地下水對地基土承載能力影響研究

帥鵬冀

摘 要：在地基基礎(chǔ)等基礎(chǔ)施工中，地下水是影響地基穩(wěn)定的重要因素，也是最活躍的因素之一。工程建筑的基礎(chǔ)承載力是否滿足設(shè)計要求，是保證建筑物質(zhì)量的首要條件。地下水對地基承載力的影響主要是地下水改變地基土的容重，從而降低了地基土的承載力。當?shù)鼗辆哂休^強透水性或淺層地基土密實度小時，更易造成地下水流對地基的沖刷，明顯改變地基的承載能力。本文針對地下水對地基土的不良影響，分析了地下水對地基土承載力影響的內(nèi)在因素，并通過計算分析，給出了地基土計算時應(yīng)考慮的參數(shù)和因素，，同時，給出了建設(shè)工程實施時提高地基承載力的重要方法和對策，以提高建設(shè)工程的質(zhì)量和構(gòu)筑物的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：地下水;地基土;承載;措施

一、緒論

這些年，隨著我國大規(guī)模的土建工程的建設(shè)，建設(shè)工程帶來的工程隱患和事故也越來越多，由于地基基礎(chǔ)工程引起的工程事故也逐漸增多。地基變形、基礎(chǔ)下降失穩(wěn)、軟弱地基、地基滲流、土坡滑移、軟弱地基和不良地基造成的事故也越來越多，而其中地下水是造成這些地基基礎(chǔ)發(fā)生變化的主要原因之一，尤其是對地基土的影響造成十分大的影響。

二、地下水與地基土承載力概述

（一）地下水。地下水是存在與地表下面土和巖石的孔隙、裂隙或溶洞中的水。

一般有地下水的構(gòu)筑物的地基，如果地下水水位深，對地基的穩(wěn)定性沒有影響，如果地下水位高，則會對地基土的穩(wěn)定性產(chǎn)生不同程度的影響。由于地下水的存在，給地基基礎(chǔ)的設(shè)計和施工帶來隱患，例如對土地基的滲透或沖擊，導(dǎo)致地基基礎(chǔ)不均勻沉降，導(dǎo)致建筑物的下降和傾斜，甚至倒塌。地下水位的變化，往往對建筑物產(chǎn)生許多不利影響，基礎(chǔ)設(shè)置越深，因地下水及其變化對建筑物造成的不均勻沉降越明顯

（二）地基土承載力

1. 地基破壞的模式與特征。地基破壞主要是由于基礎(chǔ)下持力層抗剪強度不夠，土體產(chǎn)生剪切破壞所致，地基的破壞模式可分為：整體破壞，多存在于密實砂土和堅硬粘土的地基結(jié)構(gòu)中，具有土質(zhì)堅實，基礎(chǔ)埋深淺，S-P曲線開始近直線，隨后沉降陡增，兩側(cè)土體隆起，具有松軟地基，埋深較大;S-P曲線開始就是非線性，沒有明顯的驟降段;局部剪切破壞，存在于土質(zhì)較軟的地基中;沖剪破壞多存在與軟粘土或深埋形式的地基中，具有松軟地基，埋深較大;荷載板幾乎垂直下切，兩側(cè)無土體隆起。

2.影響承載力大小的因素。地基的承載力與很多因素有關(guān)，主要包體現(xiàn)在地基土的成因與堆積年代。沖積與洪積土的承載力比坡積土大，風積土的最小;同類土堆積年代越久，地基承載力越高。影響承載力大小的最重要因素是地基土的物理力學性質(zhì)。地下水對地基土的承載力影響很大，地下水上升，地基土受地下水的浮托作用，含水量增高，地基承載力降低，尤其在濕陷性黃土、膨脹土的地基情況下，更加嚴重。

3.地基承載力特征值的確定。在保證地基穩(wěn)定的條件下，使建筑物的沉降不超過允許值的地基承載力，稱為地基承載力特征值，地基承載力特征值的確定取決于兩個條件：一是要有一定的強度安全儲備;二是地基變形不應(yīng)大于相應(yīng)的允許值。

三、防治地下水對地基土承載力的工程措施

由于地下水對地基土的承載能力影響大，地基設(shè)計有時很難符合實際的情況，因此，要多方面防治地下水對地基穩(wěn)定性帶來的危害，不僅要在思想上認識地下水的危害，同時要加強監(jiān)管，做好勘測、設(shè)計、施工。驗收各階段地下水防治工作，確保施工質(zhì)量和安全。

（一）水文地質(zhì)勘測。詳盡了解最高地下水位的標高、類型、補給來源、水質(zhì)、流量、流向、滲透系數(shù)、壓力以及歷年氣候變化情況、降水量、蒸發(fā)量及地層凍結(jié)深度等技術(shù)指標，這是合理確定工程防水標高、防護要求與地下水防止措施的前提與保證。

（二）具有降水和排水功能。在基坑周圍設(shè)置排水溝及集水井，用抽水設(shè)備不斷將基坑中的滲水排除，疏干開挖土方及基礎(chǔ)施工的作業(yè)面，隨排隨挖，采用人工強制降低施工面地下水位，常用的降水方法有輕型井點降水、噴射井點降水、電滲井點降水等，應(yīng)根據(jù)含水層特性、滲透系數(shù)、降水要求等確定。

（三）地基結(jié)構(gòu)設(shè)計有防水措施。根據(jù)防護要求、使用功能結(jié)合工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件等因素綜合確定，能短的不長、能整的不散，避免結(jié)構(gòu)突變，盡量使結(jié)構(gòu)選型規(guī)則、整齊，借以提升結(jié)構(gòu)的整體剛度。結(jié)構(gòu)設(shè)計中要盡量減少裂縫開展及變形縫的設(shè)置。后澆帶與構(gòu)造節(jié)點的防水宜優(yōu)先采用復(fù)合式防水設(shè)計，如中埋式止水帶與外貼防水層復(fù)合使用;中埋式止水帶與遇水膨脹橡膠條、嵌逢材料復(fù)合使用等。避免設(shè)計上“強度越高越好”的錯誤觀念宜優(yōu)先采用水化熱小的礦渣水泥。

（四）具有支護與隔水功能。支護結(jié)構(gòu)不僅能承受基坑開挖卸載所產(chǎn)生的土壓力，而且能夠有效的承擔動水壓力，起到阻隔地下水的作用。其中地下連續(xù)墻在軟土層大基坑開挖中應(yīng)用最為廣泛。地下連續(xù)墻是在泥漿護壁的條件下分槽段構(gòu)筑的鋼筋混凝土墻體，其剛度大，止水效果好，并且可以作為擬建主體結(jié)構(gòu)的外墻，可取得較好的經(jīng)濟效益。內(nèi)撐式支護、水泥土重力擋墻支護、土釘支護、鋼板樁支護、錨桿支護、噴射混凝土支護等也都能起到相應(yīng)的支護隔水功能。

（五）具有抗浮功能。主體工程采用天然地基時，單層地下室或裙房地下室可采用加大恒載抗浮。大空間、大面積的單層地下室亦可采用抗浮錨樁協(xié)助抗浮。

（六）采用特殊施工工藝。凍結(jié)法是利用人工制冷技術(shù)對地層土體進行加固支護的一種施工方法。1862年英國首先利用人工地層凍結(jié)技術(shù)成功地進行了深基坑開挖圍護，我國的基坑及地下工程建設(shè)中也較多采用凍結(jié)法。凍結(jié)法以氨水為制冷劑以鹽水作為冷媒劑，通過人工制冷的方法實現(xiàn)施工面內(nèi)地下水凍結(jié)，不僅具有適應(yīng)性強、隔水效果好、干作業(yè)、無污染無噪音等優(yōu)點，而且其經(jīng)濟效益也是不容忽視的。一般認為，當基坑深度小于7m時，凍結(jié)法在經(jīng)濟上不合算，當基坑深度大于l0m時，凍結(jié)法在經(jīng)濟上顯示出優(yōu)越性。

（七）設(shè)置沉降預(yù)警機制。應(yīng)根據(jù)水準點用精密水準儀定期進行水準測量，測出觀測點的高程，從而計算其下沉量。水準點是測量觀測點沉降量的高程控制點，應(yīng)經(jīng)常檢測水準點高程有無變動。觀測應(yīng)在成像清晰、穩(wěn)定的時間內(nèi)進行，同時應(yīng)盡量在不轉(zhuǎn)站的情況下測出各觀測點的高程，以便保證精度。前后視觀測用同一根水準尺，水準尺離儀器的距離不應(yīng)超過50m，并用皮尺丈量，使之大致相等。當建筑觀測過程中發(fā)生下列情況之一時，應(yīng)及時增加觀測次數(shù)或調(diào)整觀測方案。變形量或變形速率出現(xiàn)異常變化，變形量達到或超出預(yù)警值，預(yù)警值一般取允許變形值的60%。

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