岩土工程中地下水危害及防治治理措施

郭小玮3624**********043X

摘要：地下水作为岩土工程环境的重要组成部分，其动态变化对工程建设的稳定性和安全性具有决定性影响。岩土工程实践中，地下水引发的工程问题屡见不鲜，轻则增加施工难度与工程成本，重则导致边坡失稳、基础沉降、基坑坍塌等重大安全事故。本文系统分析了地下水在岩土工程中的主要危害类型，包括对岩土体物理力学性质的劣化、渗流侵蚀作用、浮力作用及化学腐蚀作用等，并在此基础上提出了截排水技术、防渗帷幕技术、降水降压技术及综合防治体系等治理措施。研究表明，科学认识地下水作用机理，采取针对性防治措施，是保障岩土工程安全的关键所在。

关键词：岩土工程；地下水危害；防治治理措施

一、引言

地下水是赋存于地表以下岩土层空隙中的水体，其存在状态、运动规律及与岩土体的相互作用直接关系到岩土工程的成败。长期以来，工程界对地下水的重视程度相对不足，往往将其作为次要因素对待，导致大量工程事故与地下水作用密切相关。随着工程建设规模不断扩大、向地下更深层次发展，地下水问题日益凸显。深入认识地下水对岩土工程的危害机理，建立系统有效的防治措施体系，对提升岩土工程建设质量、保障施工及运营安全具有重要的理论意义与工程价值。

二、地下水对岩土工程的主要危害

（一）岩土体物理力学性质的劣化

地下水对岩土体物理力学性质的劣化作用是最为普遍且严重的危害形式。地下水赋存于岩土孔隙之中，通过润滑作用降低岩土颗粒间的摩擦阻力，减小内摩擦角和粘聚力，使岩土体抗剪强度显著下降。对于粘性土而言，含水率增加会使土体由固态或半固态向可塑状态、流塑状态转变，承载力大幅降低。对于特殊土类，如湿陷性黄土遇水后产生显著的附加沉降，膨胀土遇水膨胀、失水收缩，反复作用导致地基变形破坏。岩石中的软弱夹层、泥化夹层在水的软化作用下，强度可降低至原有值的几分之一甚至更低，成为控制岩体稳定性的关键弱面。

（二）地下水渗流的侵蚀作用

地下水的渗流运动对岩土体产生两种侵蚀作用：潜蚀与管涌。潜蚀是指渗流水溶解并带走岩土中的可溶性成分，使岩土结构疏松；管涌则是指渗流力将土体中的细颗粒从粗颗粒骨架中带走，形成渗流通道。这两种作用共同导致土体内部结构逐渐破坏，渗透性不断增大，最终可能引发地表塌陷、基坑突涌等严重灾害。在基坑工程和隧道工程中，渗流侵蚀常常是导致事故发生的直接原因。此外，渗流水头压力形成的渗流力会改变土体的有效应力分布，降低土体稳定性，产生流砂、管涌等不良现象。

（三）地下水的浮力作用

处于地下水位以下的建（构）筑物基础、地下结构及隧道衬砌，均会受到地下水的浮力作用。浮力的大小服从阿基米德定律，等于结构体排开同体积水体的重量。对于深基础、地下车库、地下室等结构，当上部荷载不足以抵消浮力时，结构将产生上浮、倾斜、开裂等破坏现象。特别值得注意的是，在施工阶段结构自重尚未完全形成时，浮力危害尤为突出。季节性地下水位上升、暴雨导致的地下水位骤升，均可能使浮力在短时间内急剧增大，造成不可逆的结构损伤。

（四）地下水的化学腐蚀作用

地下水中溶解的各种化学物质对建筑材料具有腐蚀作用，主要包括硫酸盐腐蚀、镁盐腐蚀、碳酸腐蚀及氯盐腐蚀等。硫酸根离子与水泥中的铝酸三钙反应生成钙矾石，体积膨胀导致混凝土开裂剥落；氯离子则穿透混凝土保护层引发钢筋锈蚀，锈蚀产物体积膨胀进一步加剧混凝土开裂。这种化学腐蚀作用具有隐蔽性、渐进性且不可逆的特点，严重威胁地下结构的耐久性能和使用寿命。不同水文地质条件下的地下水腐蚀性差异显著，工业污染地区、滨海地区及某些特殊岩层区域的地下水腐蚀性尤为强烈。

三、地下水危害的防治治理措施

（一）截排水技术措施

截排水措施是控制地下水位、减少地下水渗流影响的基础性方法，其核心在于切断或减少地下水进入工程区域的途径。地表截水措施包括在工程范围外围设置截水沟、排水沟、挡水堤等设施，拦截坡面径流与地表水下渗；地下截水措施主要包括截水槽、截水墙、排水孔、排水洞等，通过设置低渗透性屏障或导水通道，改变地下水的渗流路径。截排水系统应与工程区域的地形地貌、水文地质条件相适应，形成“上截下排”的立体排水格局。对于边坡工程和滑坡治理，截排水往往是首选且最为经济有效的措施。

（二）防渗帷幕技术

防渗帷幕是通过在工程区域周边或底部构筑低渗透性屏障，阻断或减少地下水渗流的工程措施。根据施工工艺的不同，防渗帷幕可分为高压喷射注浆帷幕、深层搅拌帷幕、灌浆帷幕、地下连续墙等类型。高压旋喷注浆适用于砂类土、粉土及粘性土层，通过高压射流切割搅拌土体并注入水泥浆，形成连续搭接的固结体。灌浆帷幕则适用于岩石地基，通过向岩体裂隙中注入水泥浆液或化学浆液，充填裂隙形成隔水层。防渗帷幕的设计参数，包括深度、厚度、渗透系数及与下部相对隔水层的搭接要求，应根据水文地质条件与工程要求综合确定。帷幕的连续性与完整性是保证防渗效果的关键。

（三）降水降压技术

降水降压是直接降低地下水位、消除地下水不利影响的主动措施，广泛应用于基坑工程、隧道工程及地下结构施工中。井点降水是最常用的方法，根据降水深度和土层条件，可分为轻型井点、喷射井点、电渗井点及深井井点等。管井降水适用于渗透系数较大、降水深度较深的工程条件，通过布置在基坑周边的深井抽排地下水，在井群作用下形成区域性降落漏斗，实现基坑内的干燥作业条件。降水设计需合理确定井点数量、间距、深度及抽水流量，同时应评估降水对周边环境的影响，包括地面沉降、邻近建筑物变形等。回灌措施可与降水措施联合使用，在降水区外围向含水层回灌清水，形成水幕屏障，减小降水影响范围。

四、结语

地下水作为岩土工程环境中的活跃因素，其对工程安全的影响贯穿勘察、设计、施工及运营全过程。岩土体强度劣化、渗流侵蚀、浮力作用及化学腐蚀等危害类型相互关联、叠加作用，形成了复杂的工程地质问题。科学有效的防治治理需要建立在对水文地质条件深刻认识的基础上，综合运用截排水、防渗帷幕、降水降压等技术措施，构建系统化的防治体系。岩土工程实践表明，地下水的防治宜早不宜迟、宜疏不宜堵、宜综合不宜单一。唯有将地下水视为岩土工程不可分割的组成部分，将防治措施融入工程建设的各个环节，方能从根本上消除地下水危害，实现岩土工程的安全目标。

参考文献

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