浅议地下水问题在岩土工程勘察中的重要性

摘要：岩土工程勘察的主要目的是为设计、施工提供地质勘察成果及各项工程参数，其成果质量将直接影响建设项目的工程安全和工程造价。为提高岩土工程勘察质量，在岩土工程勘察中不仅要求查明与岩土工程有关的水文地质问题，评价地下水对岩土体和建筑物的作用及其影响，更要提出预防及治理措施的建议，为设计和施工提供必要的水文地质资料，以消除或减少地下水对岩土工程的危害。本文简要阐述了水文地质问题在岩土工程勘察中的重要性。

关键词：岩土工程勘察；地下水危害；抗浮设防水位

基本概念

在二十一世纪之前，或者更早一点的九十年代之前，在工程界，对于“抗浮”及“抗浮设防”没有提到重要的议事日程，也就是没有普遍提到或者引起足够的重视，那个时候，在工程界注意得多的是地下水的“静水压力”、“动水压力”、“动态变化”等等。1998年12月11日，1999年5月1日起实施的《水文基本术语和符号标准》（GB/T50095-98）以及1998年12月11日，1999年6月1日起实施的《岩土工程基本术语标准》（GB/T50279-98）均没有给出“抗浮”、“抗浮水位”或者“抗浮设防水位”的定义。随着城市的高速发展，特别是上世纪八十年代后期以来，城市的高层建筑及超高层建筑的大量兴建，地下室及超深地下室，纯地下室及地下广场等，地下水的赋存和渗流形态对基础工程的影响日渐突出。地下水的抗浮设防水位成为了一个重要的议题。2000年以后的相关的工程建筑领域的规范都不避抗浮这个课题，均都对抗浮设防水位作出了相应的规定。

1、岩土工程勘察

1.1确定勘察方案时选择的建筑条件有：

（1）地理位置（2）建筑特性、结构特性与基低荷载

岩土工程在不同领域有着不同的作用。作为建筑物地基时起着其上结构和各种荷载的支撑于传力的作用；作为地下工程，其周围岩土体通过围岩对建筑物起着施力的作用等。

岩土工程勘察工作就是运用各种勘察手段和技术方法有效查明建筑场地的工程地质条件，分析可能出现的岩土工程问题，对场地地基的稳定性和适宜性作出评价，为工程规划、设计、施工和正常使用提供可靠的地质依据，从而利用有利的自然条件避开或改造其不利因素，进而保证工程的安全稳定、经济合理和正常使用。

其基本任务是：

1）场地稳定性的评价。即查明建筑场地的工程质量条件，指出场地内不良地质作用的发育情况及其对工程建筑的影响。

2）查明工程范围内土体的分布、性状和地下水的活动条件，提供设计、施工和治理所需的地质资料和技术参数。

3）分析研究施工过程可能出现得岩土工程问题，并依此提出对应的措施和合理的施工方法建议。

4）对建筑地基做出评价，并对基础方案、岩土加固与改良方案及其他地基设计方案。

5）预测工程施工和运行过程中可能出现的问题，并提出保护措施的建议。

6）为现有工程安全性评价，拟建工程为现有工程的影响和事故工程的调查分析提供依据。7）指导岩土工程营运过程和使用工程的长期预测，如建筑物的沉降与变形等工作。

岩土工程勘察的方法简单分为：工程地质测绘和调查、勘探与取样、原位测试与室内试验、现场检验与检测、勘察资料的室内整理等。

2、岩土勘察中常遇到的问题

地下水对岩土工程的影响，主要是由于地下水位的变化和水压的变化所引起的。其中，水位的变化主要表现为上升、下降和水位的频繁升降。水位的变化有可能会对建筑物产生破坏，导致岩土发生变形。此外，人们在建筑工程施工中，可能会改变地下水的天然动力平衡条件，对建筑工程产生严重的危害，比如发生流沙、管涌、基坑突涌等现象，对工程造成严重的影响，影响建筑工程的质量。

地下水危害分为：①水位上升引起的岩土工程危害；②地下水位下降引起的岩土工程危害；③地下水频繁升降对岩土工程造成的危害；④地下水腐蚀性对建筑物的危害等。

地下水位上升。水位上升会对建筑工程产生很多的不利影响，比如，降低建筑工程的地基承载力、加剧砂土液化、使土壤发生变形，出现沼泽化现象等。同时，地下水位上升还会使岩土发生变形。

地下水位下降。同水位上升一样，地下水水位下降也会对建筑工程产生不利影响，如引起地面下沉、地表塌陷、海水渗透、地面裂缝等问题。这些问题会严重影响建筑物，对其产生很多的不利影响。

地下水的腐蚀性：地下水化学成分腐蚀建筑物。化学成分含量过高，地下水便会腐蚀混凝土、管道、可溶性石材、钢铁构件等等。地下水或者土壤中的盐类腐蚀建筑物。地下水或者土壤中的盐类会加快混凝土在腐蚀介质中的腐蚀速度，使建筑物的使用寿命缩短。地下水的二氧化硫腐蚀建筑物。如果地下水的二氧化硫含量过高，对建筑物会有很大的危害性。如果地下水位较高，地下水的二氧化硫含量高，建筑物长时间处于腐蚀的环境之中，必然影响建筑物的稳定性和持久性。

防治措施：降低、防治地下水对建筑物的腐蚀需要采取多种措施。需要防治地下水污染，减少工业污染物的排放和生活污水的排放，对工业污染物进行合理的回收和加工利用，采取恰当的措施对污水进行处理，防治地下水污染。对混凝土采取良好的防腐措施。优化混凝土的水泥品质，水泥用量和水灰比。对于受腐蚀严重的部分，利用桩基础进行防腐，同时采取适当的措施，如将沥青涂于表面，采用高分子树脂等，加强对桩身的防腐工作。

3、抗浮设防水位

抗浮水位是一个广义的，是一个“俗称”也就是人们一个习惯的叫法。抗浮设防水位是一个狭义的，是一个具有工程价值的定名也就是直接为工程服务的。一般来说，抗浮水位与抗浮设防水位，对于工程来说，应该就是一回事，也就是说是同一个概念。严格来说，抗浮水位只能是历史的最高水位，而抗浮设防水位是有条件的，对工程所用的，一定时效的最高水位。

3.1地下水设防水位的取值

鉴于抗浮设计水位的取值高低对建筑安全性和工程造价影响重大，因此，在保证建筑安全的同时，确定经济、合理的抗浮设计水位建议值尤为重要。不论是当前实施的有关国家规范，还是地方技术标准，均对建筑物抗浮验算的设计水位提出了要求，但对如何取值尚没有具体明确的规定。因为以往设防水位数值的确定均依靠工程经验，缺乏统一性和科学性，给实际工作带来很大麻烦，同时也存在安全隐患。因此，急需寻救一种合理确定设防水位的方法。

1）、进行地下水赋存状态的特征分区，建立渗流分析模型。

2）、从近50年地下水位变化历史过程，研究影响地下水位的主要因素，确定渗流计算的边界条件。

3）、通过渗流计算分析，进行地下水位及水压力的预测预报。

4、地下室抗浮评价

根据《高层建筑岩土工程勘察规范》，地下室抗浮评价应包括以下基本内容：

① 当地下水位高于地下室基础底板时，根据场地所在地貌单元、地层结构、地下水类型和地下水位变化情况，结合地下室埋深，上部荷载等情况，对地下室抗浮有关问题提出建议；

② 根据地下水类型、各层地下水位及其变化幅度和地下水补给，排泄条件等因素，对抗浮设防水位进行评价；

③ 对可能设置抗浮锚杆或抗浮桩的工程，提供相应的设计计算参数。

参考文献：

[1]黄栋声.岩土工程勘察中地下水问题的探讨[J].企业技术开发・中旬刊，2012（2）

[2]刘玉荣.岩土工程勘察中地下水问题的探讨 [J].宁夏工程技术，2006（3）

[3]李胜勇 韩华.建筑抗浮设计水位取值方法 中国安全科技学报2005年7月第15卷

[4]肖林峻 杨治英 地下结构抗浮设防水位和浮力计算 河北理工大学学报（自然科学版）2009年 11月第 31卷第 4期