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摘要:地下水是影响工程建设的重要问题,解决不好极有可能造成严重的工程事故。在工程设计与施工过程中,必须对当地的水文地质进行整体、全面的研究,对地下水的作用与影响全面了解,在对地下水类型、埋藏条件和活动规律全面掌握,对工程施工采取针对性的措施,确保工程正常施工。鉴于此,本文对地下水对建筑工程的不利影响和防治措施进行了分析探讨,仅供参考。
关键词:地下水;建筑工程;影响;措施
一、地下水水质分析
地下水是一种复杂的溶液,有气体、离子、胶体物质及有机物质等各种化学成分,这些成分会与岩土体发生溶滤、浓缩、脱碳酸、脱硫酸、阳离子交替吸附和混合等物理化学生物作用,使地下水具有一定的侵蚀性,含有氢离子的酸性矿坑水、硫化氢水和碳酸矿水的侵蚀性最强;地下水受补排方式及外界环境的影响,水中化学成分的含量不一,侵蚀能力也有所不同,会引起建筑基础不同程度的破坏。
二、地下水对于工程施工的影响分析
随着地下水位的上升,地基土体压缩性增大、土质软化、地基沉降问题愈加严重,随着地下水位的下降,周围土层会出现固结沉降的问题,轻则导致地下管线出现沉降,重则导致建筑物下部的土体被掏空,严重威胁着建筑物使用的安全性。
地下水存在有其客观性,伴随建筑工程的始终,这也决定了地下水作用的长期性。在建筑工程中,地下水的研究仍以饱水带含水系统和重力水为主。考虑地下水的复杂性,兼顾非饱水带、重力水、弱透水层和隔水层的研究,另外土体微结构中地下水作用特性也是重要的研究内容。
而地下水渗流破坏问题也是普遍存在的,其中尤以流砂现象更为常见,由于水流方向与动力水方向是一致的,如果渗流从上到下流下,这无疑会增加土颗粒压力,给工程施工造成不良的影响。此外,地下水对于建筑物也会产生一定的侵蚀性,这包括分解性侵蚀、结晶性侵蚀以及复合性侵蚀等,侵蚀问题的存在会导致一些作业无法顺利进行,也会使部分工程材料直接暴露在地下水环境下,加速了材料的腐蚀速度,影响建筑结构的质量。且在低温因素的影响下,部分地下水会形成冻土,一些细粒涂层在冻结时,体积会膨胀,出现冻胀问题。随着气温的回暖,土中水量增加,强度降低,会导致建筑物出现不均匀沉降,或者引发开裂问题。
三、建筑工程防治地下水的措施
1、加强对建筑基础的控制
基础是建筑物底部结构,传递上部荷载。类型有浅基础和深基础,实际工程如何选择需根据建筑场地地质条件而定,其中水文地质条件是主要影响因素之一。基础的材料有钢筋混凝土、石料、砂浆等,材料性质决定基础特性,为确保建筑物安全性,避免建筑场区地下水侵蚀性水质对基础材料产生腐蚀和破坏,要求基础材料有足够的强度和耐久性。基础埋置深度要依据场地工程地质条件,尽量浅埋,选择适宜的岩土体作持力层;要考虑水文地质条件,尽量做在地下水位以上,如果不行,须做好排水措施。
2、制定技术对策
技术对策就是采用相关的工程技术手段来解决这些问题,如降低地下水位,采用适宜的施工工法,但是无论采取何种方式,本质都是相同的,如果可以实现地下水与岩土固相结构的相互作用,即可有效解决地下水的影响问题。
一般情况下,我们可以采取几种方式:
1)堵和截:该种方法可以从本质上隔断地下水补给,对地下水的流动设置好障碍,具体方式可以采取打板桩、设置止水帷幕的方式,为工程的施工提供保证,便于后续施工工作的顺利进行。2)排与降:排就是将地下水直接排放到施工作业范围之外,降就是让高水位降低到降水漏斗范围,采用该种方式可以降低岩土三相结构的液态比例,为后续的施工提供方便。3)保留法:如果某些技术方法成本偏高时,可以采用保留处理法,将地下水保留,采取换新或者开发的方式来解决。4)更换固结法:更换法就是利用更换的新土来减缓地下水的流动速度,促使其与新岩土结合,固结法则是利用冷冻等方式来加速岩土的固化,解决地下水的流动性问题。
四、工程实例
某工程的基坑开挖宽度是9m,埋深为22m,壁厚为0.20m,壁板的厚度为0.5m,经过施工现场的地质勘查,基坑土层总共有三层,第一层为杂填层,厚度约为2.2m,主要成分是粉土和碎石,土质较松散,含水量不高,第二层是粉土厚度达到约21m,主要成分是黏土和细沙等,土质较密,含水适中,该层厚度较大,基坑的基础支撑力比较强。第三层是砂薄层,主要成分是砂土,顶板埋深小于19-22m范围内,底板埋深在29-36m范围内,本层属于基坑的底层,对基坑的施工影响较大,所以要进行降水处理,根据施工经验,结合现场地质情况,确定采用深井井点降水法对基坑进行降水处理。
根据技术规范进行计算后,在基坑的中线位置布置三个1.6m的井径,降水井点间隔距离为8m,钻孔时将孔深控制在20m范围内,井孔垂直度要在0-1%范围内,要保证孔径上下一致,将孔径内的泥浆稀释到约1.05,用砂料填井管和井壁,保证填罐量在设计基础95%以上,高度要达到设计标准,护口管在进行埋设时要将管外密封严实,护口管埋设在土层中要设置明显标志,并采取相应措施进行保护,防止杂物落入,成井后,通过污水泵将污水抽净,确保井内的含砂量达到要求,施工过程中要做好施工记录,使用完泥浆池后要及时进行回填,并且要彻底进行洗井。
要求基坑边底出的标高要高于降水面200mm,所以基坑边的降水面标高为-5m,按照4.3m的规格和L/10的降落坡度进行计算,降水面标高和井点降水标高的差值是0.43m,潜水泵的高度为0.4m,设置下方卵石的厚度为170mm,所以该工程的井点下沉的深度为6m。
该工程使用的降水过滤器的规格是厚为2.5m,长度为1.2m,直径为350mm的钢板制成,在其底部0.8m内,钻入直径长度为4mm的孔洞,每个孔洞间距应为40mm。外边设置三层铁窗纱,用铅丝进行固定,在上部设置阀兰盘和止水带,顶部的高度设置-4.3m。
具体的施工工艺:首先进行挖土工作,进行到-3.2m时,在降水井点处设置直径长度为1.5m的木板垫圈,并在垫圈上铺满红砖,竖向每隔900mm设置木板垫圈,主要是防止井壁整体下沉。然后通过潜水泵进行抽水,人工进行挖土,在降水井点达到深度为-6m时,停止沉井,在井底底部设置卵石,并将过滤器设置在沉井底部,并在周围设置卵石,然后通过潜水泵和过滤器的连通将基坑内多余的水抽出,直到达到良好地下水位为止,当混凝土的强度达到工程设计要求的75%后,需要及时对降水井点采取封闭措施,主要通过橡胶皮垫进行封闭,在皮垫的基础上做4mm钢板覆盖,最后用螺栓进行固定。
降低地下水位后会使土壤固结,从而影响到抽水效率,另外还会产生地下沉降的影响,为了解决这一问题,一般采取回罐井点的方法进行防治,主要是通过抽水存在的范围内设置一排钻孔,并做好水位勘察,如果周边建筑物出现沉降过大时,要及时通过钻孔进行灌水,保证地下水位保持不变维持工程的稳定性。
结束语
地下水对于工程施工的影响是非常严重的,在社会的发展下,人们对于工程施工提出了更为严格的要求,为了解决地下水对工程施工造成的影响,需要从多个方面着手,完善管理政策,从技术方面下功夫,将地下水对于工程施工的影响减小到最低。
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