浅谈地下水位对筏板基础施工的影响及对策

　　摘要：随着深基础在高层建筑中的广泛应用，深基础施工技术也日趋完善，但目前在深基础施工实践中，当基础深度在天然地下水位以下时，在基础施工中常常会遇到地下水的处理问题。这里主要介绍地下水位对筏板基础施工的影响和改善这种情况的对策。
　　关键词：地下水筏板基础沉降上浮预防措施
　　筏型基础又叫满堂基础，是把上部建筑范围内的柱下独立基础或者条形基础全部用基础梁联系起来，上面再整体浇注底板。基础形式犹如倒置的楼板，又似筏子，故称筏板基础。一般说来当建筑物荷载较大，地基承载力不均匀或者地基软弱有地下水的时候用筏板基础。地下水广泛存在于地基土中，土中含水量的高低，不仅会影响到土的物理、力学性质，而且对建筑物的稳定性和耐久性有着重要影响。地下水压力包括静水压力和动水压力，静水压力存在于土颗粒的孔隙水中，对土产生浮托力；动水压力是由地下水的水力梯度使地下水在运动过程中施加于岩土体上的力，亦称渗透压力，是一种体积力，方向和渗透方向一致。地下水对筏板基础的影响主要由这两种力形成。总体来讲，地下水及其水位的变化对建筑物的影响是不利的，会造成筏板基础承载力降低和基础不均匀沉降。在基础施工时，对地下水处理不好，会影响基础的质量甚至破坏基础结构
　　一、地下水位对筏板基础施工的影响
　　地下水是造成地下工程渗漏的主要外部水源。由于地下工程(含基础)，施工期相对较长，受气候环境施工等条件影响较大，如暴雨袭击、排水机械出现故障或人为因素导致意外情况时，地下水位会发生变化，地下水在地下工程施工过程中产生较大的影响。主要影响在基坑开挖，护坡的支护，挡土墙的抗渗漏，垫层及防水层的施工，钢筋砼筏板。
　　1、对基坑开挖的影响
　　在筏板基础施工中，基坑开挖首先要保持土质相对干燥的状态，创造出一个有利的施工环境，基础开挖时遇到地下水，水渗漏到基坑内，施工就有困难。水与土经挖掘搅拌变成泥浆，不好装载运输，甚至无法施工。地基泡在水中，土质就会发软、松散，就会降低地基承载力。地下水或地表水渗漏导致边坡塌方，使边坡失稳、垮塌造成地质破坏。有的基坑经水浸泡后发生较大的移位，还影响到邻近建筑的安全，所以在基坑施工中地下水的影响不可忽视。
　　2、对基坑围护设施的影响
　　对设有地下设施的建筑物，要求地下空间较大，基坑埋得比较深。由于基坑周边场地的局限性，基坑边坡不能按正常要求放坡开挖，通常采用护桩与防渗墙结合作基坑的支护，地下水位高低对边坡的支护设施有较大的影响。首先护桩设计时要考虑水的压力，要足够抵抗地下水位产生的侧向压力；其次就是防渗墙要有足够的强度承受侧向水和土的压力，还要考虑防渗墙的渗漏水问题，防止地下水透过防护墙渗漏进基坑，影响施工。
　　3、对基坑砼垫层施工的影响
　　当地基土质不好、松软，地下水位上升时水的压力增大，水通过土颗粒间的细缝渗入基坑，对砼垫层质量影响较大，水象管涌冒出来，使砼松散，影响砼强度，影响砼与地基持力层的结合。水压力挤脱、挤裂砼垫层，使砼垫层破坏。
　　4、地下水浮力对筏板基础施工的影响
　　地下水浮力对筏板基础产生的破坏作用表现在以下几个方面：
　　（1）垫层与周边防水围护墙（兼作基础混凝土外侧模）及基础底板防水层做完时会形成一个“轻体壳船”，因其自重较轻，抗浮荷载小，一旦水位上升，水浮力将浮托基底垫层与防水层，严重时防水层大部分脱离基层、鼓起撕裂而破坏。
　　（2）新建工程若规模较大，施工周期较长，在地下工程主体结构完工后，地面建筑施工却还需要一段时间，不能及时的回填。若此时遇到暴雨来袭或者停电导致排水故障等意外情况时，将带来地下水位的上升，可能导致地下工程主体结构上浮或将底板砼撑起挤裂而破坏，而随着水位下降稳定基础也下沉，基础底板会产生不均匀沉降引起断裂而破坏。
　　（3）地下室外墙完成后，地下室顶板与梁正准备施工，施工人员往往采取外侧防水层、围护墙与回填土相应跟进的方法，以利边坡稳定和方便施工，但此时若忽略基础抗浮问题，比如停止降水排水，若抗浮荷载小于水浮托力时，就可能会造成未完工的基础部分或完全脱离基底而上浮，从而拉裂上部结构。笔者就遇到一实例：2008年在施工某公司一项制糖污水处理工程的氧化池时（氧化池是一座内空68m*24m*6.5m的钢筋砼水池），水池底持于地下水以下，水池中间长向有一幅砖砌导流墙，导流墙顶设有1米宽的钢筋砼走道板。水池快竣工准备放水调试的前夜，当地下了一场暴雨，相邻的旧水池作为污水选择池注满了水，可能是旧水池池底漏水的缘故，地下水位迅速上升，刚好作为降低水位用的抽水设备出故障不工作了，这时意外发生了：一夜之间水池中间6.5m高的导流墙出现了两道裂缝，连设有两道圈梁(中间，顶端各一道)也发生断裂现象，顶端的走道板裂缝达35mm宽，顶板中央凸出水平面120mm左右。经现场分析，走道板凸起和裂缝是因为地下水把水池底板砼托起，水池四周因有池壁重压，只是底板中间顶起较大，而导流墙支在底板上，导流墙连水池底板一起托起而拉裂。随后采用两组钢筋砼柱在墙两边夹住导流墙加固措施。当水池注满水后，水池底板随后下沉恢复原状，走道板起拱消失，裂缝也缩小了。说明水池注满水后内外压力平衡了，可见地下水浮力对基础影响不可忽视。
　　二、抵抗地下水影响筏板基础施工的措施
　　工程施工前，要根据工程所在地的水文地质气象资料，根据工程现场的实际条件来编制详细的施工方案，根据场地的地下水位高低及自然地貌情况确定基坑的开挖方案。当地下水位很低，在筏板基础底标高下面时，施工时应该主要考虑地表水的渗透问题，这种水压不会很高；当工程所在地下水系很丰富且地下水位很高时，工程基础深度位于地下水位以下，基础常年都泡在地下水中，基础施工几乎处于地下水的包围之中。这时基础施工受地下水影响就很大，下面就地下水对基础施工的影响采取相应措施：
　　1、深基础施工尽可能避开雨季，进入雨季施工时，除落实降水措施，加强降水的组织管理外，还应密切注意天气预报，在大雨或暴雨来临前安排布置好预防措施。
　　在基坑开挖时，要有降水和排水安全措施，尽量降低地下水位。对基坑外围进行有组织排水，坑周围要筑堤挡水，防止四周地面雨水汇集进入基坑。其施工方法有排水降压法，即通过疏通排水干渠、引导、排除和控制基础软土质中地下水或地表水，将基础范围内的土质中的水排干，采用的方法有重力排水、集水坑、井点和深井等降水，降低水压。集水坑集水井排水，要根据基坑周围的地层资料、大气降水资料，查明透水层等周围地表水体的水力联系。井点降水也要查实透水层的资料，必要时应进行专门的勘察、勘探深度应低于基坑底板5~10m，一般每个基坑应有一个抽水试验孔。
　　2、基坑边坡的防护及防水措施，基坑边坡稳固用锚杆及土钉墙支护形式，防止边坡塌方。防水用通常说的止水法：对基坑周围土质较好，边坡比较稳定牢固的土质，采用灌浆喷浆办法，把表面土质硬化巩固，防止边坡因雨水冲刷，地下水渗漏垮塌。对土质较松软、松散用打砼防护桩及钢筋砼连续墙组成止水帷幕，将地下水止于基坑之外。
　　3、在施工过程中，基础结构细部构造的防水是地下工程防水的薄弱环节，如穿过维护结构的孔洞、维护结构上的埋设件等在建筑结构施工时宜先预留和预埋，以保证防水层的连续性和维护结构混凝土的防水性能。而对于施工中新旧结构接头部位的防水处理问题多采用设置变形缝的方法来解决，设计时要认真分析工程的实际情况，来设置变形缝的间距。
　　4、根据工程所在地的水文地质条件，假如地下水位距筏板基础底板标高相差较远时，采用围护结构自防水，混凝土抗渗等级为S8。考虑到地表植被的生长，要设计排水层和排水孔，使渗到覆土层中的多余水分能够排走；假如地下水位高于筏板基础底板标高，防水设计时，除主体结构采用混凝土结构自防水外，还要增设合成高分子防水卷材等防水材料来加强防水层，形成全封闭式防水。
　　5、抵抗地下水浮力的稳定措施
　　（1）编制基础施工组织设计时，考虑抗浮稳定措施，必要时进行各阶段警戒水位高度计算，以指导施工中的降水水位控制。
　　（2）设计降水方案时，要适当留有余地，要考虑排水系统出现故障后影响总体降水能力的不利因素和雨季施工的风险性。
　　（3）降排水用电设备要保证，必要时应有备用电源。
　　（4）基础底板施工时，在容易出现地下水管涌的部位预留降压孔，可用直径为50~150mm的钢管埋在底板砼中，一端连通土层一端露出底板表面，当地下水压过大时，通过预留管孔泄压排水，减轻地下水浮力的影响。
　　（5）当无法控制警戒水位时，应果断采取注水抗浮措施，对地下室内进行注水，增加抗浮荷载，保持基础稳定。若条件不允许地下室注水时，应采取其他抗浮措施。
　　以上浅谈了地下水位对筏板基础施工的多个环节的影响，也提出了相应的对策和处理方法，在工程建设中，已经将这些方法和措施付诸于实践中，取得了可观的社会效益和经济效益。但在实际工程中许多处理方法还有待研究和改进，还有更多的问题需要深入分析和研究。
　　参考文献
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