引言

 

  地下水水位、靜壓及動壓、地下水中所含離子及化合物是影響建筑工程的主要因素。在工程建設(shè)中，要盡可能降低其對工程的傷害。

 

  1、地下水位與沉降作用

 

  在進行基礎(chǔ)建設(shè)的過程中，特別是在沿海地區(qū)。深基礎(chǔ)建設(shè)會碰到地下水位過高的問題，這時就要人工降低地下水位。

 

  如果降水所采取的措施不正確，隨著時間的延續(xù)，外荷不變空隙水不斷外排，導(dǎo)致發(fā)生地基固結(jié)沉降。  抽水井的設(shè)計不合理在井內(nèi)水位下降的同時，周圍的地下水會向抽水井中流。形成漏斗。由于水的流動沒有規(guī)律性，這樣形成的漏斗狀結(jié)構(gòu)往往是不對稱分布的。因而 承壓能力也是不均勻的。這樣就造成了地基的沉降。

 

  固結(jié)沉降會引發(fā)地表建筑的不均勻下沉，影響到建筑物的結(jié)構(gòu)改變，比如，主承重墻斷裂、傾斜、倒塌，框架結(jié)構(gòu)的會出現(xiàn)框架的斷裂、塌落等。

 

  由于人工降低地下水位時的不合理施工引發(fā)的地基沉降帶來的影響是巨大的。因此在施工過程中，要充分考慮底層結(jié)構(gòu)，施工設(shè)備等多方面因素，力求避免或降低其對工程的影響。

 

  2、動水壓力與流砂和機械潛蝕

 

  動水壓力是指地下水進行滲流時，作用在單位體積土顆粒上的力。地下水流動時的動水壓等于土體的重度時，由于達到平衡，土顆粒之間的力就不復(fù)存在。土顆粒處于不受力的漂浮狀態(tài)。這是流砂形成的臨界狀態(tài)，固此時的水力坡度稱為臨界水力坡度。

 

  流沙根據(jù)其嚴重程度可分為輕微，中等，重度流沙三類。流沙對建筑工程的危害是從地基處開始。在基礎(chǔ)施工中，如果沒有解決好這一問題，基礎(chǔ)就會和砂層一起發(fā)生流動。這樣，基礎(chǔ)的持力層就會發(fā)生變化。上層建筑就會發(fā)生滑移，這對建筑的危害是很大的。

 

  如果滲流水力坡度小于臨界水力坡度，土中的細小顆粒也會被地下滲流帶走形成孔洞。

 

  使土體結(jié)構(gòu)破環(huán)，強度降低，壓縮性增加。這就是機械侵蝕。

 

  根據(jù)流砂的形成原因，目前，防治流砂的途徑有：一是減小或平衡動水壓力；二是設(shè)法使動水壓力向下；三是截斷地下水流。

 

  3、地下水的浮托作用

 

  當建筑物基礎(chǔ)位于地下水位以下時，地下水對基礎(chǔ)底面產(chǎn)生靜水壓，地下水就會對其產(chǎn)生浮托力。若基礎(chǔ)位于粉性土、砂性土、碎石土和節(jié)理裂隙不發(fā)育的巖石地基上，就按地下水位100%計算浮托力；若基礎(chǔ)位于節(jié)理裂隙不發(fā)育的巖石地基上，就按地下水位的50%計算浮托力；如果基礎(chǔ)位于粘性土地基上時，其浮托力需要根據(jù)實地考察具體計算。

 

  地下水在對建筑物基礎(chǔ)產(chǎn)生浮托力的同時，也會對水位以下的巖石和土體產(chǎn)生浮托力。所以確定地基承載力設(shè)計值時，地下水位應(yīng)取有效重度。

 

  4、地下水與鋼筋混凝土的腐蝕腐蝕的類型

 

  （1）結(jié)晶類腐蝕

 

  結(jié)晶類腐蝕主要是因為地下水中的-24so離子含量過多。- 24so離子會和Ca2)(OH發(fā) 生反應(yīng)生成一種新的物質(zhì)，化學(xué)式為CaSO4·2H2O，叫做二水石膏結(jié)晶體。這種物質(zhì)可以和水化鋁酸鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成水化硫鋁酸鈣，習慣上叫做水泥桿菌。因為水泥桿菌中參雜了大量的結(jié)晶水，體積比之前大許多，約為原來的221.86%。產(chǎn)生很大內(nèi)應(yīng)力，使結(jié)構(gòu)破壞。由此可見，當水泥中的水化鋁酸鈣含量少時，抗結(jié)晶腐蝕的能力就越強。

 

  （2）分解類腐蝕

 

  地下水中的二氧化碳和碳酸氫根離子是造成分解力腐蝕的原因。具體來說，二氧化碳會和鋼筋混凝土中的氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)生成難容的碳酸鈣沉淀。一般來說，因為碳酸氫鈣不溶于水，固會形成一層保護膜附在鋼筋混凝土表面進而防止其繼續(xù)腐蝕。但事實上超量的二氧化碳會和碳酸氫鈣發(fā)生反應(yīng)生成重碳酸鈣，這種物質(zhì)是溶于水的。

 

  此為一個平衡反應(yīng)，當二氧化碳過量時，反應(yīng)正向進行生成碳酸氫根離子。當兩種物質(zhì)達到平衡時，反應(yīng)也達到一種平衡態(tài)。由此可見，當?shù)叵滤械亩趸己扛邥r，鋼筋混凝土的腐蝕會加?。欢?shù)叵滤械奶妓釟涓x子的含量增多時，這種腐蝕作用就會越弱。這就是地下水對鋼筋混凝土的分解類腐蝕。

 

  此外，地下水的酸度也會加快氫氧 化鈣的分解。而氯離子含量多時，混凝土結(jié)構(gòu)中的氯離子能夠使得陰、陽極之間的歐姆電阻不斷減小,而離子通路得到強化,加快了腐蝕電流的作用。這是鋼筋點化腐蝕加快的重要因素,而氯離子對混凝土中鋼筋銹蝕的速度要更快。

 

  （3）結(jié)晶分解復(fù)合類腐蝕  所謂結(jié)晶分解復(fù)合類腐蝕是指地下水中的各種離子與氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，

 

  生成一些易溶于水的物質(zhì)隨水流失，或是生成的新物質(zhì)體積有明顯得變化，如膨脹而引起混凝土材料的變形與開裂。如氨根離子，硝酸根離子，氯離子，鎂離子等。當這些離子過量時會與氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，生成如氯化鈣等易溶物質(zhì)及水泥桿菌及二水石膏等引起大變形的新物質(zhì)。

 

  5、結(jié)論

 

  （1）地下水對工程建設(shè)的影響在靜水壓力方面體現(xiàn)在地下水對基礎(chǔ)工程的浮托作用；

 

  （2）地下水對工程建設(shè)的影響在凍水壓力方面體現(xiàn)在流砂和潛蝕現(xiàn)象的形成；

 

  （3）地下水水位的下降會使基礎(chǔ)工程發(fā)生沉降作用；

 

  （4）地下水中所含的多種化學(xué)物質(zhì)會對鋼筋混凝土產(chǎn)生很劇烈的腐蝕作用。