土木工程基础施工中的地下水控制技术

张生辉

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摘要：地下工程施工技术的研究与实践是土木工程领域的重要课题。随着城市化进程的加快和基础设施建设的不断推进，地下工程的规模和复杂性日益增加。如何有效地解决地下工程施工中的技术难题，提高施工效率和质量，成为了当前土木工程领域亟需解决的问题。在工程建设中，地下水对地基的稳定性起着非常关键的作用。建筑地基的承载力能否达到设计指标，是确保其施工安全的第一要务。地下水对基础的承载量的变化是由于地下水位的变化，使基础的承载量下降。

关键词：地下水；地基土；承载；措施

一、绪论

近几年，由于我国大规模建筑施工，施工安全隐患和安全事故日益增加，由地基引起的安全事故日益增加。由于地基变形，地基坍塌失稳，地基薄弱，地基渗漏，土坡，地基薄弱，地基差等，而地下水是导致地基变形的重要因素。对基础土体产生很大的作用。

二、地下水与地基土承载力概述

（一）地下水

地下水是存在与地表下面土和岩石的孔隙、裂隙或溶洞中的水。

通常，在有地下水的建筑物基础上，当地下水位很高时，它不会对基础的稳定产生任何的作用；当地下水高度较高时，将对基础的稳定产生一定的不利作用。地下水位的影响，为工程建设和工程建设埋下了伏安，造成基础沉降、倾斜甚至坍塌等问题。地下水位的变动会给建筑带来很多不利的后果，随着基础深度的增加，建筑结构的非均质性和受地下水作用的改变也会更加显著。地下水产生的危害：

（1）地基沉降

在疏松的沉积物中进行深地基建设时，人工降低了地层的水位，从而引起周边土壤的固化和塌陷。抽水井的过滤和过滤沙层结构不够完善，或者是工程质量较低，在抽水过程中，由于地表土壤的分布不均匀，导致了对建筑和管线的损坏。当水泵被抽取时，会产生一个漏斗，造成邻近的建筑或地下管线的不均匀下沉，甚至出现裂痕。

（2）流砂

在粒子间的等效张力等于0的情况下，由于外泄压力的作用，粒子群的运动被称作“砂子”。快速沙的生成是这样的：

其动力作用比其浮重量高，且其应力差较大，以饱和细粉、粉砂和粉砂为主。这种情况往往会突然出现，而且对工程十分有害。沙土流面上的坍塌或房屋基础的损坏。

（3）潜蚀

在水流和水流的作用下，将土体中的微粒冲出，将其冲刷掉，造成土体的崩塌、力学腐蚀。人工制造的这个现象也被称作“管道”。地下水会使土壤中的可溶盐溶化，从而使土壤粒子与土体的结合失去作用。

（二）地基土承载力

地基承载力，地基承载力是指地基承受荷载的能力。其极限承载力是承载地基在发生剪切破坏时的荷载强度

1 地基破坏的模式与特征

地基受力的影响，其破坏形式可归纳为：

在稠密的沙土、坚硬的土层中，土壤强度高，基础厚度浅，S-P曲线刚出现时接近于一条直线，随后下沉迅速增大，两边土层升高。基础较软，深度较大；S-P曲线初始为非线性，无显著压迹；在软粘土基础上，有一定的剪力作用；在软弱土壤或深层基础上，存在着大量的松软、深度大、承重板近乎竖向切开、两边不凸出的情况。

2.影响承载力大小的因素

基础的承载量受多种影响，其中最重要的是土壤的来源和堆存时间。冲淤土壤的能力比坡面大，而风化土壤的能力最弱；相似的泥土累积时间愈久，其承受能力愈强。在荷载作用下，地基的物理机械性能是最主要的影响因子。地下水对基坑的承载力有较大的影响，当地下水升高时，地基土会因地面沉降而浮起，使土壤的水分含量增大，从而使基础的承载力下降，尤其是在黄土或坍塌时。

3.地基承载力特征值的确定

在保证基础稳定性的前提下，将建筑物的承载力特性设定在容许范围内，即基础承载力特性，其特性的大小由以下两个因素决定：一是具有足够的强度安全性；二是基础的位移不能超过允许的范围。

三、深基坑工程地下水控制的处理方法

由于地下水的存在对深基坑施工有较大的负面影响，因而现阶段在施工期间，通常需要将施工环境维持在一个相对较为干燥的环境当中。对地下水的控制施工技术主要包括以下几种：

（1）集水井的控制技术。当深基坑上部存在含水层时，应对含水层的含水量以及围岩情况等进行详细勘察。当含水层存在的时间相对较长、水体较小，而其围岩的硬度高、密度大、不易渗透时，则可不采取排水措施，但应对其水体以及围岩的变化进行密切观察。而当含水层的形成时间较短、水体较大，而其围岩的硬度较低、粒子密度较小、渗透明显时，则应采取集水井的方式，对其水体进行排出，保障深基坑的施工安全。

（2）潜水水体的控制技术。根据资料显示，潜水水体通常存在于粉砂层当中，因此其渗透性相对较强，对深基坑的施工有着一定程度的影响。通常采用多点浅井或者帷幕注浆法进行排水隔水。在采用帷幕注浆法进行隔水时，其帷幕的高度应根据实际施工而定，既可选择达到深层隔水岩层当中，也可选择帷幕深度超过深基坑，且保证水体流动不足以对施工产生不良影响。而井点降水则是在施工现场当中，根据设计要求选择单个或者多个井点，对地下水进行排出，使其水位达到低于地表十五米的范围，从而能够有效的避免水体渗透，并能够在一定程度上提高围岩的硬度。

（3）承压水体的控制技术。在处理的过程中，常用的施工技术主要有阻隔水体渗透、降低水体压力以及封底三类。第一，阻隔水体渗透。承压水体由于其水压较大，因而在施工的过程中，其渗透作用明显增强。当深基坑的施工距离承压水体较远时，通常采用连续墙等控制技术，将连续的墙体打过承压水体，并进入硬度以及密度相对较大的岩层当中，从而能够阻碍承压水体与深基坑工程之间的联系，之后再使用排水设备等方式，将承压水体排出。第二，当承压水体的上覆岩层不足以抵御水体压力而对深基坑底部有渗透危险，且由于地质条件等限制不适用阻隔水体的方法时，则需要采用技术手段，将水体的压力降低到安全标准。在降压的过程中，应首先对深基坑底部的岩层情况进行分析，对其承压进行精确的计算，使得水体压力得到释放之后，不足以渗透到深基坑底部。第三，封底技术的使用一般运用搅拌桩进行，常用的搅拌桩有水泥桩、高压旋喷桩等。将其安装到深基坑下部岩层之后，则将会提高岩层的抗剪切强度，从而能够达到抵御承压水体渗透的作用。

四、防治地下水对地基土承载力的工程措施

但由于地下水位对基础的承载力有较大的影响，往往难以与现实相适应，应从多个角度进行治理，既要从观念上了解其危害性，又要强化监督，做好勘察设计和施工工作。对各个环节的防渗工作进行竣工，保证工程的质量与安全。

（一）降水

从总体上看，基坑的降水可以分为集水明排水和井点排水两种。其中集水明排是在坑洞底部设一口集水井，再利用排水管将每一口水井连接起来，使地下水在地心引力的作用下进入井内排放。这种方法操作起来比较方便，但在大流量的时候，很容易发生滑坡和流沙。轻井点降水是一种井点降水，它要求在基坑四周铺设一排小直径的井筒，并在地面上安装一台泵进行抽水。

（二）隔水

由于地下水位的降低会对周边建筑产生一定的影响，因此必须采用隔水帷幕来控制地下水位。所谓的隔水帘，就是一种类似于幕墙的防渗系统，可以起到隔断和减缓基坑内外的渗透作用。

（三）回灌

回灌技术是一种较好的控制地下水的方法，它可以减少基坑对周边环境的影响，从而达到补充地下水、稳定地下水位、防止地表塌陷等灾害的目的。回灌是指利用井内的管道将地表水注入目标地层，使地下水维持在一个稳定的水平。砂沟回灌、井点回灌是当前工程应用最广泛的技术。井点回灌就是将井点布置在基坑附近，或围绕着需要防护的建筑，将井内的水直接抽入井中，这样可以减少被保护地区的地下水流失。

五、总结：

地基土的承载力不是一个定值，明显受到地下水的影响。这种影响与地基土的种类和层次分布有关，地下水的层数及其性质，基础的埋置位置以及他们之间的相互关系密切相关。地下水对地基土承载力的影响，主要是通过对地基土容重的影响而造成的。

参考文献：

[1]李丽好. 地基与基础工程地下水处理探讨.市政工程,2022-09.

[2]崔涛. 基坑地下水处理及应用探讨.市政工程,2022-09.