淺談深基坑開挖引發(fā)的環(huán)境工程地質問題及其防治措施

摘 要：由深基坑開挖而產生的環(huán)境工程地質問題已成為當今相關部門亟待解決的問題。隨著城市建筑的大量涌現(xiàn)以及高層建筑的不斷建設，基坑深度也在不斷地加深。本文闡述了深基坑工程中面臨的一些問題，對深基坑開挖引起環(huán)境工程地質問題進行了分析，并基于此提出了相應的防治措施，對以后的深基坑順利施工具有一定的借鑒作用。

關鍵詞：深基坑；環(huán)境工程地質；防治措施

中圖分類號：P642.2 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）18-0162-02

1 引 言

隨著城市的快速發(fā)展，城市的土地面積逐漸減少，一些大中型城市超高建筑層數高于20層的逐漸涌現(xiàn)出來，而這些高層建筑均包含地下室，因而需要進行基坑的開挖。進坑開挖對周圍環(huán)境生態(tài)，地質體等方面都會產生一定的影響，其中比較突出的是會引起一系列復雜的環(huán)境工程地質問題，而這些問題的嚴重程度與周圍的環(huán)境、場地的地質條件和基坑開挖的深度等方面有著很大的關系。之前針對城市的環(huán)境工程地質問題探究比較多的主要涉及到地下水過度開采導致地面沉降，像上海、西安等城市。這些問題的處理和解決是深基坑設計、相關管理部門需要持續(xù)關注和探究的。

2 環(huán)境工程地質問題分析

城市深基坑開挖導致的環(huán)境工程地質問題包括基坑邊坡滑移、基坑涌水、流砂及其引起的地面沉陷等方面。平原區(qū)的地下水埋藏較淺，地層通常包括飽和淤泥質粘土和軟粘土，中夾有細砂層。深基坑的開挖會引起地下水懸浮顆粒涌水和冒砂等嚴重影響。這都會造成施工過程難以進行，更加嚴重的會造成對周圍建筑、管線等的不良危害。

2.1 基坑邊坡滑移問題

深基坑開挖通常采用垂直開挖方式，但如果沒有有效的支持措施，邊坡會失去穩(wěn)定性并導致整體滑動。在有些采用支護措施的情況下，沒有選擇較合理的支護結構或者加上別的原因引起的主動土壓力大于原定的設計值，擋墻也會產生整體位移，由于承受了較大的側向力，迫使圍護樁變形，坑底隆起，引起邊坡產生了滑移。如漢口某工程基坑開挖的深度為6.0m，坑壁采用槽鋼制樁成的懸臂式支護。鋼樁能力不足在抗土壓力方面，導致槽鋼出現(xiàn)向坑內偏斜，坑頂則產生與坑壁方向平行的弧形拉裂圈，而且很多點狀噴水冒砂在坑底產生，拉裂位移出現(xiàn)在坑頂，其對周圍建筑物和地下管線都造成了不同程度大小的影響。

2.2 基坑涌水問題

建筑物基坑開挖的深度如果低于地下水位時就會引起地下水涌入基坑。涌入基坑的水通常源于圍巖和坑底?；佑克袝r會造成坑壁失穩(wěn)，或者因坑壁巖的產生，土體產生機械潛蝕，引起突然的大量涌水，使基坑淹沒，基坑周遭土體流失以及沉降的后果。而且地下水位存在位置較淺，在進行深基坑開挖時會改變原來的地下水平衡，造成地下水向基坑內流入。值得注意的是，砂層具有較好的透水性，在基坑壁或底進行揭露砂層時，涌水會更加嚴重。如果對地下水采取相應的控制措施，將會嚴重影響施工進度。

2.3 流砂及引起的地面沉陷問題

當土層中的粘土顆粒的含量<10%且粉粒顆粒的含量>75%或者在粉砂層會出現(xiàn)流砂現(xiàn)象。對于流砂的形成是由于較大的基坑內外出現(xiàn)的水位高差，較大的地下水動水壓力，動水會將粉砂沖流冒出，造成粉砂層的破壞。挖掘的流砂量越多會導致基坑外的附近地基出現(xiàn)沉塌。水位的降低會造成兩種情況：處于土層中的地下水對地上建筑物的浮托力減小，軟弱土層因受到壓縮出現(xiàn)沉降；空隙水從土中排出會造成土體變形沉降。地下水位的降落量和地面沉降量是對應的關系，地下水位降落出現(xiàn)曲面分布一定會造成附近建筑物出現(xiàn)不均勻的沉降。隨著這種沉降逐漸到達一定的程度時，附近的建筑物就會出現(xiàn)裂縫、傾斜和倒塌的嚴重后果。

3 防治的措施

深基坑工程的設計是需要以開挖施工中的許多技術參數為基礎。預防基坑事故的發(fā)生最理想的辦法是采用預防為主的方法，盡量減少直至消除環(huán)境工程地質問題造成的破壞。采取的防治措施一般可以歸納為以下幾個主要方面：

（1）合理的進行土壓力計算模型和選擇合理的開挖、支護類型，這是對預防深基坑環(huán)境工程地質問題起到關鍵作用。由于在各地區(qū)的規(guī)范中土壓力的計算和圍護結構內力的計算會出現(xiàn)差異，設計者決策中個人意識局限性的影響和對土質條件的認識程度不同，以及在計算中不同的精度考慮，這些都會導致在設計中存在一些潛在的問題。針對這種現(xiàn)象，針對城市深基坑開挖工程，常常由專家會對地區(qū)施工指南進行編制且規(guī)定一定要通過專家組進行審核。比如在上海和武漢的基坑設計（上海地區(qū)>7m和武漢地區(qū)>6m），只有通過專家組的審查之后才可開始施工。這些措施de實施由無數的實例中得到確實有效地防止了災害事故的發(fā)生。在當前，塊體模型計算、有限單元法、和其他數值法可以直接的通過計算機進行仿真來研究土體-支護體系兩者之間的相互影響和變形，運用這種科學、客觀、直觀的分析手段為災害事故的防治起到很好的作用。

（2）支護結構的施工質量應該需要改善，如圖1所示為傳統(tǒng)支撐。支護結構的滲水造成了坑外的水土流失和建筑物的沉降。主要原因是支撐結構的帷幕不密實或接縫處理不當導致漏水。在這種情況下，通?？梢圆扇∫韵麓胧憾氯孛嫔铣霈F(xiàn)的所有裂縫，防止雨水或其他地表水流入間隙；清除坑周圍的地面荷載，并盡可能多地移除泥土在坑的一邊為了減小支撐結構上的橫向載荷；情況嚴重時，應立即將土返回基坑。土層加固后，應再次開挖?；拥膬韧膺吘壴诨瑒用嫔霞庸?，根據現(xiàn)場展現(xiàn)的滑動現(xiàn)象，結合工程地質資料，可以估算滑動面的位置。加固方式可以是能有效提高土體抗剪強度的基礎處理方法，如注漿，高壓噴射等，也可用于沿滑動面加固抗滑樁；可以在基坑外泵送和鉆孔，超過比基底標高，并通過泵或潛水泵泵送，改變地下水滲流方向，降低地下水位，防止流砂現(xiàn)象的發(fā)生。

（3）在降水井點與重要建筑物之間，回灌井和回灌溝的設置可以在降水補給時補充降水量，使基坑附近建筑物一側的地下水位降落較大減少，從而控制地面沉降速度，使建筑物均勻的沉降。增加相鄰建筑物一側井間的間距距離，調整抽水設備的閥門，減少用水量達到降低降水率的目的；定期觀察觀測井和沉降、位移、傾斜等觀測點。隨時了解坑周圍建筑物的水位下降和動態(tài)變化。同時，我們也必須了解抽水量和沙量，做好對危害的預防評估。

（4）這些年隨著支護技術的不斷進步和發(fā)展，支護技術經歷了從單一的方法演變?yōu)槎嘣募夹g的歷程。自1995年以來，支護技術已經陸續(xù)適應不同的深度和地質條件而成功的被采用，如SMW水泥土連續(xù)墻、噴錨支護、鋼內部支持和裝配式鋼內支撐。著眼保護周圍建筑物出發(fā)，我們開始著眼于從被動支護轉變?yōu)橹鲃又Q，并開發(fā)出不同類型的軟托換技術。從井點降水來看，為降低地面沉降對周圍環(huán)境造成的影響，在降水過程中在基坑周圍設置適量的補給井，或采用密封減壓，減壓并采用脫水等手段。在環(huán)境工程地質問題的基礎上，進行合理的支護設計至關重要。一些原有的深基坑開挖沒有進行必要的支護設計或邊緣開挖設計，導致一些醞釀重大事故。另外，在施工過程中信息化施工被強調，即在施工過程中應隨時進行監(jiān)測，如果發(fā)現(xiàn)問題應及時給出反饋，并對設計進行修改或補充以進一步指導施工工程。

4 結束語

深基坑工程通常位于密集的建筑物，地下管線等工程中。盡管這是一個臨時項目，但其技術的復雜程度遠遠要高于永久性基礎設施或上層建筑。在進行開挖基坑之前，必須進行縝密的地質調查，以分析和評估可能的會出現(xiàn)的對環(huán)境的不良影響?；诖耍M行合理的支護設計是必須具備的首要前提。在進行基坑施工的期間應及時監(jiān)測，如果發(fā)現(xiàn)問題要第一時間做出反饋，以避免發(fā)生工程事故。對該類問題在實踐中和理論上都應該加以重視，進行認真探究，能夠進一步完善環(huán)境工程地質學的內容，最終能用于實際的問題上來。

參考文獻

[1]朱昌華.議深基坑開挖施工技術[J].四川建材，2008（03）.

[2]孫 銘.深基坑開挖的安全監(jiān)測分析[J].企業(yè)技術開發(fā)，2015（09）.

[3]劉志芳.小議深基坑開挖施工技術[J].建材與裝飾（下旬刊），2007（07）.

收稿日期：2018-5-24

作者簡介：劉 鋒（1974-），男，助理工程師，本科，主要從事水工環(huán)地質工作。