地下水對地基土承載能力影響研究

帥鵬冀

摘 要：在地基基礎等基礎施工中，地下水是影響地基穩定的重要因素，也是最活躍的因素之一。工程建筑的基礎承載力是否滿足設計要求，是保證建筑物質量的首要條件。地下水對地基承載力的影響主要是地下水改變地基土的容重，從而降低了地基土的承載力。當地基土具有較強透水性或淺層地基土密實度小時，更易造成地下水流對地基的沖刷，明顯改變地基的承載能力。本文針對地下水對地基土的不良影響，分析了地下水對地基土承載力影響的內在因素，并通過計算分析，給出了地基土計算時應考慮的參數和因素，，同時，給出了建設工程實施時提高地基承載力的重要方法和對策，以提高建設工程的質量和構筑物的穩定性。

關鍵詞：地下水;地基土;承載;措施

一、緒論

這些年，隨著我國大規模的土建工程的建設，建設工程帶來的工程隱患和事故也越來越多，由于地基基礎工程引起的工程事故也逐漸增多。地基變形、基礎下降失穩、軟弱地基、地基滲流、土坡滑移、軟弱地基和不良地基造成的事故也越來越多，而其中地下水是造成這些地基基礎發生變化的主要原因之一，尤其是對地基土的影響造成十分大的影響。

二、地下水與地基土承載力概述

（一）地下水。地下水是存在與地表下面土和巖石的孔隙、裂隙或溶洞中的水。

一般有地下水的構筑物的地基，如果地下水水位深，對地基的穩定性沒有影響，如果地下水位高，則會對地基土的穩定性產生不同程度的影響。由于地下水的存在，給地基基礎的設計和施工帶來隱患，例如對土地基的滲透或沖擊，導致地基基礎不均勻沉降，導致建筑物的下降和傾斜，甚至倒塌。地下水位的變化，往往對建筑物產生許多不利影響，基礎設置越深，因地下水及其變化對建筑物造成的不均勻沉降越明顯

（二）地基土承載力

1. 地基破壞的模式與特征。地基破壞主要是由于基礎下持力層抗剪強度不夠，土體產生剪切破壞所致，地基的破壞模式可分為：整體破壞，多存在于密實砂土和堅硬粘土的地基結構中，具有土質堅實，基礎埋深淺，S-P曲線開始近直線，隨后沉降陡增，兩側土體隆起，具有松軟地基，埋深較大;S-P曲線開始就是非線性，沒有明顯的驟降段;局部剪切破壞，存在于土質較軟的地基中;沖剪破壞多存在與軟粘土或深埋形式的地基中，具有松軟地基，埋深較大;荷載板幾乎垂直下切，兩側無土體隆起。

2.影響承載力大小的因素。地基的承載力與很多因素有關，主要包體現在地基土的成因與堆積年代。沖積與洪積土的承載力比坡積土大，風積土的最小;同類土堆積年代越久，地基承載力越高。影響承載力大小的最重要因素是地基土的物理力學性質。地下水對地基土的承載力影響很大，地下水上升，地基土受地下水的浮托作用，含水量增高，地基承載力降低，尤其在濕陷性黃土、膨脹土的地基情況下，更加嚴重。

3.地基承載力特征值的確定。在保證地基穩定的條件下，使建筑物的沉降不超過允許值的地基承載力，稱為地基承載力特征值，地基承載力特征值的確定取決于兩個條件：一是要有一定的強度安全儲備;二是地基變形不應大于相應的允許值。

三、防治地下水對地基土承載力的工程措施

由于地下水對地基土的承載能力影響大，地基設計有時很難符合實際的情況，因此，要多方面防治地下水對地基穩定性帶來的危害，不僅要在思想上認識地下水的危害，同時要加強監管，做好勘測、設計、施工。驗收各階段地下水防治工作，確保施工質量和安全。

（一）水文地質勘測。詳盡了解最高地下水位的標高、類型、補給來源、水質、流量、流向、滲透系數、壓力以及歷年氣候變化情況、降水量、蒸發量及地層凍結深度等技術指標，這是合理確定工程防水標高、防護要求與地下水防止措施的前提與保證。

（二）具有降水和排水功能。在基坑周圍設置排水溝及集水井，用抽水設備不斷將基坑中的滲水排除，疏干開挖土方及基礎施工的作業面，隨排隨挖，采用人工強制降低施工面地下水位，常用的降水方法有輕型井點降水、噴射井點降水、電滲井點降水等，應根據含水層特性、滲透系數、降水要求等確定。

（三）地基結構設計有防水措施。根據防護要求、使用功能結合工程地質和水文地質條件等因素綜合確定，能短的不長、能整的不散，避免結構突變，盡量使結構選型規則、整齊，借以提升結構的整體剛度。結構設計中要盡量減少裂縫開展及變形縫的設置。后澆帶與構造節點的防水宜優先采用復合式防水設計，如中埋式止水帶與外貼防水層復合使用;中埋式止水帶與遇水膨脹橡膠條、嵌逢材料復合使用等。避免設計上“強度越高越好”的錯誤觀念宜優先采用水化熱小的礦渣水泥。

（四）具有支護與隔水功能。支護結構不僅能承受基坑開挖卸載所產生的土壓力，而且能夠有效的承擔動水壓力，起到阻隔地下水的作用。其中地下連續墻在軟土層大基坑開挖中應用最為廣泛。地下連續墻是在泥漿護壁的條件下分槽段構筑的鋼筋混凝土墻體，其剛度大，止水效果好，并且可以作為擬建主體結構的外墻，可取得較好的經濟效益。內撐式支護、水泥土重力擋墻支護、土釘支護、鋼板樁支護、錨桿支護、噴射混凝土支護等也都能起到相應的支護隔水功能。

（五）具有抗浮功能。主體工程采用天然地基時，單層地下室或裙房地下室可采用加大恒載抗浮。大空間、大面積的單層地下室亦可采用抗浮錨樁協助抗浮。

（六）采用特殊施工工藝。凍結法是利用人工制冷技術對地層土體進行加固支護的一種施工方法。1862年英國首先利用人工地層凍結技術成功地進行了深基坑開挖圍護，我國的基坑及地下工程建設中也較多采用凍結法。凍結法以氨水為制冷劑以鹽水作為冷媒劑，通過人工制冷的方法實現施工面內地下水凍結，不僅具有適應性強、隔水效果好、干作業、無污染無噪音等優點，而且其經濟效益也是不容忽視的。一般認為，當基坑深度小于7m時，凍結法在經濟上不合算，當基坑深度大于l0m時，凍結法在經濟上顯示出優越性。

（七）設置沉降預警機制。應根據水準點用精密水準儀定期進行水準測量，測出觀測點的高程，從而計算其下沉量。水準點是測量觀測點沉降量的高程控制點，應經常檢測水準點高程有無變動。觀測應在成像清晰、穩定的時間內進行，同時應盡量在不轉站的情況下測出各觀測點的高程，以便保證精度。前后視觀測用同一根水準尺，水準尺離儀器的距離不應超過50m，并用皮尺丈量，使之大致相等。當建筑觀測過程中發生下列情況之一時，應及時增加觀測次數或調整觀測方案。變形量或變形速率出現異常變化，變形量達到或超出預警值，預警值一般取允許變形值的60%。

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