第四节 渗流工程问题与处理措施

在岩土工程勘察、设计、施工过程中，应充分考虑渗流工程问题，分析评价和预测可能产生的后果，提出防护或监测等工程措施。

一、渗流工程问题

（一）地下水的浮托作用

地下水不仅对水位以下的土体产生静水压力和浮托力，并对建筑物基础产生浮托力。

当建筑物位于粉土、砂土、碎石土和节理裂隙发育的岩石地基时，按设计水位的100%计算浮托力；当建筑物位于节理裂隙不发育的岩石地基时，按设计水位的50%计算浮托力；当建筑物位于黏性土地基时，其浮托力较难准确确定，应结合地区的实际经验考虑。

土体孔隙中的水与外界的地下水相通，其浮托力应为土体的颗粒体积部分的浮力。《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）规定，确定地基承载力特征值时，地下水位以下均取有效重度。

（二）地下水的潜蚀作用

在施工降水等活动过程中产生水头差，在渗透力作用下，土颗粒受到冲刷，将细颗粒冲走，使土的结构破坏，称为地下水的潜蚀作用。潜蚀作用通常产生于粉细砂、粉土地层中。

（三）流砂

本章第三节提到流砂属于土的流土渗透破坏类型，通常易在粉细砂和粉土地层中产生，在地下水位以下的基坑开挖、埋设地下管道、打井等工程活动中常出现。流砂在工程施工中能造成大量的土体流动，致使地表塌陷或建筑物的地基破坏，给施工带来很大的困难，影响建筑工程的稳定，因此，必须进行防治。

（四）基坑突涌

当基坑下部有承压水层时，开挖基坑减小了底板隔水层的厚度，如图2-11所示。当隔水层较薄经受不住承压水头压力，承压水头压力就会冲毁基坑底板，这种现象称为基坑突涌。所以，当基坑下部有承压水层时，应评价造成突涌的可能性。

图2-11 基坑底隔水层

二、防渗处理措施

（一）水工建筑物渗流处理措施

水工建筑物的防渗工程措施一般以“上堵下疏”为原则，上游截渗、延长渗径，下游通畅渗透水流，减小渗透压力，防止渗透变形。

1.垂直截渗

垂直截渗的主要目的是延长渗径，降低上、下游的水力坡度，如果垂直截渗能完全截断透水层，防渗效果更好。垂直截渗墙、帷幕灌浆、板桩等都属于垂直截渗。

如图2-12所示心墙坝混凝土防渗墙，防渗墙完全截断透水层，防渗效果好；若透水层深厚，防渗墙未截断透水层，那么防渗墙起到了延长渗径的作用。

图2-12 心墙坝混凝土防渗墙

图2-13 水平黏土铺盖防渗

2.设置水平铺盖

上游设置水平铺盖，如图2-13所示黏土铺盖，与坝体防渗体连接，延长了水流渗透路径。

图2-14 河堤基础土工布反滤层

3.设置反滤层

在水工建筑物下游设置反滤层，既可通畅水流，又起到保护土体、防止细粒流失而产生渗透变形的作用。反滤层可由粒径不等的无黏性土组成，也可由土工布代替，如图2-14所示即为某河堤基础加筋土工布反滤层。

4.排水减压

为减小下游渗透压力，常常在水工建筑物下游、基坑开挖时，设置减压井或深挖排水槽，如图2-15所示土坝减压井。

图2-15 土坝减压井

图2-16 基坑排水

（二）基坑开挖防渗措施

1.工程降水

可采用明沟排水和井点降水的方法人工降低地下水位。明沟排水就是在基坑内或基坑外设置排水沟、集水井，用抽水设备将地下水从排水沟或集水井排出。浅基坑可用敞开式排水，如图2-16所示基坑排水。

当基坑开挖要求地下水位降得较深时，可采用井点降水的方法。在基坑周围布置一排乃至几排井点，从井中抽水降低水位。井点的间距取1～3m，根据土的种类及要求降水的深度而定。各井的顶部用管子相连，并由一个水泵抽水，如图2-17所示为多级井点降水。

图2-17 多级井点降水

图2-18 基坑开挖中板桩设置

2.设置板桩

沿坑壁打入板桩，如图2-18所示，它一方面可以加固坑壁，同时增加了地下水的渗流路径，减小水力坡降。

3.水下挖掘

在基坑或沉井中用机械在水下挖掘，避免因排水而造成流砂的水头差。为了增加砂的稳定性，也可向基坑中注水，并同时进行挖掘。

基坑开挖防渗措施还有冻结法、化学加固法、爆炸法等。