淺談基坑施工對(duì)周邊環(huán)境的影響及其控制措施

【摘要】基坑施工引起周邊環(huán)境的問(wèn)題日益引起人們的關(guān)注，本文結(jié)合南京河西某基坑工程討論了基坑施工對(duì)周邊地面沉降的影響并提出了相應(yīng)控制措施。

【關(guān)鍵詞】基坑；周邊環(huán)境；控制措施

1、引言

基坑開(kāi)挖引起的變形主要包括三個(gè)部分：基坑底部隆起、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形后引起地表和鄰近建筑物的變形，三者是相互關(guān)聯(lián)的，其中圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形后引起地表的變形對(duì)周?chē)h(huán)境的影響最為直接。本文結(jié)合南京河西某基坑工程，對(duì)該基坑施工引起周邊變形的原因進(jìn)行了初步探討，并提出了相應(yīng)的控制措施。

2、工程簡(jiǎn)況

南京河西某基坑工程，基坑寬度為48m，深度為15m，地下結(jié)構(gòu)全部位于淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土中。土層分布上部為24m的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，下部為粉細(xì)砂。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻的形式，插入比1：1，深度為30m?；娱_(kāi)挖共設(shè)置4道支撐：第一道位于地下0.5m處，第二道支撐位于地下5.5m處，第三道支撐位于地下9m處，第四道支撐位于地下12m處。

3、基坑施工引起地表變形的影響

3.1基底加固范圍的影響。

該工程地下結(jié)構(gòu)位于淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土中，施工中采取對(duì)基底進(jìn)行加固處理，以提高基坑的抗隆起能力和穩(wěn)定性，減小施工期對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)、周邊環(huán)境及后期沉降的影響?；准庸虒?duì)減小圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移和周邊地面沉降量效果明顯，特別是加固范圍在1～3m的時(shí)候（地面沉降由23mm降至12mm）。而當(dāng)加固范圍進(jìn)一步加大時(shí)，基底加固對(duì)于減小圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移和地面沉降量的效果增量已不如加固1～3m時(shí)明顯（基底加固范圍為3～6m時(shí)對(duì)應(yīng)地面沉降為12mm至6mm）。因此，在實(shí)際施工中，應(yīng)當(dāng)考慮施工需要，在變形控制與工程造價(jià)間進(jìn)行加固范圍的優(yōu)化選擇。

然而，在較多情況下，由于施工條件的限制，基底加固在靠近圍護(hù)結(jié)構(gòu)的部分地段無(wú)法正常進(jìn)行，而在加固區(qū)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間留下一段未加固的區(qū)域。這一現(xiàn)象使加固區(qū)域充當(dāng)?shù)讚蔚脑O(shè)計(jì)意圖無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)。邊緣空隙對(duì)加固效果的影響很大（基底無(wú)加固時(shí)，地面沉降為23.1mm；基底加固完好時(shí)對(duì)應(yīng)地面沉降為10.1mm，而加固邊緣有1m空隙時(shí)，地面沉降為15.2mm）。因此，當(dāng)加固邊緣有1m的空隙時(shí)，對(duì)整體加固的效果削弱達(dá)40%。

3.2基坑邊超載的影響。

基坑施工時(shí)，由于場(chǎng)地限制、施工需要或組織不當(dāng)，基坑邊緣通常會(huì)有超出設(shè)計(jì)范圍的附加荷載（簡(jiǎn)稱(chēng)超載）。通過(guò)計(jì)算，基坑超載對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移和周邊地面沉降影響很大（無(wú)超載時(shí)，地面最大沉降為10.1mm；而存在20kPa超載時(shí)，地面最大沉降為70.7mm）。因此在施工過(guò)程中應(yīng)當(dāng)合理組織安排，盡量減小基坑邊的超載大小及超載作用時(shí)間。

3.3基坑開(kāi)挖對(duì)周邊建筑物的影響。

基坑開(kāi)挖會(huì)引起周邊路面的不均勻沉降，進(jìn)而對(duì)建筑物的安全構(gòu)成威脅。不同基礎(chǔ)形式的建筑物對(duì)基坑開(kāi)挖的反應(yīng)不同。具有樁基礎(chǔ)的建筑對(duì)基坑開(kāi)挖的反應(yīng)不是很大，沉降量（2.2mm）和沉降差（0.02mm）都很小，而淺基礎(chǔ)的反應(yīng)卻很大（沉降量為17.3mm，沉降差為5mm）。因此，在施工之前，應(yīng)對(duì)周邊建筑物基礎(chǔ)情況進(jìn)行調(diào)查，對(duì)基坑施工可能引起建筑物損害的要預(yù)先采取措施（例如采取錨桿靜壓樁和注漿進(jìn)行加固），并加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)。

3.4施工降水的影響。

該基坑施工時(shí)發(fā)生了4次管涌，對(duì)周邊路面與建筑物造成較大的沉降。此外從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析可得：管涌對(duì)周邊沉降的影響很大、影響時(shí)間也較長(zhǎng)。但管涌的影響與距離沒(méi)有必然的聯(lián)系，而是受地質(zhì)與地下水條件控制。

4、基坑開(kāi)挖施工的建議

4.1土方開(kāi)挖建議

土方開(kāi)挖方案應(yīng)遵循分層、分區(qū)、分段、對(duì)稱(chēng)、限時(shí)的原則。

（1）豎向分層可按支撐情況明確分層、嚴(yán)格執(zhí)行先撐后挖，每層支撐挖到支點(diǎn)以下30～40cm時(shí)，即架設(shè)鋼支撐并施加預(yù)應(yīng)力，把支護(hù)樁變形減小到最低程度。

（2）橫向分區(qū)應(yīng)控制分區(qū)的長(zhǎng)度以滿(mǎn)足在較短時(shí)間內(nèi)完成土方開(kāi)挖并架設(shè)預(yù)應(yīng)力支撐（坑中坑的支撐），當(dāng)開(kāi)挖至基坑設(shè)計(jì)底面時(shí)，開(kāi)挖完成后應(yīng)立即澆筑一定寬度的砼墊層以起底撐作用，嚴(yán)格控制無(wú)撐暴露時(shí)間在24h以?xún)?nèi)。

（3）縱向分段不宜過(guò)大，注意臨時(shí)土坡的穩(wěn)定，防止出現(xiàn)過(guò)大變形導(dǎo)致工程樁與立柱樁的超量變形和斷裂現(xiàn)象。

4.2施工降水建議

（1）由于河西地質(zhì)條件變化劇烈，建議在降水井施工時(shí)，施工方應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)記錄降水井位置的地質(zhì)情況，已方便后期的分析研究與事故處理。

（2）降水井抽出水必須是清水，應(yīng)當(dāng)提前20天抽水，可以查明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的止水效果或滲漏情況。

（3）及時(shí)布設(shè)坑外觀測(cè)井，主要起觀測(cè)作用，監(jiān)測(cè)坑外水位變化情況，但在必要時(shí)可以做回灌井使用，其井深應(yīng)至下部粉砂層。

4.3其他措施

（1）嚴(yán)格控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。如果圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量較差，坑壁在動(dòng)水壓力作用下會(huì)出現(xiàn)流砂流土，造成基坑周邊地表塌陷，危及周邊環(huán)境安全，對(duì)于此類(lèi)問(wèn)題應(yīng)早發(fā)現(xiàn)、早處理。

（2）采取基底加固?；准庸虘?yīng)保證基底加固與圍護(hù)結(jié)構(gòu)間的緊密接觸，建議采取抽管注漿的方法加強(qiáng)基底加固部分與圍護(hù)結(jié)構(gòu)間的接觸。

（3）做好對(duì)基坑周邊周邊建（構(gòu)）筑物、地下管線(xiàn)情況的調(diào)查了解。施工前應(yīng)預(yù)先對(duì)基坑周邊建（構(gòu)）筑物、地下管線(xiàn)的情況進(jìn)行調(diào)查，根據(jù)不同建筑的荷載、結(jié)構(gòu)類(lèi)型、基礎(chǔ)形式、距基坑邊的距離等情況進(jìn)行分類(lèi)判斷；對(duì)基坑施工可能會(huì)危及其安全的建筑物應(yīng)進(jìn)行預(yù)加固，而不宜事后處理。

（4）減少地面附加荷載。注意承重汽車(chē)的運(yùn)行路線(xiàn)，減少車(chē)輛荷載對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響；限制基坑邊的堆載重量與距離。

5、結(jié)論

本文結(jié)合南京河西某基坑工程施工，討論了基底加固、基坑超載、施工降水及建筑物形式對(duì)周邊地面沉降的影響，同時(shí)就土方開(kāi)挖、施工降水和流土流砂問(wèn)題提出了相應(yīng)控制措施。

作者簡(jiǎn)介

董正龍（1971-），男，漢族，江蘇豐縣人，助理工程師，2012年1月畢業(yè)于江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)任徐州長(zhǎng)城基礎(chǔ)工程有限公司天津分公司副經(jīng)理.