地下水對地基基礎工程設計的影響

王子平 劉寶瑩

摘 ?要：建筑行業是我國的重要行業之一，并取得了重要的成績，然而，在建筑的過程中也出現過很多的建筑質量問題。然而這些問題不單單是選科上的不過關。地下水對于地基基礎工程的設計影響也是十分深遠的。給建筑行業帶來巨大的阻力。因此本文針對地下水對于地基基礎工程設計的影響進行了多方面詳細的分析。給相關行業的工作人員以幫助。在地基的設計過程中更好的減少誤差。保證建筑施工的有效進行。

關鍵詞：地下水;地基;工程設計;影響分析

近年來，隨著我國經濟的崛起，出現了大規模的基礎設施建設，因地基基礎引起的工程事故亦呈上升的趨勢。在建筑結構的設計過程中，人們普通認為最難駕馭的并不是上部結構，而是該工程的地基和基礎工程的問題。對于地基基礎設計，地下水作為最活躍的因素，是最難把握的設計要素之一。

一、地下水對地基基礎工程設計的影響

1.1地下水對基坑突涌的影響

如果基坑下面有承壓水。那么就會產生基坑突涌現象。在基坑開挖中。在承壓水含水層上的不透水層厚度降低過程中，在厚度降低到基坑土重無法支撐下方成承壓水水壓時。承壓水水壓就會破壞基坑底板。甚至會造成基坑底板裂開，并由此產生基坑突涌現象。基坑突涌現象的產生。會對基坑與基坑四周建筑造成嚴重危害，并破壞基土強度。

1.2地下水對抗浮驗算的影響

為提高我國土地資源的利用率，實現城市的可持續發展。建筑行業已經著手于對地下面積的開發，基坑開挖的深度日益加大。并朝著規模化方向發展。在面對含有大量地下水的區域時。地下水的浮力作用對地下施工、結構設計以及低下建筑產生的影響也日益顯著。如果不重視地下水的浮力作用，就會對整個地基基礎工程帶來不利影響。一方面。由于地下水會產生極大的浮力作用。會造成地下室上浮以及底板、梁、柱等出現裂縫;而另一方面。忽視地下水在巖土中的滲流特點。對于地下水浮力作用看得太重，盲目運用一些原理，這樣就會做很多的無用抗浮工作。從而導致大量工程建設資金被浪費。

1.3地下水對強夯地基穩定性的影響

如果建筑位于池塘邊。河邊以及湖邊。并且有著較厚軟弱土存在于場地上，一般會使用強夯符合地基或換填的措施。因為地下水位與地表水位有著密切的關聯，就會導致地下水位頻繁出現升降現象。如果復合地基處在范圍不斷變化的地下水位中，這時在復合地基中出現地下水位升降現象。就會因此出現巨大的動力水。并在地下水的強烈沖刷之下。復合地基中的細顆粒會出現錯位以及移動現象，大量小顆粒被沖刷走。同時，在地下水位不斷上升中，復合地基的有效重度與抗剪強度就會降低。由此導致復合地基承載力也不斷下降，在增大基礎沉降量之后，建筑就會發生下沉現象。甚至斷裂。

1.4地下水對地基的影響

一是在黃土地帶。這類地區失陷性很強。在地下水位出現上升的情況時。可溶性鹽類在巖土體中會被大量溶解。嚴重破壞黃土層中的顆粒狀架空機構。從而不斷降低黃土層的強度。而在自重壓力與附加壓力之下，會出現突陷變形，其基礎也在一定程度上出現下降現象。比如在黃土地帶的一處樓房中。施工開始之前。未能認真分析該地區地下水位的變化情況。也不能科學合理對地基進行處理。當雨季來臨時。該地區地下水位就會不斷升高，從而造成黃土層出現變形和失陷，基礎也會出現不同程度的沉降現象，甚至在個別地區。基礎下沉達25cm。

二是在土質膨脹地區。其地下水一般為滯水和上層裂隙水。在不同的季節中。該地區地下水位變化程度是不一樣的。其土層也會出現一定程度的變形和膨脹。如果地下水位變化明顯以及頻繁發生變化。這樣既提高了巖土膨脹收縮頻率。也讓其膨脹程度越來越嚴重。從而極易造成地基出現位移現象。建筑也會因此發生嚴重的變形。甚至斷裂，其危害性巨大。

三是在寒冷地區。在地下水位出現上升的情況時。因為地下水可能會被凍結。所以巖土中的水一般會發生位移現象。同時其分布也是相對集中的。并出現冰夾層以及冰錐現象。地基也會因此發生凍脹，從而造成嚴重的地面弄起現象。臺樁也會發生隆脹。比如。該地區下的某個建筑實際施工中，護樁長時間浸泡在地下水之下。等到入冬之后。因為凍脹現象嚴重而造成倒塌，護樁便失去的作用。這樣就為施工單位造成了嚴重的經濟損失。另外。雖然巖土體被凍結。但是它還是有著一定的強度與壓縮性，如果出現溫度上升的狀況。在巖土解凍之后，就會極大降低其抗壓與抗剪強度。如果巖土體水分含量較大。在其融化后粘聚力會大大降低。不足先前的十分之一。但是壓縮性卻因此增加。這樣極易導致地基

二、地下結構的抗浮問題及相關措施分析

近年來，城市高層建筑和廣場式復合體建筑群迅速發展，并帶動地下空間的利用，地下室層數增多，基礎埋深大（北京已出現地下部分埋深超過40m的建筑）對地基土的承載力和變形特性的要求相應增加，同時不可避免地涉及地下水的作用。結構復雜的廣場式建筑中的低層裙房和純地下車庫的基礎往往處于超補償狀態，基礎抗浮設計問題已成為影響結構設計和工程投資效益的難題之一，并逐步引起巖土工程師和結構工程師的重視和廣泛關注。

地下結構的抗浮設計問題首先必須確定基礎抗浮設計水位。然而，目前結構設計所遵循的有關國家標準、地方標準或技術措施中并未明確地提出建筑物抗浮驗算的設計水位取值方法，如現行的國家標準《建筑地基基礎設計規范》（GBJ7-89）;或者只是提出了可以參照勘探實測水位、近年高水位以及歷史最高水位確定基礎抗浮水位的取值原則，但在具體應用時仍存在許多實際問題。因為地下水的運動特性決定了地下水位高度的隨機動態變化特征，特別是在北京等城市化問題突出的大城市，地下水位受人類活動影響顯著，多年年均水位呈現不規則的高低變化，這就需要從本地區的水文地質背景進行研究分析和對多年地下水位動態狀況進行監測，才能合理確定基礎抗浮水位。

地下結構的抗浮措施包括：增加壓重、盲溝排水、抗拔樁和抗浮錨桿。增加壓重只有在結構自身重量與所受到的水浮力差別不大時才可行，否則從工程造價上會造成浪費，同時會以犧牲相當的地下空間為代價，真正是得不償失。

盲溝排水方法需要在地下結構下設置導濾層和排水管道，其基建投資比較可觀，同時在地下結構建成以后的整個使用期內，需要不斷地排水，長期的排水費用也很可觀。

在地基基礎設計的過程中，我們必須要思考如何更好的做好設計工作，針對目前設計過程中容易受到地下水影響的情況，設計人員要進行重點把控，盡量避免地下水對地基基礎設計造成不利影響。

參考文獻：

[1]張巖，邢晨曦，王海強。地下水上升對巖土性質的影響和評價[J].河北勘察，2015.2.

[2]劉睿，黑瑞卿，于海。地下水對地基承載力的影響研究[J].山西建筑，2016.9.

（作者單位：德州中堅基礎工程有限公司）