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      地下水對(duì)巖土工程的危害及預(yù)防措施

      2016-05-30 10:58:00譚曉東
      文化產(chǎn)業(yè) 2016年4期
      關(guān)鍵詞:動(dòng)水水文地質(zhì)巖土

      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(zhì)。巖土工程容易受地下水的影響,部分施工單位對(duì)地下水問(wèn)題并不重視,從而為巖土工程埋下了安全隱患。結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn),在本文中分析了地下水對(duì)巖土工程的危害以及防治措施,供有關(guān)人員參考借鑒。

      關(guān)鍵詞:地下水;巖土工程;防治措施

      地下水長(zhǎng)時(shí)間浸泡巖土地基將嚴(yán)重降低地基的強(qiáng)度,進(jìn)而危害地表建筑物的安全,極有可能引發(fā)建筑物塌陷事故,造成經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡??v觀國(guó)內(nèi)巖土工程施工狀況,發(fā)現(xiàn)不少施工單位并不重視水文地質(zhì)勘察工作,部分施工單位雖然在開工前開展了水文地質(zhì)勘察工作,然而由于勘察工作沒(méi)有把握重點(diǎn)、工作人員不認(rèn)真等因素的影響,實(shí)際勘察質(zhì)量較差,致使巖土施工中水文地質(zhì)問(wèn)題頻頻出現(xiàn),既延誤了施工工期、又增加了建設(shè)成本。

      一、地下水種類

      為了確保巖土工程的施工質(zhì)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(jìn)行地下水分類。由水汽凝結(jié)而成的地下水被稱作凝結(jié)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(qū)土層中會(huì)滲入海水,海水進(jìn)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(yùn)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(tài)水等。也可以依照水礦化程度的不同進(jìn)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(guò)程中要注意甄別,注意分析施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際水文地質(zhì)情況[1]。

      二、地下水對(duì)巖土工程的危害

      (一)地下水動(dòng)水造成的危害

      地下水動(dòng)水在無(wú)外力作用的情況下,壓力變化較小、處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。在巖土工程開工后,施工工作會(huì)引起地下水動(dòng)水壓力的變化?,F(xiàn)階段,基坑地基是巖土工程中最常見(jiàn)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(huì)通過(guò)基坑傳導(dǎo)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(dòng)水壓力急劇增大后,基坑底板會(huì)受到動(dòng)水壓力的持續(xù)擠壓。經(jīng)驗(yàn)表明,如果擠壓力度過(guò)大或者延續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),則基坑可能會(huì)發(fā)生流沙以及動(dòng)水噴涌現(xiàn)象,從而嚴(yán)重降低建筑物的穩(wěn)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(zhì)較為穩(wěn)定、不易受到外力的作用,理想狀態(tài)下的地下水水位幾乎不會(huì)發(fā)生變化。近年來(lái),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(lái)愈大,不少地區(qū)的地下水水位下降明顯、枯竭風(fēng)險(xiǎn)極大。受各種不良因素的影響,許多地區(qū)的地下水水位呈現(xiàn)出異常的變化趨勢(shì),給水文地質(zhì)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(qū)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(nóng)業(yè)工作。潛水位大幅上升會(huì)破壞巖體結(jié)構(gòu),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(fā)生幾率。潛水位上升對(duì)巖土工程的直接影響是會(huì)引發(fā)地基充水現(xiàn)象,地下水中的礦物質(zhì)與鋼筋等材料發(fā)生反應(yīng),致使地基穩(wěn)定性嚴(yán)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(huì)在地下水位下降后自動(dòng)補(bǔ)給,在干旱地區(qū)或者少雨時(shí)節(jié),地下水自動(dòng)補(bǔ)給能能力非常有限,從而導(dǎo)致地下水水位下降,可能引發(fā)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(qū)的地下水偏酸性,從而容易侵蝕巖土工程地基、嚴(yán)重降低地基的強(qiáng)度。在過(guò)去,國(guó)內(nèi)便發(fā)生過(guò)地下水侵蝕地基導(dǎo)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(dòng)的嚴(yán)重影響,水力動(dòng)態(tài)平衡體系會(huì)被破壞,地下水流動(dòng)性顯著增強(qiáng)、動(dòng)水壓力大幅增大致使地下水進(jìn)入地基并侵蝕地基。某些情況下,動(dòng)水壓力短時(shí)急劇上升會(huì)直接導(dǎo)致地基塌陷,進(jìn)而造成經(jīng)濟(jì)損失甚至是人員傷亡。

      三、如何消除地下水對(duì)巖土工程造成的危害

      (一)井點(diǎn)降水法

      大量事實(shí)表明,井點(diǎn)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(diǎn)降水法是一種較為傳統(tǒng)常規(guī)的施工方法,因其具有施工工序簡(jiǎn)單、建設(shè)成本不高等優(yōu)勢(shì)而受到了巖土工程施工人員的歡迎。井點(diǎn)降水法的主要內(nèi)容是在沿途工程施工中,在施工現(xiàn)場(chǎng)預(yù)埋一些管道。管道的大小以及數(shù)量需要結(jié)合工程現(xiàn)有資源、地下水水量等因素加以考慮。

      通過(guò)在施工現(xiàn)場(chǎng)預(yù)埋管道,能夠有效地降低地下水水位,確保地下水不會(huì)進(jìn)入地基內(nèi)部,從而確保地基的安全與穩(wěn)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(zhì)達(dá)標(biāo)的施工人員負(fù)責(zé),在施工前做好管道材料質(zhì)量控制工作,施工中做好施工監(jiān)督管理工作,如此方能最大程度地保障井點(diǎn)降水法的應(yīng)用效果。

      (二)集水井明排法

      為了防止地下水進(jìn)入基坑內(nèi)部,可以采用集水井明排法處理地下水位過(guò)高的情況。施工人可以在地下水水位過(guò)高的區(qū)域設(shè)置一定數(shù)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(zhì)量。就目前狀況而言,明溝排水法是應(yīng)用范圍最廣、成本相對(duì)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(yīng)當(dāng)結(jié)合施工實(shí)際情況與城市排水系統(tǒng)功能特點(diǎn)等因素來(lái)選擇最合適的排水方案。

      (三)設(shè)置帷幕法

      設(shè)置帷幕法涉及多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域、難度頗高,應(yīng)用條件也比較苛刻單一。設(shè)置帷幕法的主要工作內(nèi)容是將符合相關(guān)要求的介質(zhì)設(shè)置在合適的區(qū)域,從而實(shí)現(xiàn)阻止地下水滲入的目的。通常情況下,如果施工區(qū)域地下水儲(chǔ)量較大,而巖土工程建設(shè)工期又較為緊張,則最好采用井點(diǎn)降水法或者明溝排水法等常規(guī)方法,不推薦應(yīng)用設(shè)置帷幕法[3]。

      (四)開展水文地質(zhì)勘察工作

      為了有效消除地下水問(wèn)題對(duì)巖土工程造成的危害,在施工前必須要做好水文地質(zhì)勘察工作。勘察人員需要獲取施工地區(qū)諸如歷史水位、年降水量、蒸發(fā)量以及地下水補(bǔ)給條件等資料。應(yīng)當(dāng)通過(guò)勘察工作全面了解含水層的埋深、分布位置、水位、動(dòng)水壓力等關(guān)鍵數(shù)據(jù),做好書面資料保存工作,預(yù)測(cè)地下水水位在施工工期內(nèi)的變化趨勢(shì)。

      (五)做好靜水位測(cè)量工作

      水文地質(zhì)勘察人員應(yīng)當(dāng)在全面詳盡分析各類勘察數(shù)據(jù)后,制定地下水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方案,從而為巖土工程施工單位提供客觀的參考依據(jù),以便施工單位能夠科學(xué)地調(diào)整施工方法并配合勘察部門的各項(xiàng)工作。必須嚴(yán)格控制靜水位測(cè)量工作的質(zhì)量,在靜水位測(cè)量工作中,要制定合理的測(cè)量時(shí)間表,測(cè)量人員的各類工作必須嚴(yán)格遵循相關(guān)的技術(shù)規(guī)范與測(cè)量原則。

      在工程前期勘測(cè)完畢后,需要再次開展靜水位測(cè)量工作。需要指出的是,必須控制測(cè)量管布置工作的質(zhì)量,應(yīng)當(dāng)在含水層20厘米處放置測(cè)水管,如此方能確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

      (六)開展水理性質(zhì)分析工作

      應(yīng)當(dāng)開展質(zhì)量合格的水理性質(zhì)分析工作。地下水與巖層發(fā)生作用,巖土受到應(yīng)力后土層性質(zhì)會(huì)發(fā)生相應(yīng)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(zhì)會(huì)發(fā)生改變。水理性質(zhì)分析工作中,勘察人員要了解施工地區(qū)的地形地貌、水文氣象以及地質(zhì)環(huán)境等自然條件。

      在針對(duì)地下水的分析工作中,應(yīng)當(dāng)采用抽樣檢測(cè)的方法以分析地下水的化學(xué)性質(zhì)。如果發(fā)現(xiàn)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(shí)向施工單位遞交地下水檢驗(yàn)報(bào)告,與施工單位一同研究合理的地下水水質(zhì)改善以及風(fēng)險(xiǎn)控制方案。

      (七)提高各工作人員的綜合素質(zhì)

      無(wú)論是何種工作,在其中發(fā)揮最關(guān)鍵作用的因素是“人才”,水文地質(zhì)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(zhì)。對(duì)于巖土工程施工人員而言,施工單位可以通過(guò)定期舉辦行業(yè)專家講座以及組織專業(yè)技能培訓(xùn)活動(dòng)等形式來(lái)切實(shí)強(qiáng)化施工人員的專業(yè)能力,注意向施工人員普及水文地質(zhì)知識(shí),促使施工人員意識(shí)到地下水問(wèn)題的巨大危害。

      勘察單位應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)水文地質(zhì)勘察人員的理論知識(shí)儲(chǔ)備、要求勘察人員多實(shí)踐、多總結(jié),在勘察工作中確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與客觀性。制定嚴(yán)格合理的獎(jiǎng)罰機(jī)制,及時(shí)表彰在勘察工作中兢兢業(yè)業(yè)、恪守職責(zé)的勘察人員,處分態(tài)度散漫、懶惰瀆職的人員,如此能夠有效地激發(fā)勘察人員的工作積極性、遏止不良現(xiàn)象的發(fā)生[4]。

      四、結(jié)語(yǔ)

      地下水問(wèn)題對(duì)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(guān)作業(yè)人員應(yīng)當(dāng)積極學(xué)習(xí)先進(jìn)的科學(xué)知識(shí)、善于總結(jié)借鑒優(yōu)秀的工作經(jīng)驗(yàn),在實(shí)際工作中保持認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度、依照技術(shù)規(guī)范與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)行事,如此方能有效地保障巖土工程的施工質(zhì)量。

      參考文獻(xiàn):

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

      [2]石廣平.水文地質(zhì)在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用[J].科技與企業(yè).2012(06).

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

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

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