基坑開挖對周邊環(huán)境的影響分析

張元連

摘 要：基坑在開挖過程中，容易引起水文地質(zhì)問題，因此，要引起相關(guān)施工單位的注意。文章對基坑開挖的主要工作及特點作了總結(jié)，結(jié)合工程實例，對其周邊的地質(zhì)環(huán)境作了簡述，并在此工程實例的基礎(chǔ)上，重點介紹了基坑開挖對周邊地質(zhì)的影響，提出了解決開挖問題的方法，只有對基坑開挖進行良好的分析，了解其所存在的問題，才能減小與避免安全事故的發(fā)生，保證工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：基坑開挖 環(huán)境 特點 計算

中圖分類號：TU433 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）06（a）-0061-02

在基坑開挖過程中，會引起鄰近建筑物的傾斜、周圍地表沉陷及周邊道路和地下管線的開裂等現(xiàn)象，因此，科學(xué)、經(jīng)濟、合理地處理水文地質(zhì)問題，對基坑開挖工程尤為重要，其開挖的內(nèi)容與特點具體如下。

1 基坑開挖的主要工作及特點

（1）布局的綜合性?；娱_挖的過程中涉及到了土力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、測量學(xué)，以及勘測、設(shè)計、施工和監(jiān)理等多個環(huán)節(jié)。（2）土體的沉降效應(yīng)?；拥拈_挖，會對土地造成破壞，引起周圍地下水的變化和土應(yīng)力的改變，以及土體向坑內(nèi)補償移動，土體產(chǎn)生位移、沉降等。（3）土體的時間效應(yīng)。在基坑開挖過程中要考慮到土體的蠕變性，比如：有的粘性土具有很強的觸變性，就要等待其土體變形穩(wěn)定，由此也是一個需要長時間等待觀察監(jiān)測的問題。（4）支擋物的臨時性。一般的基坑圍護大多屬于臨時性措施，它施工的時間不會太長，業(yè)主也不會投入太大成本，因此，安全儲備較小，存在一定的風險。（5）工程的區(qū)域性。不同的地層在挖掘基坑的過程中會出現(xiàn)千差萬別的現(xiàn)象，這就要求施工人員綜合地考慮各種因素，針對不同地區(qū)與不同地層，采用不同的方法。以下通過結(jié)合工程實例，對基坑開挖給環(huán)境帶來的影響做了詳細說明。

2 工程概況

2.1 結(jié)構(gòu)概況

（1）主體建筑。項目位于吉林長春某地，用地面積約30 000 m2，總建筑面積約100 000 m2，主要包括多棟28～32層高層建筑、1棟2層配套公建及下設(shè)統(tǒng)一的地下車庫，高層建筑地下2層，地下車庫為1層。（2）基坑概況?；?xùn)|西長均約245 m，南北寬約110 m，開挖面積約為20 000 m2，周長約650 m，基坑開挖深度按墊層底標高考慮，開挖深度為5.55 m。

2.2 周圍環(huán)境概況

基坑開挖邊線距離用地界線大約在9.0～12.0 m左右，其中東北角局部最近處約4.0 m，并且周邊道路下分布有直徑200～400 mm的電力、通信、給排水、燃氣等市政管道，距離坑邊最近距離約11.7 m。

3 計算和分析

3.1 分析模型

基坑圍護分析過程中，針對不同分析對象，可采用不同的單元類型和本構(gòu)關(guān)系，具體見表1，模型寬度及高度均大于10倍基坑開挖深度，同時分析模型的豎向臨空面要采用全自由度約束，底部和側(cè)面則采用固定約束。

計算分析幾何模型根據(jù)基坑圍護形式、開挖深度以及周邊環(huán)境特點，重點分析基坑開挖對鄰近道路和管線的影響，尤其西側(cè)基坑邊線距鄰近管線較近，該處應(yīng)重點分析。同時基坑圍護形式為灌注樁，設(shè)一道水平支撐，圍護樁長14.5 m，開挖深度5.55 m。

3.2 模擬工況

根據(jù)基坑開挖順序，模擬有以下幾個工況：工況1：基坑開挖至支撐底（-1.0 m）；工況2：設(shè)第一道支撐（-0.65 m）；工況3：連續(xù)開挖到基坑底（-5.55 m）；工況4：澆筑底板，設(shè)第二道支撐（換撐，-4.2 m）；工況5：拆除第一道支撐。

3.3 分析結(jié)果

（1）圍護結(jié)構(gòu)及土體變形；分析基坑開挖對場地西南側(cè)合流污水箱涵、煤氣管線等的影響。根據(jù)有限元分析結(jié)果，工況1基坑變形很小；工況2、工況4不產(chǎn)生變形；工況3、工況5，基坑開挖至坑底和拆除第一道支撐時，產(chǎn)生的變形相對較大。其中拆除第一道支撐后，產(chǎn)生的變形最大，故主要分析工況5分析的結(jié)果：基坑邊地表沉降最大值13.6 mm，距坑邊距離1.8 m。

周邊環(huán)境影響分析；（1）合流污水箱涵（4.8 m×2.4 m，埋深為3.2 m，距坑邊為8.7 m），最大水平位移2.3 mm，最大沉降3.4 mm。（2）2周邊道路沉降計算結(jié)果見表3。

由以上各計算結(jié)果可看出，基坑邊地面最大豎向沉降量為10.4 mm，距坑邊距離1.8 m，因此，基坑開挖會引起周邊地面沉降，并且在有效影響范圍內(nèi)，還會對周邊道路及地下管線產(chǎn)生一定影響。

4 解決基坑開挖問題的方法

4.1 解決基坑開挖水文問題的方法

（1）排水法。排水法是用疏導(dǎo)的方法將坑內(nèi)的地表水和地下水有組織地經(jīng)過排水系統(tǒng)進行排出，以削弱水對地下結(jié)構(gòu)的壓力，減少水的結(jié)構(gòu)滲透，方便工程的實施。在排水過程中如果具備自流排水的條件，可以直接將水排出，如果沒有自流排水條件且自流排水對建設(shè)工程有影響時，可采用排水法中的滲排水、盲溝排水、機械排水等方法。（2）井點降水排水法。井點降水排水法使用較靈活，且成本較低，因此，在基坑施工過程中得到了廣泛應(yīng)用。井點降水排水法是在基坑的周圍埋設(shè)有濾水作用的井點管，按照現(xiàn)場勘察的實際情況配置足夠需求的抽水設(shè)備，不斷地將坑里的水抽走，在降水后需等待土壤的干燥，以方便后續(xù)工程的進行。

4.2 處理基坑開挖地質(zhì)問題的方法

（1）施工前進行詳細勘測、調(diào)查。為了有效防止基坑開挖過程中出現(xiàn)各種地質(zhì)問題和災(zāi)害，在施工前相關(guān)工作人員應(yīng)該做好勘測工作，了解地基的土層結(jié)構(gòu)、相關(guān)物理力學(xué)性質(zhì)及周圍建筑物的分布，以獲得一定的數(shù)據(jù)，通過對這些數(shù)據(jù)的分析，可以大致了解施工周圍的情況，有效預(yù)防事故災(zāi)害的發(fā)生，同時也可在施工前做好各種規(guī)劃，以為后期施工提供有利的方法指導(dǎo)，讓施工可以進展得更順利。（2）合理選擇土壓力計算模型及開挖、支護類型。在各地規(guī)范中對土壓力、圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算是不同的，因此，在基坑開挖過程中要精準地計算土壓力、圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)力等，決策者要綜合考慮各種因素，選擇合理的方式，保證工程的安全進行。例如可以運用有限元法、塊體模型計算及其他數(shù)值法，并通過計算機的幫助，可為開挖工程提供科學(xué)、直觀的指導(dǎo)。（3）在基坑開挖過程中出現(xiàn)的坡面移滑、水土流失等現(xiàn)象，在很大程度上都與沒有進行有效坡面保護有關(guān)，因此，為了有效防止坡面滑落，在基坑開挖過程中可以在坡面抹上適宜厚度的砂漿水泥，或是在坡面覆蓋一層塑料膜，讓其更加堅固牢靠，以獲得更長的使用壽命。（4）建立基坑開挖監(jiān)測系統(tǒng)，有效預(yù)防災(zāi)害，同時還可以投入一些先進科技，如果不幸有事故發(fā)生，通過之前的監(jiān)測也可以及時地實施救援，為后面的進程提供依據(jù)。

5 結(jié)語

總之，基坑開挖過程中的地質(zhì)問題是施工過程中的一個難題。在基坑的開挖建設(shè)中涉及的工程多，施工過程漫長且操作復(fù)雜，關(guān)于基坑施工的環(huán)境問題也一直是人們所關(guān)心的，因此，在深基坑開挖過程中要注重與地質(zhì)的關(guān)系，同時做好安全防患，有效保證施工過程的進行。

參考文獻

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