中铁第五勘察设计院集团有限公司东北分院
摘要：水是城市轨道交通工程建设的天敌，据统计70%以上的基坑事故是由水直接或者间接造成的。而不重视地下水勘察或者地下水勘察不细致导致事故发生的案例比比皆是。眼下，正值我国城市轨道交通工程大发展时期，了解、认知地下水及其带来的危害，对我们进行城市轨道交通建设有着至关重要的作用。
关键词：地下水；灾害；预防措施
1、简介
地下水作为地球水资源的重要组成部分，与人类社会活动有着紧密的联系。良好的地下水储存是一个地区经济、政治、文化发展的重要基础。其优质的地下水资源，为农业灌溉、工业发展以及生活用水提供有力的保障。尤其在干旱、半干旱地区，地下水的作用尤为突出。
地下水在带给人们便利的同时，也给人们的建设带来很多不利的影响。尤其对城市轨道交通工程的建设，由于大部分的轨道交通工程都是地下工程，地下水往往成为这一工程勘察最头疼的问题。地面塌陷，流砂，管涌，浮托作用和腐蚀作用等更是给轨道交通工程建设带来巨大的麻烦，甚至不可挽回的生命、财产损失。
2、地下水分类及特性
地下水受不同因素的影响，分类也大不相同。但总的来说有两种，一是根据地下水的某一种特性或单一的因素进行分类，如硬度，来源等，二是根据综合特征判定。根据埋藏条件可分为，包气带水、潜水、承压水。但不论是哪种水，都可以按含水层的空隙性质划分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。
3、与地下水有关的灾害及预防措施
1）地面塌陷
在城市轨道交通工程的建设过程中，工程结构往往会在地下水埋深以下，明挖法施工则需要进行基坑降水，在松散的砂土地层中，将地下水水位降低，则需要大量抽水，如果设计的抽水井滤网和砂滤层不合理或者施工中未能按设计施工，则抽水时会将松软土层中的黏粒、粉粒甚至细砂等细小土颗粒随同地下水一起抽出，使周围地面土层很快产生不均匀沉降，造成地面变形、建筑物失稳、地下管线悬空，危急人员车辆安全。
建议在施工过程中增强地面变形监测，早发现早处理。对抽水的含水层可以采用回灌的方法减少地面变形量。
2）流砂
当基坑开挖到地下水位以下时，有时坑底土会进入流动状态，随地下水涌入基坑，这种现象称为流砂现象。此时，基底土完全丧失承载能力，施工条件恶化，严重时会造成边坡塌方，甚至危及邻近建筑物。发生流砂的原因是土的孔隙比大、含水量大、粘粒含量少、粉粒多、渗透系数小、排水性能差等，但是最重要的还是地下水在土中渗流所产生的动水压力（渗流力）。
建议选择最恰当的地基处理方法来施工，充分认识流砂的形成原因和流砂的危害。在实际施工过程中，通常处理基础的方法有换土垫层法、深层密实法、排水固结法、化学加固法、加筋法、热学法。
3）管涌
在渗透水流作用下，土中细颗粒在粗颗粒所形成的孔隙通道中移动，流失，土的孔隙不断扩大，渗流量也随之加大，最终导致土体内形成贯通的渗流通道，土体发生破坏的现象叫做管涌。
图3-1管涌示意图
发生原因：（1）地基土壤级配缺少某些中间粒径的非粘性土壤，在上游水位升高，出逸点渗透坡降大于土壤允许值时，地基土体中较细土粒被渗流推动带走形成管涌；（2）基础土层中含有强透水层，上面覆盖的土层压重不够；（3）工程防渗或排水（渗）设施效能低或损坏失效；管涌发生时，水面出现翻花，随着上游水位升高，持续时间延长，险情不断恶化，大量涌水翻沙，使地基土壤骨架破坏，孔道扩大，基土被淘空，引起建筑物塌陷，造成各种工程事故。
抢护方法：临截背导，导压兼施，降低渗压，防止渗流带出泥沙。
4）浮托作用
地下水对位于水位以下岩土体产生静水压力，并产生浮托力。当建筑物以粉土、砂土、碎石土或节理裂隙发育的岩石作地基时，按设计水位100%计算浮托力；当建筑物以节理裂隙不发育的岩石作地基时，按设计水位50%计算浮托力；当建筑物以粘性土做地基时，其浮托力难以准确的确定，应结合区域实际经验确定。
对应建筑物地下水位浅，基础深时，若不考虑地下水浮托力的影响，就可能会产生地下室裂缝、地下室渗水、以及桩基抗拉破坏等严重影响使用功能现象甚至产生建筑物安全问题，因而必须重视抗浮水位的提出，提醒设计人员给以足够的重视，避免发生不必要的灾害。
5）腐蚀作用
由于地下水中氢离子置换铁，使铁离子溶于水中，从而使砼、钢铁材料受到腐蚀的作用。氢离子可以是水中原有的，弱基性盐类经水解而生成。此外，溶解于水中的O2、C02、H2s也可以成为腐蚀作用的因素。锰的盐类、硫化铁、有机物及油脂都能作接触剂而加强这一作用。
地下水对建筑材料的腐蚀性分三类：①结晶类腐蚀：地下水中SO42－离子的含量超过规定值，那么SO42－离子将与混凝土中的Ca（OH）2等发生一系列化学反应，使混凝土的结构遭受破坏；②分解类腐蚀：地下水中含有CO2和HCO3－，CO2与混凝土中的Ca（OH）2作用，生成碳酸钙沉淀；③结晶分解复合腐蚀：当地下水中NH+，N03－，Cl－和Mg2+离子的含量超过一定数量时，与混凝土中的Ca（OH）2发生一系列反应，破坏混凝土的结构。
建议勘察过程中，对不同地貌单元采取满足规范要求数量的水样进行分析实验，为设计提供准确的依据。
4、结论
地下水在城市轨道交通工程建设中起到至关重要的作用，重视地下水的勘察、提高地下水勘察的精度、增加地下水勘察的手段，综合评价地下水的来源、性质，以便为城市轨道交通工程的建设提供有力的保障。
重视研究地形地貌、岩土与水文的关系。广泛收集水文站的多个水文年的区域资料，增加同一地貌单位的抽、提水试验数量，使用完整井、非完整井进行观察、计算，为渗透系数、影响半径的选取提供更准确的依据。尤为重要的是承压水，广泛使用钻孔水位直接观察法观察承压水水头，增加静力触探护管观测法的数量，进行对比总结。同时还应注意多层地下水的承压型问题。现场施工过程中要严格执行相关标准、规范，避免地下水带来的地面塌陷、流砂、管涌、浮托破坏和腐蚀破坏等，并做好预防预案，确保工程建设的顺利进行。
参考文献：
[1]《岩土工程中地下水危害防治》郭志业等编著.人民交通出版社，2009年8月1日出版；
[2]《工程地质》（第四版）孙家齐，陈新民主编.武汉理工大学出版社，2011年12月出版；
[3]乐安祺，宋赞.工程勘察中的水文地质问题不容忽视[j].科技创新导报2007（19）.