海綿城市雨水入滲對鄰近建筑地基的影響

易新強(qiáng)

【摘 要】海綿城市基于城市雨水管理而產(chǎn)生的全新理念，其能在發(fā)揮滲水、蓄水、排水、凈水等功能的基礎(chǔ)上，提升城市的整體服務(wù)質(zhì)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(yīng)對措施展開分析。

【關(guān)鍵詞】海綿城市;雨水下滲;基礎(chǔ)破壞;對策

海綿城市能通過雨水下滲、排放處理，解決城市內(nèi)澇問題，緩解城市生態(tài)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(chǔ)承載能力和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，故而應(yīng)重視兩者關(guān)系分析，減小雨水下滲對地基影響，實現(xiàn)建筑物的有效保護(hù)。

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(shù)形態(tài)，其能將硬化地表產(chǎn)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(dāng)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(wǎng)系統(tǒng)排放，有效地緩解了城市的內(nèi)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(tài)環(huán)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(dāng)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(nèi)澇問題的同時，實現(xiàn)地面與地表熱交換、水交換的系統(tǒng)控制，優(yōu)化了城市生態(tài)環(huán)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(chǔ)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(zhì)[1]，以此來形成滯留帶，實現(xiàn)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(zhì)選擇中，還應(yīng)重視填充介質(zhì)粒徑的控制，通常透水鋪裝滯留帶填料介質(zhì)使用黃土?xí)r，其粒徑保持多保持在0.001～0.1mm，而高爐礦渣填料介質(zhì)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(zhì)，其粒徑變化較大，最小粒徑為0.5mm，而最大粒徑可達(dá)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(qū)，這些地區(qū)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(qiáng)的抗逆性，植物根系發(fā)達(dá)，在抗旱、抗?jié)车葘用婢哂型怀鰞?yōu)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(tài)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(wěn)定性

城市化發(fā)展過程中，降雨后地表徑流的到來時間發(fā)生了較大變化（見圖1）。在海綿城市下，有相當(dāng)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(tǒng)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(dāng)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(xù)增加狀態(tài)，值得注意的是，當(dāng)?shù)鼗翆雍吭黾拥揭欢ǔ潭葧r會逐漸穩(wěn)定下來。并且在海綿城市下，當(dāng)建筑之間的距離越大時，地基含水量需要達(dá)到平衡狀態(tài)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(dāng)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(fù)到穩(wěn)定狀況。值得注意的是，當(dāng)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(shè)施滲流寬度對地基含水量影響

地基含水量還受到LID設(shè)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(shè)施，這些設(shè)施的滲流寬度不等，整體寬度處于幾米到十幾米之間。結(jié)合海綿城市滲水特征可知，LID設(shè)施滲流寬度對地基含水量的影響表現(xiàn)如下：隨著滲流寬度的增加，發(fā)生降雨后能下滲到地基的水分也就增多，此時地基內(nèi)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(shè)施滲流寬度的影響相對較小，故而在具體的工程項目建設(shè)中，基于簡化設(shè)計方案考慮，認(rèn)為兩者之間并沒有直接的相關(guān)性。

3、地基沉降

隨著地基含水量的增加，建筑物地基有發(fā)生沉降的可能。對于不同等級濕陷性黃土地基而言，其發(fā)生沉降的規(guī)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(shè)區(qū)域地基土體濕陷性等級越高，則其更容易發(fā)生土壤沉降問題，并且當(dāng)?shù)鼗两禃r，有較大的概率會發(fā)生滲流問題?；诖?，在建筑工程項目施工中，應(yīng)進(jìn)行地質(zhì)基礎(chǔ)條件的系統(tǒng)勘察，當(dāng)發(fā)生地基土壤的濕陷性較高時，還需要對土體進(jìn)行換填或巖體加固處理，不斷提升建筑基礎(chǔ)的防滲透能力，以此來保證建筑的穩(wěn)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(hù)措施

1、重視地基防滲評價

出于保護(hù)鄰近建筑地基考慮，在海綿城市建設(shè)中，針對建筑的施工，應(yīng)重視其地基防滲能力的評價?，F(xiàn)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(xué)法也是較為常見的方式。在工程項目建設(shè)中，應(yīng)結(jié)合鄰近建筑地基施工環(huán)境、土壤滲水特性等因素，規(guī)范化的選擇評價方法，實現(xiàn)地基防滲效果的精準(zhǔn)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(yīng)重視壓水壓力、透水率、壓入流量等因素的精準(zhǔn)控制。而在聲波法下，應(yīng)重視其聲速、波幅、頻率等參量的精準(zhǔn)控制。地下水動力學(xué)方法下，應(yīng)從物理模擬、數(shù)學(xué)模擬、數(shù)學(xué)規(guī)劃等層面，對基層地下水的變化情況進(jìn)行分析，要注意的是，在地基防滲中，應(yīng)注意保持基礎(chǔ)下部土體孔隙水的壓力不變，為工程項目建設(shè)創(chuàng)造有利條件。

2、規(guī)范使用防滲膜

要進(jìn)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(shè)中，還應(yīng)注重防滲膜的有效應(yīng)用。防滲膜施工模式下，應(yīng)重視海綿城市設(shè)施間距的有效調(diào)整，同時應(yīng)注意控制防滲設(shè)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(shù)較小，且設(shè)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(yīng)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(wěn)定性。

結(jié)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?；诖耍瑧?yīng)在考慮海綿城市雨水下滲方式的同時，系統(tǒng)分析雨水入滲對鄰近建筑地基的影響，并做好地基保護(hù)，這樣能在發(fā)揮LID設(shè)施的同時，確保建筑建設(shè)、應(yīng)用的穩(wěn)定性、安全性。

參考文獻(xiàn)：

[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(xué)技術(shù)與工程，2019，19（24）：338-343.