地下水對(duì)基坑工程的作用
基坑在開挖過程中受到周圍土體、地表荷載和坑底承壓水的浮托力等各種荷載的作用，往往產(chǎn)生一定的變形和位移,，當(dāng)位移和變形超過基坑支護(hù)的承受能力時(shí)，基坑就會(huì)產(chǎn)生破壞,。調(diào)查表明,，城市中的工程事故多是由于地下水處理不當(dāng)而造成的。常見的基坑破壞形式和特征如表 8-7 所示,。
基坑工程中為避免流砂,、管涌，保證工程安全,，必須對(duì)地下水采取有效的措施,。控制地下水的措施可以從兩方面進(jìn)行,，分為堵水措施和降排水措施,，詳見表 8-8。出于經(jīng)濟(jì)和安全的目的,，常把堵水措施與降排水措施結(jié)合使用,。
基坑開挖時(shí)，場(chǎng)地里的大量積水和地下水的滲流會(huì)影響工程施工,；若坑底和坑壁長(zhǎng)期處于地下水淹沒的狀態(tài)下,，土體強(qiáng)度降低，則基坑的安全和穩(wěn)定受到威脅,。地下水在基坑工程施工過程中的危害主要表現(xiàn)為突涌,、流砂和管涌等，往往發(fā)生在土壤顆粒細(xì)且含水量高的土層中,，如粉土,、粉砂等土層中。因此,，基坑施工時(shí)經(jīng)常采用基坑降水來降低地下水位,，避免流砂和突涌，防止坑壁土體坍塌,，保證施工安全和工程質(zhì)量,。
基坑降水具有如下作用：保證施工作業(yè)面干燥；減小動(dòng)水壓力,，降低坑底的承壓水水頭,；提高地基土的抗剪強(qiáng)度；增加邊坡和基坑的穩(wěn)定性,；加速土體固結(jié),，可以加固地基。基坑降水導(dǎo)致周圍土體中的孔隙水壓力降低,，有效應(yīng)力增大,，土體固結(jié)程度提高，將會(huì)引起周邊管線和道路的附加沉降以及附近建筑物的不均勻沉降等問題,。因此,，降水過程中既要盡量保護(hù)坑底土，減少擾動(dòng),，又要在確保安全的前提下以最短時(shí)間內(nèi)完成基坑底板的施工,，盡量減少對(duì)周圍環(huán)境的影響。地下水對(duì)基坑工程的不良影響及基坑降水的作用列于表 8-9,。
在黃土和巖溶等地區(qū),，滲透水流在較大的水力坡度下容易發(fā)生潛蝕。當(dāng)土層的不均勻系數(shù)即 d60 /d10 >10 時(shí),，易產(chǎn)生潛蝕,；兩種互相接觸的土層，當(dāng)兩者的滲透系數(shù)之比 k 1 /k 2 >2 時(shí),，易產(chǎn)生潛蝕,；當(dāng)水力坡度>5 時(shí)，水流呈紊流狀態(tài),，即選自.投標(biāo)書代寫網(wǎng) yipai178.com 產(chǎn)生潛蝕,。潛蝕的防治措施有加固土層如灌漿、人工降低地下水的水力坡度和設(shè)置反濾層等 ,。
流砂是指土體中松散顆粒被地下水飽和后,，由于水頭差的存在動(dòng)水壓力即會(huì)使這些松散顆粒產(chǎn)生懸浮流動(dòng)的現(xiàn)象，如圖 8-1 所示,?？朔魃俺２扇∪缦麓胧哼M(jìn)行人工降水，使地下水水位降至可能產(chǎn)生流砂的地層以下,；設(shè)置止水帷幕如板樁或凍結(jié)法用來阻止或延長(zhǎng)地下水的滲徑等,。
管涌是地基土在動(dòng)水作用下形成細(xì)小的滲流通道，土顆粒不斷流失而引起地基變形和失穩(wěn)的現(xiàn)象,，如圖 8-2 所示。發(fā)生管涌的條件為：土中粗細(xì)顆粒粒徑比D / d >10 ,；土體的不均勻系數(shù)d60/d10>10,；兩種互相接觸的土層滲透系數(shù)之比k1/ k2>2 ~ 3；滲流梯度大于土體的臨界梯度,。防治管涌的措施有：增加基坑維護(hù)結(jié)構(gòu)的入土深度以延長(zhǎng)地下水的流線降低水力梯度,；人工降低地下水位，改變地下滲流方向；在水流溢出處設(shè)置反濾層等,。流砂和管涌的區(qū)別是：流砂發(fā)生在土體表面滲流逸出處,，不發(fā)生于土體內(nèi)部，而管涌既可發(fā)生在滲流逸出處,，也可發(fā)生于土體內(nèi)部,。
突涌是指在基坑底部存在承壓水時(shí)開挖基坑時(shí)將減小含水層上覆不透水層的厚度，當(dāng)它減小到臨界值時(shí),，承壓水的水頭壓力能頂裂或沖毀基坑底板的現(xiàn)象,。其表現(xiàn)形式為：基坑頂裂，形成網(wǎng)狀或樹枝狀裂縫,，地下水從裂縫中涌出,，并帶出下部的土顆粒；基坑底部發(fā)生流砂,，從而造成邊坡失穩(wěn),；基坑發(fā)生類似“沸騰”的噴水現(xiàn)象，使基坑積水,，地基土擾動(dòng),。
如圖 8-3 所示的基坑可采用下式驗(yàn)算降低承壓水水頭以保證基坑底板穩(wěn)定性。
若基坑底部的不透水層較薄,，且存在有較大承壓水頭時(shí),，基坑底部可能會(huì)產(chǎn)生隆起破壞，引起墻體失穩(wěn),。所以在基坑設(shè)計(jì)和施工前必須查明承壓水水頭,，驗(yàn)算基坑抗突涌的穩(wěn)定安全系數(shù)，保證其至少為 1.1~1.3,。若不滿足穩(wěn)定安全要求,，可以采取以下措施：設(shè)置隔水擋墻隔斷承壓水層；用深井井點(diǎn)降低承壓水頭,；因環(huán)境條件等不允許采用降水法時(shí)可進(jìn)行坑底地基加固,，如化學(xué)注漿法和高壓旋噴法等?？傊?，要采用合理的堵水和降排水措施確保基坑工程安全,。
