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地下水对基坑工程的影响有哪些?
作者:林老师 来源:易尚职业教育 时间:2021-01-13 15:38:11 阅读:813 分享至:

一、地下水相关概念:
(一)含水层、隔水层、弱透水层

饱水岩层中,根据岩层给水与透水能力而进行的划分,具有相对性:

1.含水层(Aquifer):是能够透过并给出相当数量水的岩层—各类砂土,砂岩等。

2.隔水层(Aquifuge):不能透过与给出水或透过与给出的水量微不足道的岩层——裂隙不发育的基岩、页岩、板岩、粘土(致密)

3.弱透水层(Aquitard):渗透性很差,给出的水量微不足道,但在较大水力梯度作用下,具有一定的透水能力的岩层——各种粘土,泥质粉砂岩、砂质页岩。

(二)上层滞水、潜水、承压水

1.上层滞水:当包气带存在局部隔水层(弱透水层)时,局部隔水层(弱透水层)上会积聚具有自由水面的重力水,这便是上层滞水。一般雨季获得补充,积存一定水量,旱季水量逐渐耗失。

2.潜水:饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水。潜水没有隔水顶板,或者只有局部的隔水顶板,潜水的表面为自由水面,称作潜水面;从潜水面到隔水底板的距离为潜水含水层的厚度。潜水面到地面的距离为潜水埋深深度。

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图1 潜水、承压水及上层滞水

3.承压水:是指充满于两个隔水层(弱透水层)之间的含水层中的水。上、下均为连续的隔水层,分别是隔水顶板和隔水底板,两者之间的距离为该承压含水层厚度。承压性是承压水的重要特性,只有钻孔揭穿含水层顶板时,才可见承压水,水位将顺着钻孔上升到含水层顶板以上一定高度,高出含水层顶板的距离便是承压水头。如果钻孔中的水位高出地表,钻孔能够自溢出水。

承压水对基坑底板和基坑施工的危害较大,一般由于埋深大、水头高、水量大等因素,给深基坑的治水工作带来一定的困难。

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图2 潜水、承压水及上层滞水


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图3 基岩自流盆地中的承压水

 

 二、地下水对基坑工程的影响

据不完全统计,地下工程事故85%与地下水控制不当有关。

1.突涌

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图4 突涌

 当基底以下存在承压含水层,基坑开挖减小了含水层上覆隔水层的厚度,当上覆土重小于承压水的顶托力时,承压水的水头压力能顶裂或冲毁基坑底板,造成突涌。

 

2.管涌

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图5 管涌

地基土在具有一定渗流速度(或梯度)的水流作用下,其细小颗粒被冲走,土中的空隙逐渐增大,慢慢形成一种能穿越地基的细管状渗流通道,从而掏空地基或坝体,使之变形、失稳,此现象即为管涌。一般发生在无粘性土层中。

 

3.突涌与管涌的区别

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图6 突涌管涌区别

 地基土在具有一定渗流速度(或梯度)的水流作用下,其细小颗粒被冲走,土中的空隙逐渐增大,慢慢形成一种能穿越地基的细管状渗流通道,从而掏空地基或坝体,使之变形、失稳,此现象即为管涌。一般发生在砂性地层。

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 图7 突涌管涌示意图

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图8 管涌成因示意图(单位:m)

 

4.帷幕渗漏、地面塌陷

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图9 帷幕渗漏

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图10 基坑渗漏造成外侧地面塌陷

 

5.地面沉降

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图11 地面沉降

降水引发地面沉降主要是地层失水后引起土体的压密固结,一般认为砂层的压缩量极小,且很快趋于稳定,而粘性土层压缩量大,固结沉降完成需要较长时间。

水位下降引起的地面沉降一般是均匀沉降;地层土体流失引起的是不均匀沉降,一般引起地面沉陷。

 

6.边坡滑移

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图12 边坡滑移

 

7.挖机沉陷、影响施工效率

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图13 挖机沉陷

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图14 挖机沉陷

 

三、地下水与社会效益及经济效益


1.郑机城际铁路新郑机场站

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2.杭州庆春路过江隧道

原设计围护结构为地下连续墙,施工成本超过1.3亿;更改为放坡+降水,放坡施工成本低于6000万元,工期缩短2个月以上。充分发挥了混凝土的自防水效果,提高了结构的防水性能。

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