地下水对地基土承载能力影响研究

帅鹏冀

摘 要：在地基基础等基础施工中，地下水是影响地基稳定的重要因素，也是最活跃的因素之一。工程建筑的基础承载力是否满足设计要求，是保证建筑物质量的首要条件。地下水对地基承载力的影响主要是地下水改变地基土的容重，从而降低了地基土的承载力。当地基土具有较强透水性或浅层地基土密实度小时，更易造成地下水流对地基的冲刷，明显改变地基的承载能力。本文针对地下水对地基土的不良影响，分析了地下水对地基土承载力影响的内在因素，并通过计算分析，给出了地基土计算时应考虑的参数和因素，，同时，给出了建设工程实施时提高地基承载力的重要方法和对策，以提高建设工程的质量和构筑物的稳定性。

关键词：地下水;地基土;承载;措施

一、绪论

这些年，随着我国大规模的土建工程的建设，建设工程带来的工程隐患和事故也越来越多，由于地基基础工程引起的工程事故也逐渐增多。地基变形、基础下降失稳、软弱地基、地基渗流、土坡滑移、软弱地基和不良地基造成的事故也越来越多，而其中地下水是造成这些地基基础发生变化的主要原因之一，尤其是对地基土的影响造成十分大的影响。

二、地下水与地基土承载力概述

（一）地下水。地下水是存在与地表下面土和岩石的孔隙、裂隙或溶洞中的水。

一般有地下水的构筑物的地基，如果地下水水位深，对地基的稳定性没有影响，如果地下水位高，则会对地基土的稳定性产生不同程度的影响。由于地下水的存在，给地基基础的设计和施工带来隐患，例如对土地基的渗透或冲击，导致地基基础不均匀沉降，导致建筑物的下降和倾斜，甚至倒塌。地下水位的变化，往往对建筑物产生许多不利影响，基础设置越深，因地下水及其变化对建筑物造成的不均匀沉降越明显

（二）地基土承载力

1. 地基破坏的模式与特征。地基破坏主要是由于基础下持力层抗剪强度不够，土体产生剪切破坏所致，地基的破坏模式可分为：整体破坏，多存在于密实砂土和坚硬粘土的地基结构中，具有土质坚实，基础埋深浅，S-P曲线开始近直线，随后沉降陡增，两侧土体隆起，具有松软地基，埋深较大;S-P曲线开始就是非线性，没有明显的骤降段;局部剪切破坏，存在于土质较软的地基中;冲剪破坏多存在与软粘土或深埋形式的地基中，具有松软地基，埋深较大;荷载板几乎垂直下切，两侧无土体隆起。

2.影响承载力大小的因素。地基的承载力与很多因素有关，主要包体现在地基土的成因与堆积年代。冲积与洪积土的承载力比坡积土大，风积土的最小;同类土堆积年代越久，地基承载力越高。影响承载力大小的最重要因素是地基土的物理力学性质。地下水对地基土的承载力影响很大，地下水上升，地基土受地下水的浮托作用，含水量增高，地基承载力降低，尤其在湿陷性黄土、膨胀土的地基情况下，更加严重。

3.地基承载力特征值的确定。在保证地基稳定的条件下，使建筑物的沉降不超过允许值的地基承载力，称为地基承载力特征值，地基承载力特征值的确定取决于两个条件：一是要有一定的强度安全储备;二是地基变形不应大于相应的允许值。

三、防治地下水对地基土承载力的工程措施

由于地下水对地基土的承载能力影响大，地基设计有时很难符合实际的情况，因此，要多方面防治地下水对地基稳定性带来的危害，不仅要在思想上认识地下水的危害，同时要加强监管，做好勘测、设计、施工。验收各阶段地下水防治工作，确保施工质量和安全。

（一）水文地质勘测。详尽了解最高地下水位的标高、类型、补给来源、水质、流量、流向、渗透系数、压力以及历年气候变化情况、降水量、蒸发量及地层冻结深度等技术指标，这是合理确定工程防水标高、防护要求与地下水防止措施的前提与保证。

（二）具有降水和排水功能。在基坑周围设置排水沟及集水井，用抽水设备不断将基坑中的渗水排除，疏干开挖土方及基础施工的作业面，随排随挖，采用人工强制降低施工面地下水位，常用的降水方法有轻型井点降水、喷射井点降水、电渗井点降水等，应根据含水层特性、渗透系数、降水要求等确定。

（三）地基结构设计有防水措施。根据防护要求、使用功能结合工程地质和水文地质条件等因素综合确定，能短的不长、能整的不散，避免结构突变，尽量使结构选型规则、整齐，借以提升结构的整体刚度。结构设计中要尽量减少裂缝开展及变形缝的设置。后浇带与构造节点的防水宜优先采用复合式防水设计，如中埋式止水带与外贴防水层复合使用;中埋式止水带与遇水膨胀橡胶条、嵌逢材料复合使用等。避免设计上“强度越高越好”的错误观念宜优先采用水化热小的矿渣水泥。

（四）具有支护与隔水功能。支护结构不仅能承受基坑开挖卸载所产生的土压力，而且能够有效的承担动水压力，起到阻隔地下水的作用。其中地下连续墙在软土层大基坑开挖中应用最为广泛。地下连续墙是在泥浆护壁的条件下分槽段构筑的钢筋混凝土墙体，其刚度大，止水效果好，并且可以作为拟建主体结构的外墙，可取得较好的经济效益。内撑式支护、水泥土重力挡墙支护、土钉支护、钢板桩支护、锚杆支护、喷射混凝土支护等也都能起到相应的支护隔水功能。

（五）具有抗浮功能。主体工程采用天然地基时，单层地下室或裙房地下室可采用加大恒载抗浮。大空间、大面积的单层地下室亦可采用抗浮锚桩协助抗浮。

（六）采用特殊施工工艺。冻结法是利用人工制冷技术对地层土体进行加固支护的一种施工方法。1862年英国首先利用人工地层冻结技术成功地进行了深基坑开挖围护，我国的基坑及地下工程建设中也较多采用冻结法。冻结法以氨水为制冷剂以盐水作为冷媒剂，通过人工制冷的方法实现施工面内地下水冻结，不仅具有适应性强、隔水效果好、干作业、无污染无噪音等优点，而且其经济效益也是不容忽视的。一般认为，当基坑深度小于7m时，冻结法在经济上不合算，当基坑深度大于l0m时，冻结法在经济上显示出优越性。

（七）设置沉降预警机制。应根据水准点用精密水准仪定期进行水准测量，测出观测点的高程，从而计算其下沉量。水准点是测量观测点沉降量的高程控制点，应经常检测水准点高程有无变动。观测应在成像清晰、稳定的时间内进行，同时应尽量在不转站的情况下测出各观测点的高程，以便保证精度。前后视观测用同一根水准尺，水准尺离仪器的距离不应超过50m，并用皮尺丈量，使之大致相等。当建筑观测过程中发生下列情况之一时，应及时增加观测次数或调整观测方案。变形量或变形速率出现异常变化，变形量达到或超出预警值，预警值一般取允许变形值的60%。

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