2017年造價工程師土建計量講義：地下水位

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　　土建計量講義：地下水位下降引起軟土地基沉降

　　一般在沿海軟土層中進行基礎(chǔ)施工時。需要人工降低地下水位。若降水措施不當(dāng)，輕者造成鄰近建筑物或地下管線的不均勻沉降，重者使建筑物基礎(chǔ)下的土體顆粒流失，甚至掏空。導(dǎo)致建筑物開裂，進而危及安全使用。

　　此外，還應(yīng)注意抽水環(huán)節(jié)。如果抽水井濾網(wǎng)和砂濾層的設(shè)計不合理或施工質(zhì)量差，那么抽水時會將軟土層中的黏粒、粉粒、細砂等細小土顆粒隨同地下水一起帶出地面，使周圍地面土層很快產(chǎn)生不均勻沉降，造成地面建筑物和地下管線不同程度的損壞。井管埋設(shè)完成開始抽水時。井內(nèi)水位下降，井外含水層中的地下水不斷流向濾管，經(jīng)過一段時間后，在井周圍形成漏斗狀的彎曲水面—降水漏斗。在這一降水漏斗范圍內(nèi)的軟土層會發(fā)生滲透固結(jié)而造成地基土沉降。而且，由于土層的不均勻性和邊界條件的復(fù)雜性，降水漏斗往往是不對稱的，因而使周圍建筑物或地下管線產(chǎn)生不均勻沉降，甚至開裂。

　　土建計量講義：動水壓力產(chǎn)生流砂和潛蝕

　　流砂是一種不良的工程地質(zhì)現(xiàn)象。在建筑物深基礎(chǔ)工程和地下建筑工程的施下中遇到的流砂現(xiàn)象，按其嚴(yán)重程度可分下列三種：輕微流砂，當(dāng)基坑圍護樁排的間隙處隔水措施不當(dāng)或施工質(zhì)量欠缺時，或當(dāng)?shù)叵逻B續(xù)墻接頭的施工質(zhì)量不佳時，有些細小的土顆粒會隨著地下水滲漏一起穿過縫隙而流入基坑，增加坑底的泥濘程度;中等流砂，在基坑底部，尤其是靠近圍護樁墻的地方，常會出現(xiàn)一堆粉細砂緩緩冒起，仔細觀察，可以看到粉細砂堆中形成許多小小的排水溝，冒出的水夾帶著細小土粒在慢慢地流動;嚴(yán)重流砂，基坑開挖時如發(fā)生上述現(xiàn)象而仍然繼續(xù)往下開挖，流砂的冒出速度會迅速增加，有時會像開水初沸時的翻泡，此時基坑底部稱為流動狀態(tài)，給施工帶來極大困難，甚至影響鄰近建筑物的安全。如果在沉井施工中產(chǎn)生嚴(yán)重流砂，那么沉井就突然下沉，無法用人力控制，以致沉井發(fā)生傾斜，甚至發(fā)生重大事故。

　　如果地下水滲流產(chǎn)生的動水壓力小于土顆粒的有效重度，即滲流水力坡度小于臨界水力坡度，雖然不會發(fā)生流砂現(xiàn)象，但是土中細小顆粒仍有可能穿過粗顆粒之間的孔隙被滲流攜帶而走。時間長了，將在土層中形成管狀空洞，使土體結(jié)構(gòu)破壞，強度降低，壓縮性增加，這種現(xiàn)象稱之為機械潛蝕。

　　土建計量講義：地下水的浮托作用

　　當(dāng)建筑物基礎(chǔ)底面位于地下水位以下時，地下水對基礎(chǔ)底面產(chǎn)生靜水壓力，即產(chǎn)生浮托力。如果基礎(chǔ)位于粉土、砂土、碎石土和節(jié)理裂隙發(fā)育的巖石地基上，則按地下水位100%計算浮托力;如果基礎(chǔ)位于節(jié)理裂隙不發(fā)育的巖石地基上，則按地下水位50%計算浮托力;如果基礎(chǔ)位于黏性土地基上，其浮托力較難確切地確定，應(yīng)結(jié)合地區(qū)的實際經(jīng)驗考慮。

　　土建計量講義：地下水

　　地下水是影響邊坡穩(wěn)定最重要、最活躍的外在因素，絕大多數(shù)滑坡都與地下水的活動有關(guān)。地下水的作用是很復(fù)雜的，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

　　(1)地下水會使巖石軟化或溶蝕，導(dǎo)致上覆巖體塌陷，進而發(fā)生崩塌或滑坡。

　　(2)地下水產(chǎn)生靜水壓力或動水壓力，促使巖體下滑或崩倒。

　　(3)地下水增加了巖體重量，可使下滑力增大。

　　(4)在寒冷地區(qū)，滲入裂隙中的水結(jié)冰，產(chǎn)生膨脹壓力，促使巖體破壞傾倒。

　　(5)地下水產(chǎn)生浮托力，使巖體有效重量減輕，穩(wěn)定性下降。

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　　土建計量講義：防滲和排水

　　防滲和排水是整治滑坡的一種重要手段，只要布置得當(dāng)、合理，均能取得較好效果。為了防止大氣降水向巖體中滲透，一般是在滑坡體外圍布置截水溝槽，以截斷流至滑坡體上的水流。應(yīng)在大的滑坡體上布置一些排水溝，同時要整平坡面，防止有積水的坑洼，以利于降水迅速排走。針對已滲入滑坡體的水，通常是采用地下排水廊道，截住滲透的水流或?qū)⒒麦w中的積水排出滑坡體以外。另外也可采用鉆孔排水的方法，即利用若千個垂直鉆孔，打穿滑坡體下部的不透水層，將滑坡體中的水流到其下伏的另一個透水性較強的巖層中去。

　　土建計量講義：地質(zhì)構(gòu)造條件

　?、亳薨櫟挠绊憽Ｔ瓌t上應(yīng)避開褶皺核部，若必須在褶皺巖層地段修建地下工程，可以將地下工程放在褶皺的兩側(cè)。在背斜核部，巖層呈上拱形，巖層雖破碎，但像石砌的拱形結(jié)構(gòu)，能將上覆巖層的荷重傳遞至兩側(cè)巖體中，有利于洞頂?shù)姆€(wěn)定。向斜核部巖層呈倒拱形，頂部被張裂隙切割的巖塊上窄下寬，易于塌落。

　?、跀嗔训挠绊憽?yīng)避免地下工程軸線沿斷層帶布置。而地下工程軸線垂直或近于垂直斷裂帶，所需穿越的不穩(wěn)定地段較短，但也可能產(chǎn)生塌方。因此，在選址時應(yīng)盡量避開大斷層。

　?、蹘r層產(chǎn)狀的影響。在水平巖層中布置地下工程時，應(yīng)盡量使地下工程位于均質(zhì)厚層的堅硬巖層中。若地下工程必須切穿軟硬不同的巖層組合時，應(yīng)將堅硬巖層作為頂板，避免將軟弱巖層或軟弱夾層置于頂部，后者易于造成頂板懸垂或坍塌。軟弱巖層位于地下工程兩側(cè)或底部也不利，容易引起邊墻或底板鼓脹變形或被擠出。在傾斜巖層中，一般也是不利的。當(dāng)洞身穿過軟硬相間或破碎的傾斜巖層時，順傾向一側(cè)的圍巖易于變形或滑動，造成很大的偏壓，逆傾向一側(cè)圍巖側(cè)壓力小，有利于穩(wěn)定。

　　土建計量講義：巖層產(chǎn)狀的影響

　　在水平巖層中布置地下工程時，應(yīng)盡量使地下工程位于均質(zhì)厚層的堅硬巖層中。若地下工程必須切穿軟硬不同的巖層組合時，應(yīng)將堅硬巖層作為頂板，避免將軟弱巖層或軟弱夾層置于頂部，后者易于造成頂板懸垂或坍塌。軟弱巖層位于地下工程兩側(cè)或底部也不利，容易引起邊墻或底板鼓脹變形或被擠出。在傾斜巖層中，一般也是不利的。當(dāng)洞身穿過軟硬相間或破碎的傾斜巖層時，順傾向一側(cè)的圍巖易于變形或滑動，造成很大的偏壓，逆傾向一側(cè)圍巖側(cè)壓力小，有利于穩(wěn)定。

　　土建計量講義：圍巖穩(wěn)定性分析

　　變形與破壞的五種形式：

　?、俅嘈云屏眩?jīng)常產(chǎn)生于高地應(yīng)力地區(qū)。

　　②塊體滑移，是塊狀結(jié)構(gòu)圍巖常見的破壞形式。

　?、蹘r層的彎曲折斷，是層狀圍巖變形失穩(wěn)的主要形式。

　　④碎裂結(jié)構(gòu)巖體在張力和振動力作用下容易松動、解脫，在洞頂則產(chǎn)生崩落，在邊墻上則表現(xiàn)為滑塌或碎塊的坍塌。當(dāng)結(jié)構(gòu)面間夾泥時，往往會產(chǎn)生大規(guī)模的塌方，如不及時支護，將愈演愈烈，直至冒頂。

　?、菀话銖娏绎L(fēng)化、強烈構(gòu)造破碎或新近堆積的土體，在重力、圍巖應(yīng)力和地下水作用下常產(chǎn)生冒落及塑性變形。

　　土建計量講義：各類圍巖的具體處理方法

　　對于堅硬的整體圍巖，巖塊強度高，整體性好，在下工程開挖后自身穩(wěn)定性好，基本上不存在支護向題。這種情況下噴混凝土的作用主要防止圍巖表面風(fēng)化，消除開挖后表面的凹凸不平及防止個別巖塊掉落，其噴層厚度一般3～5cm.當(dāng)?shù)叵鹿こ虈鷰r中出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)時，應(yīng)采用錨桿穩(wěn)定圍巖。

　　對于塊狀圍巖，這類圍巖的坍塌總是從個別石塊——“危石”掉落開始，再逐漸發(fā)展擴大，只要及時有效地防止個別“危石”掉落，就能保證圍巖整體的穩(wěn)定性。一般而言，對于此類圍巖，噴混凝土支護即可，但對于邊墻部分巖塊可能沿某一結(jié)構(gòu)面出現(xiàn)滑動時，應(yīng)該用錨桿加固。

　　對于層狀圍巖，在開挖地下工程時，往往不易打成拱形(或圓形)，爆破后頂面經(jīng)常成平板狀，如不加支護，圍巖常常先發(fā)生彎曲張開，然后逐漸坍塌。因此對于此類圍巖，應(yīng)以錨桿為主要的支護手段。

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