水文地质条件变化的影响及应对措施探讨

马文文,王少杰,王富辉

西北综合勘察设计研究院 陕西省西安市 710003

摘要:水文地质条件作为工程建设需要考虑的重要因素之一，其变化将直接影响到既有建筑物、边坡及基坑等的安全，甚至可能引发工程风险和安全事故，应通过水文地质专项勘察或观测及时掌握水文地质信息资料，在新建建筑物设计及基坑施工过程中应设置必要的地下盲沟等措施予以减少水文地质条件变化的影响。

关键词:水文地质；水力坡降；地下盲沟

引言:

随着我国城市化进程的不断推进，可利用的建设用地有限，工程建设密度越来越大，对地下空间的开发利用也越来越广泛，地下室及地铁等工程深度可达地面以下二十到三十余米，由此导致场地水文地质条件变化较大，其主要表现为地下水水位的涌高抬升等，会导致建筑基坑稳定性或建筑物的抗浮条件发生变化。在河谷及沟谷边坡地带，由于河水上涨或下降引起边坡水文地质条件发生变化，会导致边坡的稳定性发生变化，甚至形成边坡的局部滑塌或滑坡。水文地质条件的变化可能会导致较大的安全风险，甚至引发工程事故，危及人们的生命财产安全。为此，应根据场地水文地质条件采取必要的措施，以应对水文地质条件变化的影响。

一、地下水赋存及变化特征

第四系沉积地层中的地下水类型一般分为潜水和承压水。根据不同场地的地层条件，一般赋存于碎石类土、砂类土及粘性土等中，水量主要受补给源的控制和影响，一般补给源为河流、地下迳流，其次为大气降水等，排泄途径主要为地下迳流，其次为自然蒸发、人工开采等。在有承压水赋存的场地内，场地内的粘性土层为相对隔水层，碎石类土、砂类土等粗颗粒土层主要为富水层；承压水的水头高度或大于潜水水位，或和潜水相互沟通水位基本一致。

一般情况下，地下水潜水水位受雨季影响较大，形成高水位期、低水位期的周期性变化。承压水水头一般受渗流通道的制约，变化较小。

二、水文地质条件变化的影响

1.水水位变化对既有建筑物的影响

当地下水水位的升降只在基础底面以上较小的范围内变化时，影响较小。若地下水水位在基础底面以下地基主要受力层范围内发生变化，当水位上升时，地下水浸湿和软化岩土，从而使地基土的强度降低，压缩性增大，尤其是对结构不稳定的岩土（如湿陷性黄土、膨胀性岩土、盐渍土等)，这种现象更为严重，甚至能导致建筑物的严重变形或破坏；对于设有地下室的建筑或地下建筑工程，对其防潮、防湿均会带来不利影响，若地下水在地基压缩层范围内下降，则会导致地基土层的自重应力增加，引起基础的附加沉降。如果地基土质不均匀，或地下水水位的下降不是在整个建筑物下面均匀而缓慢地进行，基础就会产生不均匀沉降。此外，膨胀土及粘土等失水会发生收缩，能使建筑物变形或破坏。

地下水对地下结构物有浮托作用，在不利的荷载清况下地下水水位的突然上升可能引起结构物的上浮或破坏。

   2.地下水水位变化对基坑的影响

在工程建设的基坑工程中，若基坑工程需考虑地下水的影响采取了必要的降水措施，若基坑降水期间因故停止了降水，或外来地表或地下水源突然大量补给基坑侧壁地下水，则会引起基坑侧壁及基底已降下去的地下水水位急剧升高，导致基坑侧壁短时间内承受较大的动水压力，如果基坑侧壁在开挖后未能及时支护，可能会引发侧壁局部或整体失稳，导致基坑支护失效，也有可能会引发基坑侧壁及基底的粉土或砂土管涌、流砂或基坑隆起失效，造成工程事故。

    3.工程建设对地下水的影响

在无人类地下工程建设活动的区域性自然场地，地下水稳定地沿地下径流方向自然流动。随着城市建设工程的日益发展，对地下空间的开发利用也越来越广泛，地下室及地铁等工程深度可达地面以下二十到三十余米，这些地下构筑物对区域性的地下水影响较大。较大体量的建筑工程，如大面积的地下室及地铁工程等地下结构会对地下水形成一定的阻挡（暗坝）效应，导致迎向迳流方向的地下水水位涌高，形成局域性的水力坡降，地下水在地下构筑物处绕流逐渐形成新的径流方向，这也会引起建（构）筑物的抗浮条件发生变化，导致建（构）筑物的结构底板开裂、地下水涌出，严重的可能会导致建（构）筑物上浮失稳，造成工程事故。

    4.水文地质条件变化对河谷及沟谷边坡的影响

在河谷及沟谷地带，地下水水位的变化直接影响到河谷阶地岸坡或沟谷边坡土体的稳定性。河水上涨时，河水补给地下水，引起地下水水位升高，坡脚处土体被软化而抗剪强度降低；河水下落时，坡体内地下水沿岸坡渗出，坡体内地下水补给河水，产生动水压力；形成岩土边坡不稳定的条件，甚至形成边坡的局部滑塌或滑坡，引发河谷及沟谷边坡上的工程风险。

三、应对措施建议

①在建设区域的影响范围内，规划适当数量的观测井，观测和收集雨季等特殊条件下地下水水位、水量、流向和流速的变化情况，并对地下水文地质条件突变而可能引发的地质灾害进行监测和预报。

②在基坑降水和开挖阶段、基础和地下室施工阶段，若遇雨季或突降暴雨情况，除应考虑地表水的漫流对基坑稳定性的影响外，还应考虑基坑周边地下渗流通道内的地下水水量突然增大，且基坑开挖后渗流通道被支护结构阻断，而造成的基坑侧壁坍塌和基底隆起等破坏的可能性。

③对地下构筑物形成的暗坝效应，可在地下构筑物迎水面设置用粗颗粒填充的地下盲沟，将地下水分导向地下室两侧或其它排水系统内，以减少因为暗坝效应而引发的局部或整体地下水抬升。

④根据建筑物的特征，可在建筑物基础底面一下设置适当厚度的垫层，用以抵消因为地下水水位的变化而引起的地基土工程性质的不均匀变化，垫层的材料以受地下水作用影响最小为宜。

⑤在建筑物设计阶段应充分考虑抗浮措施的承受能力，尤其注意抗浮水位的选取，除需满足国家相关规范的强制性要求外，对缺乏翔实的水文地质资料的地区，应当进行水文地质条件专项勘察或论证。

结束语：

    综上所述，地区不同表现的水文地质条件也不尽相同，在对工程区域当中地下水资源进行开发和利用的过程中，需要通过地质勘察手段，对所在区域的水文地质条件加以确定，避免勘察工作落实不到位，勘察结果缺乏准确性，影响水文地质条件数据效用，从而导致水文地质条件发生改变引发一系列的环境效用，影响社会的发展，因此，相关部门应该对此类问题保持高度的重视，确保地质勘察工作的质量，将人与自然的关系处理好，推动可持续发展战略的落实。

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