地下水對巖土工程的危害及預防措施

譚曉東

摘 要：巖土工程是建筑工程的重要分支，施工工作涉及巖石、土壤、地下水等物質。巖土工程容易受地下水的影響，部分施工單位對地下水問題并不重視，從而為巖土工程埋下了安全隱患。結合工作經驗，在本文中分析了地下水對巖土工程的危害以及防治措施，供有關人員參考借鑒。

關鍵詞：地下水；巖土工程；防治措施

地下水長時間浸泡巖土地基將嚴重降低地基的強度，進而危害地表建筑物的安全，極有可能引發建筑物塌陷事故，造成經濟損失與人員傷亡。縱觀國內巖土工程施工狀況，發現不少施工單位并不重視水文地質勘察工作，部分施工單位雖然在開工前開展了水文地質勘察工作，然而由于勘察工作沒有把握重點、工作人員不認真等因素的影響，實際勘察質量較差，致使巖土施工中水文地質問題頻頻出現，既延誤了施工工期、又增加了建設成本。

一、地下水種類

為了確保巖土工程的施工質量與安全，需要了解地下水的種類。通常情況下，人們依照地下水起源的不同進行地下水分類。由水汽凝結而成的地下水被稱作凝結水。如果某類地下水既不是由水汽凝成，也不是滲由入地下降水形成的，而是由巖漿中氣體冷凝形成的，則將這類地下水稱作初生水。臨海地區土層中會滲入海水，海水進入原生沉積物孔隙中形成的地下水被稱作埋藏水。

包氣帶水指的是在蘊藏在潛水面上包氣帶中的水，包氣帶中一般有毛管水、薄膜水以及氣態水等。也可以依照水礦化程度的不同進行地下水分類，這里不加贅述。某些情況下不同種類地下水處理方式需有所差異，在選擇地下水危害防治措施的過程中要注意甄別，注意分析施工現場的實際水文地質情況[1]。

二、地下水對巖土工程的危害

（一）地下水動水造成的危害

地下水動水在無外力作用的情況下，壓力變化較小、處于相對穩定的狀態。在巖土工程開工后，施工工作會引起地下水動水壓力的變化。現階段，基坑地基是巖土工程中最常見的地基形式，基坑的下挖深度較大，所以基坑通常緊臨承壓含水層，在此情形下，建筑物的重力會通過基坑傳導至承壓地下水層上，從而致使含水層壓力大幅上升。在含水層動水壓力急劇增大后，基坑底板會受到動水壓力的持續擠壓。經驗表明，如果擠壓力度過大或者延續時間過長，則基坑可能會發生流沙以及動水噴涌現象，從而嚴重降低建筑物的穩定性。

（二）地下水水位變化造成的危害

理論上講，地下水所處地層性質較為穩定、不易受到外力的作用，理想狀態下的地下水水位幾乎不會發生變化。近年來，隨著氣候條件的不斷惡化以及地下水開采工作的力度愈來愈大，不少地區的地下水水位下降明顯、枯竭風險極大。受各種不良因素的影響，許多地區的地下水水位呈現出異常的變化趨勢，給水文地質勘察工作造成了不小的困難。

地下水潛水位上升的危害較多，其中包括造成潛水位地區土壤沼澤化、鹽堿化，大幅縮減可用耕地的面積，影響周邊居民的農業工作。潛水位大幅上升會破壞巖體結構，可能造成巖體的崩解，間接增加了山體滑坡等自然事故的發生幾率。潛水位上升對巖土工程的直接影響是會引發地基充水現象，地下水中的礦物質與鋼筋等材料發生反應，致使地基穩定性嚴重下降[2]。

地下水水位下降的危害也較大。通常情況下，由于重力的作用，周邊地下水會在地下水位下降后自動補給，在干旱地區或者少雨時節，地下水自動補給能能力非常有限，從而導致地下水水位下降，可能引發地基下沉以及塌陷的事故。

（三）地下水侵蝕巖土地基

部分地區的地下水偏酸性，從而容易侵蝕巖土工程地基、嚴重降低地基的強度。在過去，國內便發生過地下水侵蝕地基導致地基脫落分層，最終造成建筑物塌陷的事故。地下水在未遭到破壞的情況下，其水力作用非常微弱，但是一旦受到人為活動的嚴重影響，水力動態平衡體系會被破壞，地下水流動性顯著增強、動水壓力大幅增大致使地下水進入地基并侵蝕地基。某些情況下，動水壓力短時急劇上升會直接導致地基塌陷，進而造成經濟損失甚至是人員傷亡。

三、如何消除地下水對巖土工程造成的危害

（一）井點降水法

大量事實表明，井點降水法在地下水危害防治的工作上能起到非常明顯的效果。井點降水法是一種較為傳統常規的施工方法，因其具有施工工序簡單、建設成本不高等優勢而受到了巖土工程施工人員的歡迎。井點降水法的主要內容是在沿途工程施工中，在施工現場預埋一些管道。管道的大小以及數量需要結合工程現有資源、地下水水量等因素加以考慮。

通過在施工現場預埋管道，能夠有效地降低地下水水位，確保地下水不會進入地基內部，從而確保地基的安全與穩定。值得注意的是，管道位置布置與管道安裝工作必須交由綜合素質達標的施工人員負責，在施工前做好管道材料質量控制工作，施工中做好施工監督管理工作，如此方能最大程度地保障井點降水法的應用效果。

（二）集水井明排法

為了防止地下水進入基坑內部，可以采用集水井明排法處理地下水位過高的情況。施工人可以在地下水水位過高的區域設置一定數量的排水管道，在排水前做好集水工作，從而保障排水工作的質量。就目前狀況而言，明溝排水法是應用范圍最廣、成本相對較低的一種排水方法。與明溝排水法有所差異的是，暗溝排水法的管理成本較低，但是施工難度較高，應當結合施工實際情況與城市排水系統功能特點等因素來選擇最合適的排水方案。

（三）設置帷幕法

設置帷幕法涉及多個技術領域、難度頗高，應用條件也比較苛刻單一。設置帷幕法的主要工作內容是將符合相關要求的介質設置在合適的區域，從而實現阻止地下水滲入的目的。通常情況下，如果施工區域地下水儲量較大，而巖土工程建設工期又較為緊張，則最好采用井點降水法或者明溝排水法等常規方法，不推薦應用設置帷幕法[3]。

（四）開展水文地質勘察工作

為了有效消除地下水問題對巖土工程造成的危害，在施工前必須要做好水文地質勘察工作。勘察人員需要獲取施工地區諸如歷史水位、年降水量、蒸發量以及地下水補給條件等資料。應當通過勘察工作全面了解含水層的埋深、分布位置、水位、動水壓力等關鍵數據，做好書面資料保存工作，預測地下水水位在施工工期內的變化趨勢。

（五）做好靜水位測量工作

水文地質勘察人員應當在全面詳盡分析各類勘察數據后，制定地下水風險評價方案，從而為巖土工程施工單位提供客觀的參考依據，以便施工單位能夠科學地調整施工方法并配合勘察部門的各項工作。必須嚴格控制靜水位測量工作的質量，在靜水位測量工作中，要制定合理的測量時間表，測量人員的各類工作必須嚴格遵循相關的技術規范與測量原則。

在工程前期勘測完畢后，需要再次開展靜水位測量工作。需要指出的是，必須控制測量管布置工作的質量，應當在含水層20厘米處放置測水管，如此方能確保數據的準確性。

（六）開展水理性質分析工作

應當開展質量合格的水理性質分析工作。地下水與巖層發生作用，巖土受到應力后土層性質會發生相應的變化，巖土的軟化性、崩解性、脹縮性以及給水性等基本性質會發生改變。水理性質分析工作中，勘察人員要了解施工地區的地形地貌、水文氣象以及地質環境等自然條件。

在針對地下水的分析工作中，應當采用抽樣檢測的方法以分析地下水的化學性質。如果發現地下水呈酸性或者堿性，則需要采取有效措施中和地下水，勘察單位需要及時向施工單位遞交地下水檢驗報告，與施工單位一同研究合理的地下水水質改善以及風險控制方案。

（七）提高各工作人員的綜合素質

無論是何種工作，在其中發揮最關鍵作用的因素是“人才”，水文地質勘察與巖土工程施工工作也不例外。所以，必須采取有效措施以提升施工人員與勘察人員的綜合素質。對于巖土工程施工人員而言，施工單位可以通過定期舉辦行業專家講座以及組織專業技能培訓活動等形式來切實強化施工人員的專業能力，注意向施工人員普及水文地質知識，促使施工人員意識到地下水問題的巨大危害。

勘察單位應當加強水文地質勘察人員的理論知識儲備、要求勘察人員多實踐、多總結，在勘察工作中確保數據的準確性與客觀性。制定嚴格合理的獎罰機制，及時表彰在勘察工作中兢兢業業、恪守職責的勘察人員，處分態度散漫、懶惰瀆職的人員，如此能夠有效地激發勘察人員的工作積極性、遏止不良現象的發生[4]。

四、結語

地下水問題對巖土工程的危害極大，所以必須要做好地下水危害防治工作。為此，有關作業人員應當積極學習先進的科學知識、善于總結借鑒優秀的工作經驗，在實際工作中保持認真嚴謹的態度、依照技術規范與行業標準行事，如此方能有效地保障巖土工程的施工質量。

參考文獻：

[1]秦琬玲.地下水對巖土工程勘察的影響及處理方法[J].中華建設.2015（05）.

[2]石廣平.水文地質在工程地質勘察中的應用[J].科技與企業.2012（06）.

[3]李能芬.工程地質勘察中水文地質問題的危害探討[J].甘肅科技.2011（12）.

[4]滕玉奎.地下水對巖土工程的影響及勘察現場需要注意事項[J].中華民居（下旬刊）.2012（12）.