明挖深基坑降水施工對周邊環(huán)境的影響及對策

摘 要：地下工程施工的土方開挖和降水勢必要引起周圍土體的應(yīng)力場改變和地下水位變化，從而導(dǎo)致周圍土體的變形，對周圍環(huán)境產(chǎn)生不同程度的影響，嚴(yán)重時(shí)會造成周邊建筑的倒塌，深基坑工程降水所伴隨的環(huán)境問題越來越受到人們的關(guān)注。文章分析了明挖深基坑降水施工對周圍環(huán)境產(chǎn)生的危害，在析了其原因的基礎(chǔ)上，提出了幾點(diǎn)減小深基坑施工對周圍環(huán)境影響的措施，與大家交流學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：深基坑；降水；沉降；措施

近年來，隨著我國城市化進(jìn)程的加快，城市建筑規(guī)模越來越大，我國城市土地資源緊張的矛盾日益突出，為了有效地利用土地資源，地下空間資源的利用程度也越來越高，城市地下空間的開發(fā)和高層建筑的發(fā)展迅速發(fā)展，建設(shè)高層、超高層建筑和利用地下空間己經(jīng)成為現(xiàn)代化城市發(fā)展的必然趨勢。高層建筑、超高建筑越來越多，導(dǎo)致超深、超大基坑不斷涌現(xiàn)，基坑降水和開挖對周圍環(huán)境的影響越來越不容忽視?；咏邓烷_挖對鄰近建筑、管線、路面開裂下沉的現(xiàn)象屢見不鮮。建筑物基礎(chǔ)明挖基坑降水是土建施工中的關(guān)鍵步驟，也是深基坑施工安全的重要保障，因此控制深基坑降水工程對周圍環(huán)境的穩(wěn)定性影響在其建設(shè)過程中尤為重要?；咏邓畬χ車h(huán)境沉降的安全影響，引起設(shè)計(jì)人員和施工人員對此高度的重視，但是要想解決沉降帶來的影響就需要對基坑開挖及基坑沉降帶來的影響進(jìn)行深入的探析。

1 基坑降水的作用分析

基坑降水是保證在基坑內(nèi)干作業(yè)的有效手段，也是防止基坑發(fā)生管涌，增加開挖邊坡和基坑的穩(wěn)定性，提高基坑內(nèi)地基土強(qiáng)度，改善基坑開挖的條件，加快工程進(jìn)度，保證土石方工程質(zhì)量和安全的必要措施。降水一方面可以保證基坑側(cè)壁與坑底處于干燥環(huán)境，防止?jié)B水，降低基坑側(cè)壁土體內(nèi)的滲流作用，防止流砂，增強(qiáng)基坑的穩(wěn)定性，為主體施工提供條件；另一方面，降低土的含水量可以提高土體的壓縮性等物理力學(xué)指標(biāo)，在支護(hù)體系中可以降低主動(dòng)土壓力，提高支護(hù)體系的穩(wěn)定性，減小支護(hù)體的位移；此外降水還可以作為一種加固地基的有效方法，降水使土的固結(jié)度增加，相應(yīng)的土體有效應(yīng)力也會增加，進(jìn)而提高土體的抗剪強(qiáng)度。工程降水設(shè)計(jì)采用的技術(shù)方法，可根據(jù)降水深度、含水層性質(zhì)和滲透性選擇確定。當(dāng)前，我國的基坑降水一般采用井點(diǎn)降水，井點(diǎn)降水有真空點(diǎn)井、噴射點(diǎn)井、電滲點(diǎn)井、引滲井、管井、輻射井、埋藏井等，可根據(jù)地層巖性、滲透性、工程要求的降低水位埋深及具體工程特點(diǎn)而選用。

2 基坑施工對周圍環(huán)境產(chǎn)生的危害及原因分析

為了達(dá)到基坑開挖施工時(shí)能進(jìn)行干作業(yè)，并保證基坑底板與邊坡的穩(wěn)定，通常需要在基坑開挖前進(jìn)行降水。在降水過程中，如果處理不當(dāng)，就會造成一些不必要的事故。深基坑降水的影響主要表現(xiàn)為三方面：一方面，基坑內(nèi)降水造成地下水位下降，引起周圍地表發(fā)生沉降。另一方面，地下水滲透破壞，使深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。第三方面，深基坑降水打破了基坑內(nèi)原來的水土平衡狀態(tài)，使地基土開裂破壞。在深基坑開挖過程中，通常采用井點(diǎn)降水來達(dá)到降低水位、固結(jié)土體、穩(wěn)定邊坡和便于開挖的目的。同時(shí)，深基坑降水，由于水位降落而引起地面沉降，相應(yīng)形成以水位漏斗為中心的地面沉降變形區(qū)，導(dǎo)致次范圍內(nèi)的建筑、道路、管網(wǎng)等設(shè)施因不均勻沉降而發(fā)生斷裂、傾斜，影響其正常使用和安全。深基坑降水使土體內(nèi)的水從空隙中排出，孔隙水壓力消散，土體壓縮固結(jié)，地表發(fā)生沉降。如果是建筑物下方或附近的土發(fā)生固結(jié)變形，則破壞了地基土原來的平衡狀態(tài)，使地基土的承載力下降，弓l起建筑物產(chǎn)生不均勻沉降變形，當(dāng)沉降變形過大時(shí)，建筑物就會發(fā)生開裂、傾斜甚至倒塌現(xiàn)象。另外，深基坑降水通常是采用降水井，降水井的控制有嚴(yán)格的要求，控制不好涌沙的現(xiàn)象就會發(fā)生，一旦發(fā)生涌沙，就會帶來一系列的嚴(yán)重問題。

3 減小深基坑施工對周圍環(huán)境影響的措施

3.1 合理選擇降水方式

降水方式不當(dāng)引發(fā)周圍建筑物、構(gòu)筑物的不均勻沉降產(chǎn)生裂縫和地下管線的破壞、基坑支護(hù)體系失穩(wěn)和基坑支護(hù)體系失效等。因此，合理布置井點(diǎn)，避免產(chǎn)生過大的降水深度，在滿足基本降水要求的前提下，對各種方案應(yīng)進(jìn)行分析和比較，篩選出最佳的降水方案。這就要求在進(jìn)行地下工程施工降水的優(yōu)化設(shè)計(jì)，將環(huán)境變形控制設(shè)計(jì)與最少抽水量作為目標(biāo)函數(shù)，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。降水在滿足工程施工和安全的前提下，應(yīng)以降水引發(fā)周圍環(huán)境的最低要求為約束條件進(jìn)行降水設(shè)計(jì)。采用數(shù)學(xué)方法或系統(tǒng)分析方法，建立最優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，確定最優(yōu)化數(shù)學(xué)模型中尚未確定的抽水井深、井?dāng)?shù)，回灌井井深、井?dāng)?shù)等設(shè)計(jì)參數(shù)，通過驗(yàn)算確定最優(yōu)化降水方案在選擇基坑施工設(shè)計(jì)方案時(shí)，盡量選擇降水量較少的施工設(shè)計(jì)方案。合理確定井點(diǎn)立管的深度，控制降水曲線。當(dāng)基坑附近沒有建筑、管線、道路時(shí)，坑中井點(diǎn)水位應(yīng)降至基坑底面以下1米為宜；當(dāng)鄰近有建筑、管線時(shí)，井點(diǎn)主管埋深可適當(dāng)提高，其深度以保證基坑不出現(xiàn)流砂為宜。

3.2 加強(qiáng)降水期間的測量監(jiān)測

降水前，應(yīng)考慮到水位降低區(qū)域內(nèi)的建筑物（包括市政地下管線等）可能產(chǎn)生的沉降和水平位移。在施工前，必須了解鄰近建筑物或構(gòu)筑物的原有結(jié)構(gòu)，地基與基礎(chǔ)的詳細(xì)情況，如影響使用和安全時(shí)，應(yīng)會同有關(guān)單位采取措施處理。在降水期間，應(yīng)定期對基坑外地面、鄰近建筑物、構(gòu)筑物、地下管線進(jìn)行沉降觀測。如發(fā)現(xiàn)建筑物等變形增大或地下水位情況異常，應(yīng)及時(shí)采取措施。

4 結(jié)語

控制深基坑降水工程對周圍環(huán)境的穩(wěn)定性影響在其建設(shè)過程中非常重要。對于基坑降水工程，首先應(yīng)該滿足工程施工和工程安全需要，同時(shí)降水還要滿足周圍環(huán)境的變形要求，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，將環(huán)境因素綜合考慮進(jìn)行降水設(shè)計(jì)是工程界長期奮斗的目標(biāo)與任務(wù)。另外，在降水過程中應(yīng)先做好基坑周邊環(huán)境的保護(hù)措施到位，然后再進(jìn)行施工降水，并加強(qiáng)沉降監(jiān)測，保持周邊地下水位相對穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃林海.汪光福.上海某基坑降水環(huán)境影響評價(jià)研究[J].建筑監(jiān)督檢測與造價(jià)，2010，3（05）：5-8.

[2] 姚天強(qiáng).基坑降水手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.

[3] 張鐵民.淺析某深基坑降水對周圍環(huán)境的影響[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2009（15）：183.

[4] 蔣蒙賓.基坑工程降水引發(fā)的環(huán)境問題及對策[J].河南科學(xué)，2007，25（04）630-633.

作者簡介：向其昌（1994- ），男，湖北武漢人，湖北工程學(xué)院土木工程專業(yè)，本科。