關(guān)鍵詞：深基坑開挖，環(huán)境問題，地面沉降，防治措施

　　隨著城市建設(shè)的發(fā)展，高層建筑物、地下商場、地下通道等工程大量興建，與之相應(yīng)的基坑工程也越來越多，開挖深度也越來越大。深基坑開挖引起的不良環(huán)境問題越來越受到人們的重視�；�坑開挖一旦出現(xiàn)問題往往導(dǎo)致地面沉陷，樓房傾斜、開裂、甚至倒塌，地下輸水管線斷裂等問題，造成極大的損失。文章對基坑開挖帶來的不良環(huán)境效應(yīng)，以及預(yù)防其發(fā)生的途徑和措施進行了分析，以期對工程實踐具有一定的指導(dǎo)、借鑒作用。

 

　　1.1地下水滲透破壞

　　由于基坑的開挖，使基坑側(cè)壁和底面的土體處于臨空狀態(tài)，地下水在靜水壓力和承壓水壓力的作用下，向基坑內(nèi)滲透，地下水滲透途徑的改變破環(huán)了土體原有的平衡狀態(tài)。如果基坑開挖過程中，降水措施不合理，支擋結(jié)構(gòu)和止水帷幕沒有起到應(yīng)有的作用，將導(dǎo)致坑內(nèi)發(fā)生嚴重的滲透破環(huán)。

　　1.1.1流砂

　　地下水在滲流過程中會受到土顆粒的阻擋，而土顆粒必然受到滲流水的反作用力，那么對于單位體積內(nèi)土顆粒所受到的滲流作用力稱為動水壓力，以j表示。當(dāng)基坑以下的土為疏松的砂土層且滲流水的動水力坡度大于砂土層的極限動水力坡度時，砂粒會處于懸浮狀態(tài)，在滲透力的作用下，細砂會向上大量涌出，形成流砂。

　　1.1.2管涌

　　向基坑滲透的水流作用很強時，土中的細顆粒被沖走，土中的孔隙不斷擴大，使水流滲流速度也不斷增加，繼而使較粗的顆粒也相繼被水流帶走，這樣會逐漸形成的管狀滲流通道，造成土體塌陷，即管涌（機械式）。另外當(dāng)土中含有的可溶鹽或膠結(jié)物被水流溶蝕時，土的結(jié)構(gòu)變松，孔隙度增加，水流的滲透力加強，加劇管涌形成。

　　1.1.3基坑突涌

　　如果基坑坑底以下存在承壓水，隨著基坑開挖的進行基坑底部隔水層的厚度減小，導(dǎo)致承壓水的水頭壓力大于上部隔水層的自重應(yīng)力，承壓水的水頭壓力會沖破基坑底板，造成大量涌砂。所以當(dāng)基坑開挖到一定深度時，應(yīng)確定承壓水頭不會沖破基坑地板時，再進行基坑的開挖，防止突涌的發(fā)生。

　　流砂、管涌、基坑突涌一旦發(fā)生，經(jīng)常因處理不當(dāng)造成基坑圍護結(jié)構(gòu)失效，整體性失穩(wěn)，基坑坍塌，造成基坑周圍大面積的地面沉降，引起周圍建筑物開裂，傾斜，甚至倒塌，地下管線斷裂，造成巨大的損失。

　　1.2止水帷幕滲漏水

　　深基坑中，一般都需要設(shè)置閉合的止水帷幕(水平向止水帷幕和豎向止水帷幕)。但由于基坑止水帷幕本身存在缺陷，如深攪樁搭接不嚴、地下連續(xù)墻接縫不吻合，以及由于場地的水文工程地質(zhì)條件不好，或由于基坑開挖深度大，周圍的動水壓力和土壓力相對增長，使得擋土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大位移，從而帶動止水帷幕的撓曲或側(cè)移，加之止水帷幕大多為剛性結(jié)構(gòu)，抵抗變形的能力較弱，直撓曲和側(cè)移時易開裂，使得在地下水壓力作用下止水帷幕產(chǎn)生滲漏水。

　　止水帷幕出現(xiàn)滲漏時，往往來勢猛又突然地大量漏水漏砂，導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)、坍塌、倒樁及附近建筑物、路面急劇沉陷等。

　　1.3降低地下水位引起地面沉降

　　基坑開挖過程中絕大多數(shù)情況都需要進行人工降低地下水位，一方面為了保證基坑在干燥的環(huán)境下進行，為機械化進場施工提供良好條件，另一方面為了防止孔內(nèi)流砂、管涌、突涌，邊坡失穩(wěn)等事故的發(fā)生。有效應(yīng)力原理可知：由于基坑不斷抽水，土層中的孔隙水壓力不斷消散，在總應(yīng)力不變的情況下，消散的孔隙水壓力轉(zhuǎn)變?yōu)橛行��?yīng)力，土層在增加的有效應(yīng)力作用下引起新的固結(jié)壓縮變形，在地面上則產(chǎn)生了沉降和水平位移。如果降水方案設(shè)計不合理，致使降水漏斗半徑過大或地下水過度抽取，將造成基坑周圍大面積范圍內(nèi)發(fā)生較為嚴重的沉降。

　　1.4支擋結(jié)構(gòu)失效引起基坑塌陷，地面沉降

　　隨著基坑開挖深度的增加，基坑內(nèi)外的土面高差不斷增大，將使圍護墻外側(cè)土體產(chǎn)生剪切應(yīng)變，增加其向基坑的滑動趨勢與動能，支擋結(jié)構(gòu)所受的被動土壓力不斷增大，支擋結(jié)構(gòu)會發(fā)生不同程度的變形和側(cè)向位移。支擋結(jié)構(gòu)入土深度不大及支擋結(jié)構(gòu)本身的剛度不足，將使支擋結(jié)構(gòu)抵抗被動土壓力的能力差，產(chǎn)生較大的側(cè)向位移或在應(yīng)力集中的部位發(fā)生斷裂，導(dǎo)致周圍土體失穩(wěn)，向坑內(nèi)坍塌，基坑開挖失敗，地面產(chǎn)生較為嚴重的沉陷�；�坑開挖引起坑外地層移動的影響范圍，一般認為是開挖深度的2.0-3.0倍。實際工程中，當(dāng)土質(zhì)較差而支擋入土深度不大時，支擋結(jié)構(gòu)側(cè)向變形較大，與坑外最大變形相近，最大地表沉降發(fā)生在坑邊，隨距坑邊距離的增大而減小。當(dāng)坑底土層較好或墻體入土深度較大時，支擋結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形較小，此時最大地表沉降常發(fā)生在距坑邊外一定距離，其大小為支擋結(jié)構(gòu)最大側(cè)向位移的0.7倍。

　　1.5基坑坑底變形和隆起

　　基坑開挖過程中，由于基坑底面以上的土體挖出，基底垂直向的荷載被解除，失去了抵抗基底垂直變形的力，在粘性土的吸水膨脹、支護結(jié)構(gòu)的擠壓及當(dāng)支護結(jié)構(gòu)嵌入土中深度不夠大時擠推前面的土體的聯(lián)合作用下，導(dǎo)致基底隆起。開挖卸載的坑底面回彈在空間上表現(xiàn)為以基坑中心的倒盆狀，距支護結(jié)構(gòu)較近處，曲率最大，越靠近基坑中心，曲率越小，距中心一定距離后地面隆起為一定值。其基坑隆起量與地基土性狀，基坑開挖深度與寬度、暴露時間、支護體系的剛度、施工工藝、施工質(zhì)量有關(guān)。基底隆起不僅引起基坑自身的圍護體系的變形，而且還會造成周圍地表沉降，對周圍建筑物產(chǎn)生不良影響。

 

　　重視深基坑開挖所在地的地形、地貌和工程地質(zhì)特點的勘察，重要的是對場地土質(zhì)的穩(wěn)定性問題進行評述，在勘察工作中應(yīng)將可能導(dǎo)致邊坡土體滑坡的各種因素事先摸清，對支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性易造成威脅的重要地段、重點地層和重要的土質(zhì)指標(biāo)要保證其可靠性。對不符合技術(shù)要求的勘察資料，不得用于深基坑支護的設(shè)計與施工。

　　施工過程中應(yīng)盡量采用分部、分塊、分層開挖，遵循“開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴禁超挖”的挖土原則，盡量縮短基坑暴露時間，盡量采取合理、高效的土方開挖施工組織設(shè)計。

　　 　　采用基坑內(nèi)降水，合理選用井點類型，優(yōu)選濾網(wǎng)，適當(dāng)放緩降水漏斗線坡度，設(shè)置隔水帷幕，在保護區(qū)內(nèi)設(shè)回灌水系統(tǒng)，同時一方面控制沉降區(qū)的地下水位；另一方面控制井壁顆粒的溢出量。論文參考。同時及時布設(shè)足夠的坑外觀測井，監(jiān)測坑外水位變化，在必要時做回灌井使用。

　　選擇合理的深基坑支護方案。合理布置支撐系統(tǒng)，整體受力合理；足夠的入土深度，支護結(jié)構(gòu)根部盡量進入好土；坑內(nèi)側(cè)土體加固(化學(xué)灌漿、石灰樁加固等)、及時支撐并預(yù)加軸力，樁體、墻體的混凝土強度一定要達到設(shè)計要求，不能有蜂窩、露筋現(xiàn)象；止水樁搭接不能出現(xiàn)縫隙；不能隨意改變設(shè)計意圖，取消錨桿，將錨固結(jié)構(gòu)變成懸臂結(jié)構(gòu)等。

　　 在基坑開挖階段，監(jiān)測單位應(yīng)對周邊地表沉降及圍護墻體位移實施重點監(jiān)控，優(yōu)化、合理布設(shè)監(jiān)測點，密切關(guān)注沉降變形發(fā)展，仔細分析數(shù)據(jù)，及時提供信息化跟蹤監(jiān)測數(shù)據(jù)，以便發(fā)生險情時及時發(fā)出報警警報。

　　當(dāng)基坑變形過大，或環(huán)境條件不允許等危險情況出現(xiàn)時，應(yīng)與上部結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)合，可考慮采取底板分塊施工、增設(shè)斜支撐措施�；�坑周邊環(huán)境允許時，可采用墻后卸土，減少主動土壓力�；�坑周邊環(huán)境不允許時，可采用坑內(nèi)底腳被動區(qū)草袋上壓重、填砂、填土壓重。流砂嚴重、情況緊急時，可采用坑內(nèi)充水。

　　從可控制措施看，圍護結(jié)構(gòu)變形是先兆，如圍護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大變形或突變，隨后一定會出現(xiàn)周邊地表產(chǎn)生明顯沉降。論文參考。此時，除立即加強基坑施工措施外，應(yīng)及時對相應(yīng)區(qū)域的地表采取加固措施，以最快速度降低對周邊環(huán)境的影響程度。

 

　　深基坑工程是一個復(fù)雜的地下工程，隱蔽性較大，情況復(fù)雜，出現(xiàn)工程質(zhì)量事故的概率也比較大。一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，往往引起重大工程事故,事后糾正和補救也較困難，造成重大的損失。論文參考。如基坑流砂、管涌、突涌，基坑支擋結(jié)構(gòu)失效，土體向坑內(nèi)塌陷；基坑隆起，止水帷幕漏水使流砂涌坑內(nèi)水等都會導(dǎo)致不同程度地面沉降，而地面的沉降屬不均勻沉降，這種不均勻沉降導(dǎo)致道路沉陷、開裂，樓房傾斜、開裂、甚至倒塌，地下輸水管道、煤氣管道斷裂、外溢，地下電纜破壞等工程事故。因此應(yīng)制定切實可行的施工方案，并跟蹤工程的進展，根據(jù)實際情況改進和優(yōu)化施工方案，施工和建設(shè)單位要切實貫徹施工方案，嚴把質(zhì)量關(guān)，盡量避免工程事故的產(chǎn)生。對出現(xiàn)的問題采取切實可行的措施，防止事故的惡化。

 

[1]陸健.基坑開挖引起地表變形的原因分析[J].樣科技信息,2009,3.

[2]楊永濤.城市巖土工程中的幾個問題及對策淺析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2008,NO.32.

[3]劉建飛.深基坑開挖對周圍環(huán)境的影響[J].河北工程學(xué)院學(xué)報,2003.12,NO.4.

[4]龍開學(xué).基坑開挖對周圍環(huán)境的影響及防治措施[J].廣西城鎮(zhèn)建設(shè),2008.5,NO.3.