深基坑施工特點(diǎn)、環(huán)境影響、防治措施及監(jiān)測(cè)

孫　銘

摘要：深基坑工程施工對(duì)周圍建筑、交通影響很大，需要采取科學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行治理，本文就深基坑施工中的環(huán)境影響、科學(xué)化施工、第三方監(jiān)測(cè)進(jìn)行討論，并提出防治措施。

關(guān)鍵詞：深基坑施工；環(huán)境影響；防治措施；科學(xué)化；第三方監(jiān)測(cè)

1 前言

近年來(lái)隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，對(duì)建筑空間及交通流量的需求急驟膨脹，人們開(kāi)始向地下空間尋求發(fā)展，對(duì)深基坑施工提出了越來(lái)越高的要求。而深基坑施工具有地質(zhì)變化復(fù)雜、開(kāi)挖難度大、工期長(zhǎng)、費(fèi)用高及對(duì)周邊環(huán)境影響大等問(wèn)題，是沿海城市建設(shè)中一個(gè)亟待攻克的難題。因此深基坑施工的好壞，直接影響到基坑工程的造價(jià)和對(duì)環(huán)境的影響，具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2 城市深基坑工程施工的特點(diǎn)

2.1 深基坑工程施工環(huán)境條件比較差。由于高層、超高層建筑都集中在城市中心區(qū)及主要街道的兩旁，建筑密度大，人口密集，交通擁擠，施工場(chǎng)地狹小，束縛了工程施工的手腳。

2.2 基坑開(kāi)挖越來(lái)越深。業(yè)主為節(jié)約土地，充分利用原有基地面積和地下空間，設(shè)置多層地下停車場(chǎng)、人防、機(jī)房及消防設(shè)施，故地下結(jié)構(gòu)的深度和層數(shù)相應(yīng)增加。

2.3 必須設(shè)置技術(shù)可靠可行的支護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)確保安全，還要考慮到對(duì)周圍地下的煤氣、上水、下水、電訊、電纜等管線的影響，盡可能減少對(duì)這一系列建筑及設(shè)施的損壞性影響。

2.4 隨著競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的增加，業(yè)主對(duì)造價(jià)、工程進(jìn)度、工程質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，相應(yīng)增加了施工難度。

3 深基坑施工過(guò)程對(duì)周圍建筑、交通設(shè)施產(chǎn)生的影響

3.1 降低地下水位引起的影響表現(xiàn)為：

降低地下水位引起的地面沉降；地下水滲透破壞引起的基坑坍塌；基坑突涌導(dǎo)致的基土開(kāi)裂。

3.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生變形和位移引起的環(huán)境影響表現(xiàn)為：

支護(hù)結(jié)構(gòu)本身破壞而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)；支護(hù)結(jié)構(gòu)整體破壞而導(dǎo)致基坑隆起；支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生變形和位移而引起鄰近建筑設(shè)施破壞。

4 控制基坑變形的措施：

在基坑工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮有關(guān)的影響因素：

4.1 設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)環(huán)境要求選擇基坑位移的控制等級(jí)；

4.2 基坑的最大的水平位移值，與基坑開(kāi)挖深度、地質(zhì)條件及支護(hù)結(jié)構(gòu)類型等有關(guān)，在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)滿足要求時(shí)，支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移最大值與基坑底土層的隆起抗力系數(shù)存在一定的統(tǒng)計(jì)關(guān)系；

4.3 圍護(hù)體系的平面形狀與變形有一定的關(guān)系，從受力分析可知，圓形、弧形、拱形比直線形要好；工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，在最不利的轉(zhuǎn)角位置、墻后地面和墻面容易出現(xiàn)裂縫，因此，圍護(hù)樁體系的平面形狀不一定非得與底板形狀一致。

4.4 實(shí)踐表明，圍護(hù)樁根部插入較好土層中，其圍護(hù)體系的變形小，穩(wěn)定性好。

基坑施工時(shí)，應(yīng)考慮相關(guān)因素影響：

基坑圍護(hù)體系規(guī)律，其變形可以分為兩個(gè)階段，一是開(kāi)挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)的變形，二是到底板結(jié)束時(shí)的位移。而第二階段的變形與基坑暴露時(shí)間有關(guān)，暴露時(shí)間越長(zhǎng)，風(fēng)險(xiǎn)性越大。

基坑工程的受力特點(diǎn)是大面積卸載，坑周圍和坑底應(yīng)力場(chǎng)從原始條件逐漸降低?；颖┞逗?，及時(shí)鋪設(shè)混凝土墊層對(duì)保護(hù)坑底土體不受施工擾動(dòng)、土體應(yīng)力松弛具有重要作用；基坑周邊超載，增加墻后土體壓力及滑動(dòng)力矩，降低圍護(hù)體系的安全度；由于大量卸荷，坑周圍應(yīng)力場(chǎng)變化，地面或多或少會(huì)產(chǎn)生許多裂紋，降雨或施工用水進(jìn)入土體會(huì)降低土體的強(qiáng)度，并增加土壓力。

施工中設(shè)法減少土體中有效應(yīng)力的變化，提高土的抗剪強(qiáng)度和剛度，為此必須：

在基坑開(kāi)挖過(guò)程中和開(kāi)挖后，應(yīng)保證井點(diǎn)降水的正常進(jìn)行；盡量減少基坑坑底的暴露時(shí)間，盡快澆筑墊層和底板混凝土；必要時(shí)，在開(kāi)挖前對(duì)坑底土體進(jìn)行局部加固處理。

5 第三方監(jiān)測(cè)

5.1 第三方監(jiān)測(cè)的目的

第三方監(jiān)測(cè)是在深基坑施工期間由獨(dú)立于施工單位和業(yè)主的專業(yè)測(cè)繪單位對(duì)施工區(qū)域外一定范圍內(nèi)的地表、道路、管網(wǎng)、重要建(構(gòu))筑物等進(jìn)行沉降和水平位移監(jiān)測(cè),為業(yè)主提供及時(shí)、可靠的用以評(píng)定深基坑施工對(duì)周邊環(huán)境影響的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和信息,并對(duì)可能發(fā)生的安全隱患或事故進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確的預(yù)報(bào),讓有關(guān)方面有時(shí)間做出決策,避免事故的發(fā)生。

5.2 第三方監(jiān)測(cè)方案

5.2.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容及范圍

第三方監(jiān)測(cè)的范圍為地下結(jié)構(gòu)物外緣兩側(cè)30m范圍內(nèi)的地下及地面建筑物、構(gòu)筑物、地下管線、地表及道路等。

第三方監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括：①建(構(gòu))筑物的沉降、傾斜、裂縫觀測(cè)及成因分析；②土層水平位移(測(cè)斜)監(jiān)測(cè)及水位監(jiān)測(cè)；③周邊重要交通設(shè)施,如橋梁、立交橋、人行天橋、鐵路等沉降和傾斜監(jiān)測(cè)；④道路及地表沉降觀測(cè)；⑤地下管線沉降監(jiān)測(cè)；⑥基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)

5.2.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的布置

第三方監(jiān)測(cè)主要是檢查深基坑施工對(duì)其周邊環(huán)境的影響。監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)應(yīng)充分考慮主體施工特點(diǎn)及地形、地質(zhì)特點(diǎn)和測(cè)量方法的可行性,點(diǎn)的疏密程度要既能較好地反映基坑周邊的變形情況,又能滿足監(jiān)測(cè)的精度要求。根據(jù)監(jiān)測(cè)對(duì)象的不同采用不同的布點(diǎn)方式：①重要的建(構(gòu))筑物一般每棟樓房埋設(shè)4~6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),點(diǎn)位埋設(shè)在樓房立柱上,立交橋則埋設(shè)在橋墩上。②道路及地表監(jiān)測(cè)點(diǎn)一般布設(shè)平均間距40m左右。③地下管線主要針對(duì)給水和煤氣管線,每隔30~50m布設(shè)一個(gè)。

5.2.3 觀測(cè)頻率和周期

第三方監(jiān)測(cè)的觀測(cè)頻率視監(jiān)測(cè)斷面距開(kāi)挖面的距離和沉降速度而定,當(dāng)出現(xiàn)較大的絕對(duì)沉降或不均勻沉降時(shí)加應(yīng)大監(jiān)測(cè)頻率。當(dāng)?shù)乇?、道路監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降速率大于3mm/d,建(構(gòu))筑物沉降速率>1.5mm/d,地下管線監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降速率>12mm/d時(shí),監(jiān)測(cè)頻率應(yīng)改為1次/d。

每個(gè)監(jiān)測(cè)對(duì)象的監(jiān)測(cè)周期分為3個(gè)階段：施工前期,施工期和穩(wěn)定期,施工前期是指尚未施工的時(shí)間,該階段只需對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)施測(cè)一次,取得各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的初始測(cè)量值；施工期指監(jiān)測(cè)點(diǎn)施工開(kāi)始到施工結(jié)束為止；穩(wěn)定期是指土建施工結(jié)束后的繼續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè)階段,一般一個(gè)月或兩個(gè)月觀測(cè)一次,直至最后3個(gè)觀測(cè)周期的變形量小于觀測(cè)精度為止。

5.3 第三方監(jiān)測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)

第三方監(jiān)測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)是為了確保監(jiān)測(cè)對(duì)象的安全而設(shè)置的最大允許變形值,當(dāng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形值達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)的80%時(shí)應(yīng)提出預(yù)警,當(dāng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形值達(dá)到或超過(guò)控制標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)及時(shí)向有關(guān)部門報(bào)警。

5.3.1 沉降變形控制標(biāo)準(zhǔn)

樁基建筑物沉降允許值為-10mm；天然地基建筑物沉降允許值為-30mm； 地下管線、地表及道路沉降允許值為-30mm；地表及道路隆起的允許值為+10mm。

5.3.2 位移變形控制標(biāo)準(zhǔn)

基坑維護(hù)結(jié)構(gòu)的位移變形控制標(biāo)準(zhǔn)為：墻體變形量與開(kāi)挖深度之比F應(yīng)小于0.7%； 地下水位監(jiān)測(cè)的控制標(biāo)準(zhǔn)：報(bào)警值為累計(jì)變化5m,預(yù)警值為累計(jì)變化4.5m。

5.4 數(shù)據(jù)處理

5.4.1 數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容

數(shù)據(jù)處理工作包括對(duì)觀測(cè)成果進(jìn)行粗差檢驗(yàn)和平差計(jì)算,變形值的計(jì)算與分析,圖表和報(bào)表的編制以及監(jiān)測(cè)報(bào)告編寫(xiě)等。

5.4.2 數(shù)據(jù)處理方法

第三方監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)種類多,數(shù)據(jù)量大,時(shí)間緊,快速、即時(shí)、準(zhǔn)確地進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理并將監(jiān)測(cè)信息反饋給業(yè)主是一項(xiàng)繁雜的工作。采用人工進(jìn)行數(shù)據(jù)管理、檢索具有工作量大、速度慢、不直觀、變形分析易出錯(cuò)、難于綜合全線或同一區(qū)段的各類不同來(lái)源、不同類型的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息等缺點(diǎn)。因此,建立第三方監(jiān)測(cè)信息管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)第三方監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理的快速、及時(shí)、自動(dòng)化以及實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理,成為第三方監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理的有效方法和途徑。

6 結(jié)束語(yǔ)

總之,深基坑施工是一個(gè)比較優(yōu)復(fù)雜過(guò)程,其影響面較大,應(yīng)采有科學(xué)的方法進(jìn)行針對(duì)性的處理。怎樣作出一個(gè)定量的分析，有待各方專業(yè)人士不斷的探索。

參考文獻(xiàn)

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[2]王宏鐵。深基坑支護(hù)工程新技術(shù)（第1版）[M].環(huán)境出版社