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        淺析地基基礎(chǔ)工程技術(shù)與環(huán)境問題

        2015-09-04 03:45:28山西遠通地質(zhì)工程有限公司任艷軍
        中國建設(shè)信息化 2015年2期
        關(guān)鍵詞:巖土土體基坑

        文|山西遠通地質(zhì)工程有限公司 任艷軍

        近年來,我國經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展很快,地基基礎(chǔ)工程技術(shù)相比之前有了顯著進步。但是在地基基礎(chǔ)工程技術(shù)發(fā)展的同時,對環(huán)境也產(chǎn)生了一定的不良影響,給工程建設(shè)帶來了巨大損失,這是得不償失的。因此,加強地基基礎(chǔ)工程技術(shù)研發(fā),充分應(yīng)用先進的技術(shù)手段減少對環(huán)境的污染,對于保護環(huán)境,促進地基基礎(chǔ)工程與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展有著重要的意義。

        一、地基基礎(chǔ)工程技術(shù)與環(huán)境問題

        當(dāng)前,我國存著在多種多樣的環(huán)境問題,這些環(huán)境問題的影響范圍與解決方法差異很大。比如水源污染、大氣污染、地面下沉、土壤污染以及早噪音污染等,都是人們?nèi)粘I钪休^為常見的環(huán)境問題。因為這些環(huán)境問題會給人們工作造成的不利影響,因此日益受到群眾的重視與關(guān)心,同時也要加大相關(guān)資金的投入力度,這樣才能有效解決環(huán)境問題。但是人們卻很少關(guān)注施工工程對環(huán)境的不利影響。尤其需要注意的是,在最近十多年時間里,巖土工程師既要考慮工程技術(shù)方面的問題,也要考慮環(huán)境因素對工程的制約。在地基基礎(chǔ)工程中,比如地基處理、基坑工程施工以及擠土樁等,都會在施工過程中對周圍環(huán)境產(chǎn)生不利影響,并且極易造成工程事故,為工程建設(shè)和國家財產(chǎn)帶來不可估量的損失,嚴重威脅社會的和諧穩(wěn)定發(fā)展。對于這類問題,不僅僅是環(huán)境工程師的責(zé)任,也需要巖土工程師加入進來。因此,如何在確保工程安全的前提下,加強對環(huán)境的保護,是擺在廣大巖土工程師面前的難點問題。

        二、地基處理技術(shù)與環(huán)境問題

        地基處理技術(shù)因為能夠改善地基工程性質(zhì),所以越來越受到廣泛應(yīng)用,并取得了較好的經(jīng)濟及工程效益。在保護環(huán)境的過程中,地基處理技術(shù)發(fā)揮著重要作用,也就是將地基處理技術(shù)的某些特點充分用于改善環(huán)境之中。目前,對于地基處理技術(shù)的運用,在改善環(huán)境方面十分顯著,主要有下面六點:一是地基污染治理;二是解決水源污染;三是提高固體廢棄物利用率;四是控制地基變形;五是降低噪音及振動造成的環(huán)境問題;六是解決臭氣散發(fā)問題。

        三、基坑施工造成的環(huán)境問題

        基坑工程是一種有著較強綜合性的技術(shù),它和基坑穩(wěn)定、施工管理、施工開挖、工程地質(zhì)勘察、降水、結(jié)構(gòu)設(shè)計等有著緊密的聯(lián)系。地面下沉、邊坡變形、坑底隆起、支擋結(jié)構(gòu)變形以及涌砂、流砂等是在基坑施工過程中常見的環(huán)境巖土工程地質(zhì)問題。不正確的基坑開挖方法,會導(dǎo)致邊坡出現(xiàn)嚴重變形,并因為土體回彈作用,坑底土體將變得松弛,而坑底土在其影響之下,會產(chǎn)生向上隆起現(xiàn)象。而基坑降水措施不當(dāng),會產(chǎn)生涌砂,地表會因此下沉;支護結(jié)構(gòu)被破壞,會對地質(zhì)造成不利影響,地質(zhì)環(huán)境也會變得惡劣,尤其是在支護結(jié)構(gòu)被破壞后,基坑邊坡會變得不穩(wěn),從而進一步造成地表下沉,建筑出現(xiàn)不同程度的開裂現(xiàn)象,嚴重者會發(fā)生倒塌。基坑如果是砂性地層,一旦出現(xiàn)嚴重的涌砂,就會降低邊坡的穩(wěn)定性。從上訴幾點可以看出,基坑工程是一個十分系統(tǒng)的工程,在基坑開挖過程中出現(xiàn)的各種環(huán)境巖土工程問題都是存在一定的聯(lián)系的。

        (一)基坑開挖與降水造成的環(huán)境問題

        基坑開挖中的地質(zhì)工程問題往往都比較復(fù)雜,不僅有著基坑穩(wěn)定性與強度上的問題,并且在基坑開挖過程中,因為基坑遭到破壞,地表出現(xiàn)嚴重下沉現(xiàn)象,會給地質(zhì)環(huán)境帶來惡劣的影響。通常情況下,如果出現(xiàn)這類現(xiàn)象,其影響是深遠的、廣泛的,甚至超過事故本質(zhì)對工程造成的影響。不管哪種基坑工程,開其開挖時都必定會遭遇水土環(huán)境問題,即環(huán)境巖土工程地質(zhì)問題。在基坑開挖過程中產(chǎn)生的環(huán)境巖土工程地質(zhì)問題,會對社會環(huán)境帶來嚴重的影響,有著深遠而巨大的危害。

        在基坑施工中,利用井點降水措施,能夠有效控制地下水位,讓基坑土體更加穩(wěn)定,增強邊坡穩(wěn)定性,開挖也更加方便。除此之外,基坑出現(xiàn)降水,是由于水位下降導(dǎo)致地表下沉,從而在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生地表沉降變形區(qū),在這個范圍內(nèi)的所有建筑、道路以及管網(wǎng)設(shè)施都會出現(xiàn)不同程度的開裂現(xiàn)象,整個工程的安全性就會降低。因地下水降低導(dǎo)致的環(huán)境問題有:一是地下水位降低造成地表下降;二是地下水滲透破壞造成基坑坍塌;三是基坑涌砂造成基土斷裂;四是造成周圍建筑有下沉現(xiàn)象出現(xiàn)。而基坑施工開挖時為環(huán)境帶來的影響,是基坑開挖與環(huán)境一起作用的結(jié)果。目前,在我國很多城市中,基坑開挖帶來的環(huán)境問題是地質(zhì)環(huán)境問題中的重要內(nèi)容,同時也是我國當(dāng)前需要重點解決的環(huán)境問題之一。

        (二)支護結(jié)構(gòu)破壞與環(huán)境問題

        一直以來,地下連續(xù)墻都是被廣泛運用的基坑支護技術(shù)。對環(huán)境影響小、可自由調(diào)節(jié)墻體長度、能逆作法施工、極適應(yīng)地層結(jié)構(gòu)、支護結(jié)構(gòu)抗彎剛度強以及較強防滲透性能是地下連續(xù)墻的主要優(yōu)點。雖然這樣,在實際中仍然會產(chǎn)生很多安全問題,支護結(jié)構(gòu)破壞與環(huán)境問題主要包括以下三點:一是支護結(jié)構(gòu)被破壞后,就會降低邊坡的穩(wěn)定性;二是支護結(jié)構(gòu)被破壞后,就會對四周建筑環(huán)境的影響。支護結(jié)構(gòu)變形與位移造成環(huán)境問題的原因:一是卸載基坑基土后,改變了基坑底部原有的應(yīng)力狀態(tài),基坑開挖中,土體自重壓力不斷減小,在土體彈性效應(yīng)作用下,基坑底部會出現(xiàn)隆起,而基坑中部隆起程度最大,當(dāng)基坑開挖停止后,彈性隆起也隨之停止,體外土體一般不會移動到坑內(nèi)。當(dāng)增加了開挖深度之后,由于出現(xiàn)地面超載及坑內(nèi)外高差加載,導(dǎo)致圍護墻外部土體移動到了坑內(nèi),造成坑底出現(xiàn)朝上的塑性變形,其隆起狀態(tài)為中部小兩側(cè)大;二是基坑四周出現(xiàn)大面積的塑性區(qū),并導(dǎo)致地表下降;三是基坑底部長時間被暴露,并且基坑內(nèi)出現(xiàn)積水,粘性土在吸收大量水后,體積不斷膨脹,降低了抗剪強度,增大了回彈變形。另外,因為粘性土具有流變性特點,墻外土體在坑內(nèi)的位移及墻體被動壓力區(qū)的土體位移會增加,地表下降程度將提高;四是錨桿抗拔力較弱、支撐物被破壞、錨座連接不牢固以及拉桿斷裂等,都會影響支護結(jié)構(gòu)的支撐力,如果其穩(wěn)定性降低,就會導(dǎo)致地基土不再維持之前的強度。只要地基基礎(chǔ)工程出現(xiàn)上述現(xiàn)象,會導(dǎo)致基坑支護結(jié)構(gòu)受到極大破壞,甚至發(fā)生倒塌現(xiàn)象。這樣既拖延工期,也浪費很多搶救資金,更嚴重者還會造成人員傷亡。整個工程會遭受極大經(jīng)濟損失,并且也會給社會帶來十分惡劣的影響。因此,基坑工程是巖土工程中的一個重難點,與減少事故發(fā)生、提高工程質(zhì)量密切相關(guān)。

        四、樁基施工與環(huán)境問題

        在樁基施工過程中,會對周圍土體造成較為劇烈的震動,同時從震動的方向上看,是水平方向與垂直方向是共同進行的。有些地基土體振動頻率不高,更容易感受到垂直方向的振動,并且垂直振動相比于水平振動,其危害性是巨大的。在震動過程中,會以應(yīng)力波的形式將其擴散傳播到更遠范圍,導(dǎo)致沉樁及其四周基土發(fā)生豎向與水平方向的位移,所以會對四周的建筑帶來影響。另外,打樁震動也會產(chǎn)生強烈的噪音,對人們的身心健康十分不利。打樁施工對四周環(huán)境造成的影響為:一是樁和土體發(fā)生位移與變形,破壞了土體之前維持的平衡狀態(tài),會對地下管線等地下設(shè)施及四周建筑產(chǎn)生不利影響;二是在邊坡及其四周打樁過程中,會對環(huán)境產(chǎn)生影響;三是基坑開挖和打樁之間的影響;四是樁周土和單樁擠土效應(yīng)的擾動;五是單樁承載力和土的在固結(jié)隨時間而不斷增加。

        五、結(jié)語

        總之,環(huán)境問題是我國存在的重要問題之一。近年來我國環(huán)境變化很大,工程活動是其中不可忽視的重要因素。隨著我國城市化進程不斷加速,地鐵、建筑、隧道以及道路交通等工程建設(shè)發(fā)展也很快,但是其中的環(huán)境問題也越來越凸顯。因此,要加強技術(shù)的研發(fā)、在各類地基基礎(chǔ)工程中應(yīng)用新技術(shù)、新材料。同時,在工程開發(fā)中尤其要考慮到是否會影響環(huán)境,協(xié)調(diào)好工程開發(fā)與環(huán)境間的關(guān)系,做好防范措施,這樣才能讓環(huán)境問題得到有效解決。

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