摘 要：由深基坑開挖而產(chǎn)生的環(huán)境工程地質(zhì)問題已成為當(dāng)今相關(guān)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(shè)，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(duì)深基坑開挖引起環(huán)境工程地質(zhì)問題進(jìn)行了分析，并基于此提出了相應(yīng)的防治措施，對(duì)以后的深基坑順利施工具有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：深基坑；環(huán)境工程地質(zhì)；防治措施

中圖分類號(hào)：P642.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(shù)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(jìn)行基坑的開挖。進(jìn)坑開挖對(duì)周圍環(huán)境生態(tài)，地質(zhì)體等方面都會(huì)產(chǎn)生一定的影響，其中比較突出的是會(huì)引起一系列復(fù)雜的環(huán)境工程地質(zhì)問題，而這些問題的嚴(yán)重程度與周圍的環(huán)境、場(chǎng)地的地質(zhì)條件和基坑開挖的深度等方面有著很大的關(guān)系。之前針對(duì)城市的環(huán)境工程地質(zhì)問題探究比較多的主要涉及到地下水過度開采導(dǎo)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(shè)計(jì)、相關(guān)管理部門需要持續(xù)關(guān)注和探究的。

2 環(huán)境工程地質(zhì)問題分析

城市深基坑開挖導(dǎo)致的環(huán)境工程地質(zhì)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(zhì)粘土和軟粘土，中夾有細(xì)砂層。深基坑的開挖會(huì)引起地下水懸浮顆粒涌水和冒砂等嚴(yán)重影響。這都會(huì)造成施工過程難以進(jìn)行，更加嚴(yán)重的會(huì)造成對(duì)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(huì)失去穩(wěn)定性并導(dǎo)致整體滑動(dòng)。在有些采用支護(hù)措施的情況下，沒有選擇較合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)或者加上別的原因引起的主動(dòng)土壓力大于原定的設(shè)計(jì)值，擋墻也會(huì)產(chǎn)生整體位移，由于承受了較大的側(cè)向力，迫使圍護(hù)樁變形，坑底隆起，引起邊坡產(chǎn)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(hù)。鋼樁能力不足在抗土壓力方面，導(dǎo)致槽鋼出現(xiàn)向坑內(nèi)偏斜，坑頂則產(chǎn)生與坑壁方向平行的弧形拉裂圈，而且很多點(diǎn)狀噴水冒砂在坑底產(chǎn)生，拉裂位移出現(xiàn)在坑頂，其對(duì)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(shí)就會(huì)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(shí)會(huì)造成坑壁失穩(wěn)，或者因坑壁巖的產(chǎn)生，土體產(chǎn)生機(jī)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(jìn)行深基坑開挖時(shí)會(huì)改變?cè)瓉淼牡叵滤胶?，造成地下水向基坑?nèi)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(jìn)行揭露砂層時(shí)，涌水會(huì)更加嚴(yán)重。如果對(duì)地下水采取相應(yīng)的控制措施，將會(huì)嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。

2.3 流砂及引起的地面沉陷問題

當(dāng)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(huì)出現(xiàn)流砂現(xiàn)象。對(duì)于流砂的形成是由于較大的基坑內(nèi)外出現(xiàn)的水位高差，較大的地下水動(dòng)水壓力，動(dòng)水會(huì)將粉砂沖流冒出，造成粉砂層的破壞。挖掘的流砂量越多會(huì)導(dǎo)致基坑外的附近地基出現(xiàn)沉塌。水位的降低會(huì)造成兩種情況：處于土層中的地下水對(duì)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(huì)造成土體變形沉降。地下水位的降落量和地面沉降量是對(duì)應(yīng)的關(guān)系，地下水位降落出現(xiàn)曲面分布一定會(huì)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(dá)一定的程度時(shí)，附近的建筑物就會(huì)出現(xiàn)裂縫、傾斜和倒塌的嚴(yán)重后果。

3 防治的措施

深基坑工程的設(shè)計(jì)是需要以開挖施工中的許多技術(shù)參數(shù)為基礎(chǔ)。預(yù)防基坑事故的發(fā)生最理想的辦法是采用預(yù)防為主的方法，盡量減少直至消除環(huán)境工程地質(zhì)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(gè)主要方面：

（1）合理的進(jìn)行土壓力計(jì)算模型和選擇合理的開挖、支護(hù)類型，這是對(duì)預(yù)防深基坑環(huán)境工程地質(zhì)問題起到關(guān)鍵作用。由于在各地區(qū)的規(guī)范中土壓力的計(jì)算和圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計(jì)算會(huì)出現(xiàn)差異，設(shè)計(jì)者決策中個(gè)人意識(shí)局限性的影響和對(duì)土質(zhì)條件的認(rèn)識(shí)程度不同，以及在計(jì)算中不同的精度考慮，這些都會(huì)導(dǎo)致在設(shè)計(jì)中存在一些潛在的問題。針對(duì)這種現(xiàn)象，針對(duì)城市深基坑開挖工程，常常由專家會(huì)對(duì)地區(qū)施工指南進(jìn)行編制且規(guī)定一定要通過專家組進(jìn)行審核。比如在上海和武漢的基坑設(shè)計(jì)（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(shí)施由無數(shù)的實(shí)例中得到確實(shí)有效地防止了災(zāi)害事故的發(fā)生。在當(dāng)前，塊體模型計(jì)算、有限單元法、和其他數(shù)值法可以直接的通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真來研究土體-支護(hù)體系兩者之間的相互影響和變形，運(yùn)用這種科學(xué)、客觀、直觀的分析手段為災(zāi)害事故的防治起到很好的作用。

（2）支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量應(yīng)該需要改善，如圖1所示為傳統(tǒng)支撐。支護(hù)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的帷幕不密實(shí)或接縫處理不當(dāng)導(dǎo)致漏水。在這種情況下，通常可以采取以下措施：堵塞地面上出現(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(jié)構(gòu)上的橫向載荷；情況嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)立即將土返回基坑。土層加固后，應(yīng)再次開挖?；拥膬?nèi)外邊緣在滑動(dòng)面上加固，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)展現(xiàn)的滑動(dòng)現(xiàn)象，結(jié)合工程地質(zhì)資料，可以估算滑動(dòng)面的位置。加固方式可以是能有效提高土體抗剪強(qiáng)度的基礎(chǔ)處理方法，如注漿，高壓噴射等，也可用于沿滑動(dòng)面加固抗滑樁；可以在基坑外泵送和鉆孔，超過比基底標(biāo)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(diǎn)與重要建筑物之間，回灌井和回灌溝的設(shè)置可以在降水補(bǔ)給時(shí)補(bǔ)充降水量，使基坑附近建筑物一側(cè)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(cè)井間的間距距離，調(diào)整抽水設(shè)備的閥門，減少用水量達(dá)到降低降水率的目的；定期觀察觀測(cè)井和沉降、位移、傾斜等觀測(cè)點(diǎn)。隨時(shí)了解坑周圍建筑物的水位下降和動(dòng)態(tài)變化。同時(shí)，我們也必須了解抽水量和沙量，做好對(duì)危害的預(yù)防評(píng)估。

（4）這些年隨著支護(hù)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，支護(hù)技術(shù)經(jīng)歷了從單一的方法演變?yōu)槎嘣募夹g(shù)的歷程。自1995年以來，支護(hù)技術(shù)已經(jīng)陸續(xù)適應(yīng)不同的深度和地質(zhì)條件而成功的被采用，如SMW水泥土連續(xù)墻、噴錨支護(hù)、鋼內(nèi)部支持和裝配式鋼內(nèi)支撐。著眼保護(hù)周圍建筑物出發(fā)，我們開始著眼于從被動(dòng)支護(hù)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)支換，并開發(fā)出不同類型的軟托換技術(shù)。從井點(diǎn)降水來看，為降低地面沉降對(duì)周圍環(huán)境造成的影響，在降水過程中在基坑周圍設(shè)置適量的補(bǔ)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(zhì)問題的基礎(chǔ)上，進(jìn)行合理的支護(hù)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。一些原有的深基坑開挖沒有進(jìn)行必要的支護(hù)設(shè)計(jì)或邊緣開挖設(shè)計(jì)，導(dǎo)致一些醞釀重大事故。另外，在施工過程中信息化施工被強(qiáng)調(diào)，即在施工過程中應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)給出反饋，并對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改或補(bǔ)充以進(jìn)一步指導(dǎo)施工工程。

4 結(jié)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(gè)臨時(shí)項(xiàng)目，但其技術(shù)的復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)要高于永久性基礎(chǔ)設(shè)施或上層建筑。在進(jìn)行開挖基坑之前，必須進(jìn)行縝密的地質(zhì)調(diào)查，以分析和評(píng)估可能的會(huì)出現(xiàn)的對(duì)環(huán)境的不良影響?；诖?，進(jìn)行合理的支護(hù)設(shè)計(jì)是必須具備的首要前提。在進(jìn)行基坑施工的期間應(yīng)及時(shí)監(jiān)測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)問題要第一時(shí)間做出反饋，以避免發(fā)生工程事故。對(duì)該類問題在實(shí)踐中和理論上都應(yīng)該加以重視，進(jìn)行認(rèn)真探究，能夠進(jìn)一步完善環(huán)境工程地質(zhì)學(xué)的內(nèi)容，最終能用于實(shí)際的問題上來。

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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(zhì)工作。