海绵城市雨水入渗对邻近建筑地基的影响

易新强

【摘 要】海绵城市基于城市雨水管理而产生的全新理念，其能在发挥渗水、蓄水、排水、净水等功能的基础上，提升城市的整体服务质量。与此同时，基于海绵城市的雨水入渗会对邻近建筑物的地基造成影响。本文就海绵城市雨水下渗对建筑地基的影响及应对措施展开分析。

【关键词】海绵城市;雨水下渗;基础破坏;对策

海绵城市能通过雨水下渗、排放处理，解决城市内涝问题，缓解城市生态压力。但在一定程度上，下渗的雨水会对邻近建筑物的地基造成影响，影响建筑基础承载能力和结构的稳定性，故而应重视两者关系分析，减小雨水下渗对地基影响，实现建筑物的有效保护。

一、海绵城市雨水下渗方式

1、下凹式绿地

下凹式绿地是海绵城市理念下城市雨水处理的重要技术形态，其能将硬化地表产生的降水径流汇聚起来，然后通过绿地下渗到地下;该过程中，绿地中的植物、土壤和微生物起到过滤的作用，这种方式在一定程度上减少了地表的径流。要注意的是，下凹式绿地吸收的地表雨水相对有限，当降雨量较大时，超过绿地渗透容量的雨水会通过城市雨水管网系统排放，有效地缓解了城市的内涝问题。

2、透水铺装

城市地表硬化降低了地表的渗水能力，并在一定程度上影响了城市水气平衡和自然生态环境。步入新时期以来，人们在城市地表硬化中，开始选用具有透水能力的铺装材料，当城市降雨后，雨水会顺着铺装材料渗透到地下。与之前的非透水性硬化相比，透水铺装在解决城市积水、内涝问题的同时，实现地面与地表热交换、水交换的系统控制，优化了城市生态环境。譬如在城市透水铺装中，有的人行道会使用一定的透水材料，并且在基础处理中，会选用黄土、高炉矿渣、石英砂等透水能力较好的才来作为填料介质[1]，以此来形成滞留带，实现了城市雨水的快速下渗处理。通常在透水铺装滞留带填料介质选择中，还应重视填充介质粒径的控制，通常透水铺装滞留带填料介质使用黄土时，其粒径保持多保持在0.001～0.1mm，而高炉矿渣填料介质粒径多保持在0.1～0.5mm，石英砂是较为常见的透水铺装滞留带填料介质，其粒径变化较大，最小粒径为0.5mm，而最大粒径可达到50mm。

3、雨水花园

在海绵城市雨水下渗处理中，雨水花园也是较为常见的一种方式。通常雨水花园存在于地势较低的园林绿化地区，这些地区多覆盖地被植物、灌木植物等;从植物类型来看，雨水花园所选择植物具有较强的抗逆性，植物根系发达，在抗旱、抗涝等层面具有突出优势。城市降雨后，利用雨水花园，能有效地收集地表径流，有效地保证了城市雨水处理的生态效益。

二、基于海绵城市雨水入渗的邻近建筑地基变化

1、影响地基稳定性

城市化发展过程中，降雨后地表径流的到来时间发生了较大变化（见图1）。在海绵城市下，有相当比例的降水会通过滞留带的透水材料下渗，此时要分析海绵城市雨水入渗对邻近建筑地基的影响，需系统计算邻近建筑物地基水分变化情况。

一般下雨状况下，若邻近建筑地基为黄土地基，且没有湿陷问题，则其含水量的变化为：在降水之前，同一水平线的地基土体基本上具有相等的含水量;当开始降雨时，建筑地基中的含水量会有所增加，并且随着降雨量的增加，地基中的含水量也处于持续增加状态，值得注意的是，当地基土层含水量增加到一定程度时会逐渐稳定下来。并且在海绵城市下，当建筑之间的距离越大时，地基含水量需要达到平衡状态的时间也就越长。另外随着土壤埋藏的深度增加，其基本的含水量也会逐渐增大。当降水过后，土壤中的含水量的增长幅度或逐渐缩小，随着时间的延长及水交换作用，地基中的含水量也逐渐减少，并最终恢复到稳定状况。值得注意的是，当建筑物地基存在不同等级的湿陷性土体时，其含水量的变化会有较大差异;通常地基湿陷性等级越高，则其含水量的变化也就越明显。

2、LID设施渗流宽度对地基含水量影响

地基含水量还受到LID设施渗流宽度的影响。在海绵城市中，邻近建筑物之间存在LID设施，这些设施的渗流宽度不等，整体宽度处于几米到十几米之间。结合海绵城市渗水特征可知，LID设施渗流宽度对地基含水量的影响表现如下：随着渗流宽度的增加，发生降雨后能下渗到地基的水分也就增多，此时地基内部含水量也会有所增多。但是从整体上来看，地基含水量受LID设施渗流宽度的影响相对较小，故而在具体的工程项目建设中，基于简化设计方案考虑，认为两者之间并没有直接的相关性。

3、地基沉降

随着地基含水量的增加，建筑物地基有發生沉降的可能。对于不同等级湿陷性黄土地基而言，其发生沉降的规律大致相同;但是黄土地基土体湿陷性等级不同，其沉降量的变化也会有所差异。工程实践表明，若工程建设区域地基土体湿陷性等级越高，则其更容易发生土壤沉降问题，并且当地基沉降时，有较大的概率会发生渗流问题。基于此，在建筑工程项目施工中，应进行地质基础条件的系统勘察，当发生地基土壤的湿陷性较高时，还需要对土体进行换填或岩体加固处理，不断提升建筑基础的防渗透能力，以此来保证建筑的稳定性、安全性。

三、海绵城市雨水入渗状况下的邻近建筑地基保护措施

1、重视地基防渗评价

出于保护邻近建筑地基考虑，在海绵城市建设中，针对建筑的施工，应重视其地基防渗能力的评价。现阶段，针对地基防渗效果评价，除压水实验、声波法外，地下水动力学法也是较为常见的方式。在工程项目建设中，应结合邻近建筑地基施工环境、土壤渗水特性等因素，规范化的选择评价方法，实现地基防渗效果的精准评价。就压水实验而言，其不仅包含简易压水实验、单点压水试验，而且涉及五点压水实验，在试验中，应重视压水压力、透水率、压入流量等因素的精准控制。而在声波法下，应重视其声速、波幅、频率等参量的精准控制。地下水动力学方法下，应从物理模拟、数学模拟、数学规划等层面，对基层地下水的变化情况进行分析，要注意的是，在地基防渗中，应注意保持基础下部土体孔隙水的压力不变，为工程项目建设创造有利条件。

2、规范使用防渗膜

要进一步减轻海绵城市雨水入渗对邻近建筑地基的影响，在工程项目建设中，还应注重防渗膜的有效应用。防渗膜施工模式下，应重视海绵城市设施间距的有效调整，同时应注意控制防渗设施与建筑下部地基土的间距，减少雨水下渗对邻近建筑地基的影响。另外防渗膜整体的防渗系数较小，且设施底部压力水头较小，在渗水量计算中，可忽略掉渗水膜所具有的透水性，并且应尽量将渗水膜安装在底部，以此来减少渗流到地基的水分，确保地基的稳定性。

结语

基于海绵城市的雨水入渗会对邻近建筑地基造成影响，在一定程度上影响了建筑物的安全性。基于此，应在考虑海绵城市雨水下渗方式的同时，系统分析雨水入渗对邻近建筑地基的影响，并做好地基保护，这样能在发挥LID设施的同时，确保建筑建设、应用的稳定性、安全性。

参考文献：

[1]柴少波，胡志平，王川，等.海绵城市雨水花园渗漏对邻近建筑地基的影响[J].科学技术与工程，2019，19（24）：338-343.