淺析如何有效預防與控制城市地下工程建設中的環(huán)境工程地質問題

王執(zhí)華（福清市環(huán)境保護局，350300）

淺析如何有效預防與控制城市地下工程建設中的環(huán)境工程地質問題

王執(zhí)華（福清市環(huán)境保護局，350300）

隨著我國社會經濟的高速發(fā)展，城市的擴張規(guī)模越來越大，由此也帶動了大規(guī)模的城市地下空間的開發(fā)利用。因此，加強對城市地下工程建設的工程地質變化研究在當今具有非常重要的意義。本文分析了由于地下工程建設造成的環(huán)境工程地質問題種類，并研究了針對這些情況需解決的關鍵問題，從而對預防相關地質問題提出了防范措施。

城市地下工程建設；環(huán)境工程；地質問題；預防與控制

由于現(xiàn)代城市的發(fā)展需要，地下室、地下車庫、地下商業(yè)街、地鐵，以及地下人防工程等各類工程不斷興建起來，為完善城市的功能作出了突出的貢獻。然而，由地下工程建設帶來的地質問題也越來越多的引起公眾的重視。

1 城市地下工程建設對地質環(huán)境影響的主要形式

由于對地下工程的使用需求，城市地下工程建設一般都處于城市中心地段，在施工過程中，由于對地層造成的影響，常常會對工程周圍的地面建筑以及地下管線等造成不同程度的危害。主要表現(xiàn)為以下幾個方面：

1.1 地面變形

地面變形，是地下工程施工的過程中和竣工后常見的地質問題。由于連續(xù)抗土、抽水等施工的影響，極易造成地面沉降，從而影響到范圍內建筑物產生不同程度的損壞而拆除。

在地下工程的建設中，，盾構、沉井、基坑法等施工手段均會造成對土層的擾動，產生軟土層蠕動、飽水砂性土的管涌、地面變形等環(huán)境工程地質問題，從而出現(xiàn)地面變形。

1.2 洞室圍巖失穩(wěn)

在隧道施工中，洞室圍巖失穩(wěn)、塌方、冒頂?shù)膯栴}常有出現(xiàn)，尤其是在東南沿海地帶，多發(fā)育盆嶺相間的地貌，隨著近來的公路建設速度的加快，公路隧道的開挖也越來越多，而由于地質原因，在風化裂隙發(fā)育帶、斷裂帶、巖脈和小斷層區(qū)、節(jié)理密集帶、巖脈與圍巖接觸帶等特殊地質地段常發(fā)生洞室圍巖失穩(wěn)事故。洞室圍巖失穩(wěn)常常造成規(guī)模較大的破壞，并可形成新的斷裂，還可導致地表環(huán)境的突變，如硐內塌方引起地表坡體變形、地表塌陷等。

1.3 地下水環(huán)境變異

地下工程建設對環(huán)境的破壞還表現(xiàn)在對地下水環(huán)境的影響方面。在地下工程的施工中，出于對開挖面穩(wěn)定的要示，一般需要進行人工降水，尤其是采用盾構法在飽和土體中進行隧道施工和在地下水較淺地區(qū)進行深基坑開挖等工作時，必須進行大面積人工降水，會引發(fā)地下水“漏斗式”下降，從而影響到地下水中的物理化學組分和微生物含量，最終導致污染事故。另外，為提高土體強度和防滲性能而進行的化學注漿操作，也會對地下水產生污染。由于地下工程建設對地下水環(huán)境的影響具有范圍大、時間長等特點，其潛在的負面影響往往不可估計。

1.4 地質生態(tài)環(huán)境惡化

地下工程建設，不可避免地需要將大量的地下巖石和土體挖出，形成地面的堆積，由此造成了對周邊環(huán)境的影響，如城市的揚塵污染問題、隧道下沉問題等。尤其是揚塵污染問題，其影響范圍之廣，可導致嚴重的大氣中總懸浮顆粒物長期超標，形成公害。

2 城市地下工程建設環(huán)境工程地質研究應解決的關鍵問題

2.1 城市三維空間的工程地質環(huán)境質量評價與分區(qū)

與地面工程建設不同的是，地下工程建設對工程地質環(huán)境質量的評價研究采用的是更嚴格的地下三維空間的工程地質環(huán)境質量評價與分區(qū)。在考慮到地質構造、地形地貌、巖土性狀、水文地質條件等因素的同時，還要將巖土體的隔熱、抗震等性能納入研究范圍。同時，為了對地下工程進行更科學的規(guī)劃設計，還應對地下工程地質環(huán)境質量進行立體分區(qū)。

2.2 城市巖土體立體結構特征及區(qū)劃

對于城市巖土體立體結構的研究，可以起到更明確地了解城市巖土各類型結構的地域分布、科學合理地規(guī)劃不同場區(qū)的作用，能更好地為城市地下空間規(guī)劃和建設提供指導意見，具有重要的理論意義和實用價值。

2.3 區(qū)域穩(wěn)定性的分析與評價

做好區(qū)域穩(wěn)定性的分析與評價，對城市地下工程的選址規(guī)劃有重要意義。只有確定了規(guī)劃區(qū)域內地下結構的穩(wěn)定性，才能提出對應的具有經濟合理性和技術可行性的工程規(guī)劃方案。因此，在進行工程選址規(guī)劃時，要對規(guī)劃區(qū)域內的地殼穩(wěn)定性，包括地殼劇烈升降、傾斜、拗折、斷裂復活、地震等問題地進行分析研究，以免后期在工程建設和竣工后，這些構造運動對工程造成危害。

2.4 施工階段的工程地質勘察

地質工程勘察應貫穿于地下工程選址、規(guī)劃、設計和施工的各個階段，通過在不同階段進行相關的工程地質勘察，可以對工程地質中地層巖性、地質構造、水文地質、地應力方向等問題進行及時、準確的了解，并以此為依據(jù)制定最科學合理的設計、施工方案。

2.5 典型工程地質問題的詳細研究

地下工程建設會面臨許多不同的地質問題，如流砂、軟弱層、地面沉降、圍巖失穩(wěn)等，這些地質原因直接影響了工程的規(guī)劃和建設，因此必須對遇到的具體問題進行詳細研究，這樣才能將地質問題對工程帶來的影響和困難降到最低。

3 城市地下工程建設環(huán)境工程地質問題的預防途徑與控制措施

3.1 做到詳細的地質勘察

工程地質勘察，可以幫助相關技術人員掌握第一手的地址資料，以此為依據(jù)，可以為工程的規(guī)劃、設計提供需要的指標和參數(shù)，從而為科學合理的制定最優(yōu)化的施工方案和計劃打下基礎，避免或盡量降低對地質環(huán)境的影響。當然，地質勘察的資料要保證盡量準確、詳細，否則必然會對工程施工帶來嚴重影響。

3.2 優(yōu)化選擇開挖方案

地下工程開挖，從方法到步驟順序都有很多選擇。不同的開挖方案對應的地質環(huán)境也不盡相同。比如，中心島法的開挖順序與從一個方向向另一個方向開挖的方法相比，就可以在一定程度上減少基底隆起和樁后地面沉降的問題。因此，根據(jù)實際施工環(huán)境選擇最優(yōu)化的開挖方案對于預防和控制工程地質問題有很大的幫助。

3.3 實行科學的降水設計

從地下工程施工的事故發(fā)生原因來看，與地下水有關的基坑事故幾乎占到了70%的比例。由此可見，水是造成影響基坑工程穩(wěn)定性的一個重要原因。由于地下工程建設基本上都需在采取人工降低地下水的措施，因此，在進行地下工程施工的過程中，需要特別注意對地下水的控制。首先，要科學地選擇降水方法，然后進行方案設計，同時對地下水位進行預測，通過優(yōu)化人工降水的實施方案，選擇最合適的方案。

3.4 推行考慮時空效應的工程技術

經過多年的經驗總結和研究，工程專家們認為，通過在軟土地區(qū)運用時空效應規(guī)律，合理地利用土體自身在基坑開挖過程中控制土體位移，是一種控制基坑變形問題的安全、經濟、有效的方法。

3.5 做好現(xiàn)場監(jiān)測，開展信息化施工技術

地下工程建設人員必須認識到地下工程是一個復雜的動態(tài)變化系統(tǒng)，它涉及到了土體與圍護結構體之間的相互共同作用。在建設施工中，僅憑理論分析經驗評估是遠遠不能達到對復雜的開挖和降雨等條件下支護結構與土體的變形破壞情況的完全控制的，更難以進行同時具備安全性和經濟性的實用型開挖方案的設計工作。而對施工建設的全過程進行現(xiàn)場監(jiān)測，可以及時、準確地掌握施工監(jiān)測信息，了解地質變化的趨勢，從而及時地做出預警，為施工人員調整施工方案、保證施工安全創(chuàng)造有利條件。

3.6 科學采用新技術、新方法

近年來，由于城市地下工程建設的進度越來越快，針對控制地下工程建設造成的地質問題的新的技術和方法層出不窮。其中，采用基坑內降水、坑內側土體加固、坑內降水坑外注水、信息反饋施工法等的采用，對提高基坑穩(wěn)定性，改善基坑變形起到了非常好的控制作用。計算機和網(wǎng)絡技術的發(fā)展和廣泛運用，對地下工程建設的安全性、穩(wěn)定性也提供了極大的幫助，尤其是在進行數(shù)據(jù)收集、分析、計算，以及電腦制圖、施工方案設計，和信息管理等方面的運用前景十分廣闊。

3.7 積極推行地下工程建設系統(tǒng)管理與防御技術

地下工程建設是一項從勘察、設計、施工、監(jiān)測的所有過程，都需要采取工程防御體系的系統(tǒng)工程。在勘察、設計階段，必需做到盡量詳細地了解施工區(qū)域的地質條件，同時查明當?shù)氐叵鹿芫€和地面建筑物的具體情況，在進行施工方案設計時，需綜合考慮多方面的因素，對各種可能出現(xiàn)的問題進行預見性分析，將對相關建筑、管線的保護措施納入設計方案中；在施工階段，要嚴格按照工程設計方案進行施工建設，同時對施工過程中出現(xiàn)的問題進行及時的信息反饋；在整個施工過程中，需要進行嚴格的施工監(jiān)測，目前以水準測量位移和測斜儀測墻體位移的手段監(jiān)測地質問題的手段最為常見，其他如深層標、土壓力盒、孔隙水壓力儀、水位計、鋼筋應力計等技術主要是對工程施工監(jiān)測的輔助配合手段，用于綜合分析，以加強監(jiān)測力度。

4 結語

在城市地下工程建設中，遭遇到的地質問題多種多樣，為更好地為城市建設服務，應從勘察、設計、施工及監(jiān)測等各個方面進行有效控制和處理，以減少影響地質變化的情況發(fā)生，實現(xiàn)工程建設的順利完成。

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