面。对于个别严重腐蚀的区域采用桩基础时，除了对桩身采用防腐蚀措施，如表面用沥青类、高分子树脂等涂膜防护外，也可可采用场地降水、排水换土等。结束语地下水对工程施工的影响是十分普遍、客观的存在，随着社会的飞速发展，文档文档工程建设技术要求也越来越高，在工程施工过程中对地下水进行研究显得十分迫切，对建筑技术的提高起到很大的帮助。参考文献1 王成华. 土力学M 武汉：华中科技大学出版社，2010：85.2 颜於滕，浅析地下水对工程建设的影响及对策，中国矿业大学建筑工程学院 2009 3建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）S. 4地下工程防水技术规范（GB50108-2001）S. 5顾晓鲁.地基与基础M.北京：中国建筑出版社，2003
