【摘要】本文通過深基坑開挖對環(huán)境影響研究與分析的介紹，并結(jié)合深基坑開挖工程實(shí)例，提出了有針對性的進(jìn)行環(huán)境保護(hù)的防范措施。
　　【關(guān)鍵詞】深基坑，開挖，環(huán)境影響，研究分析
　　1深基坑開挖對周圍環(huán)境產(chǎn)生的影響
　　地鐵深基坑工程一般由基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、基坑內(nèi)支撐系統(tǒng)、基坑降水等組成。圍護(hù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)支撐及基坑降水施工控制的好壞直接影響深基坑和周圍環(huán)境的安全穩(wěn)定,常見的地面沉降、周圍建筑物傾斜、地下管線的沉降及拉裂、基坑坍塌等安全事故的發(fā)生多數(shù)都與以上三者有關(guān)。因此，控制深基坑開挖對環(huán)境的影響主要是控制好圍護(hù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)支撐及基坑降水的施工質(zhì)量，如果以上三者任何一個方面得不到有效控制，勢必會影響到基坑和周邊環(huán)境的安全。
　　1.1基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)不封閉引起地面沉降、房屋傾斜
　　杭州地鐵秋濤路站圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔咬合樁支護(hù)，基坑開挖深18m（局部20米），地下水位在地表下1.0～1.6m處。由于鉆孔咬合樁施工質(zhì)量差，樁間出現(xiàn)開叉現(xiàn)象，基坑開挖后樁基開叉處大量漏水和涌砂，導(dǎo)致基坑北側(cè)地面沉陷，地下管線拉裂，建筑物傾斜。
　　1.2基坑涌水、流砂及其引起的地面沉陷
　　南京地鐵二號線集慶門站基坑開挖深度18ｍ,基底位于淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層內(nèi)，且在基底以下22ｍ左右以粉土和砂層為主，該層中含有承壓水。在基坑開挖到基底后基底局部抵擋不住水頭壓力，產(chǎn)生管涌，造成大量漏水、涌砂，引起基坑兩側(cè)道路下沉開裂、房屋沉降和傾斜。
　　1.3降水引起地面沉降
　　南京東正大廈基坑工地西側(cè)在97年11月28日下午發(fā)生長約30m，寬約1.0m，深為2.0m左右的地面塌陷事故，距其深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)約為5.0m左右。造成的原因為基坑采用井點(diǎn)降水，周圍地下水位降低，孔隙水壓力減小，有效應(yīng)力增大，引起土層壓密，導(dǎo)致地面沉降。
　　1.4基坑內(nèi)支撐架設(shè)不及時導(dǎo)致基坑坍塌
　　杭州地鐵一號線湘湖車站08年11月15日基坑坍塌，地面沉陷約10米，造成人員傷亡約21人。究其原因其中有一點(diǎn)是基坑開挖后，第四道鋼支撐架設(shè)不及時，地下連續(xù)墻受力過大而斷裂，導(dǎo)致基坑坍塌。基坑開挖設(shè)置內(nèi)支撐的主要作用是協(xié)助圍護(hù)結(jié)構(gòu)抵抗側(cè)向土體壓力。基坑開挖過深，支撐架設(shè)不及時，可能導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受不住側(cè)向土壓力而開裂、折斷，造成基坑坍塌。
　　2減少對周圍環(huán)境影響采取的防治措施
　　由于在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)上的作用具有許多不確定因素，以及在設(shè)計理論上存在著不完善現(xiàn)狀，要避免產(chǎn)生重大基坑變形后對環(huán)境影響的最好辦法是采取事先保護(hù)和過程保護(hù)兩種預(yù)防為主的對策。因此，只要在基坑實(shí)施前和施工期間引起高度重視，采取有效的防治措施，則可將基坑開挖后對周邊環(huán)境所產(chǎn)生的危害減至最小甚至根除�，F(xiàn)以南京地鐵二號線茶亭站為例研究分析基坑開挖所采取的防治措施對環(huán)境的最小影響。
　　茶亭站沿水西門大街呈東西向布置。車站站址范圍地勢平坦，在車站周圍主要有25層的千峰彩翠高層、錦江之星酒店、江東門紀(jì)念館擴(kuò)建分館、框架6層的公安六處居民區(qū)等。車站設(shè)計總長163.3m，寬18.9～36.7m，基坑開挖深度約16.5m,為地下二層多跨箱形框架結(jié)構(gòu)。車站場地地勢基本平坦，場地地貌屬于長江漫灘，地面標(biāo)高在8.2～8.37ｍ之間�；�坑底板位于②－2b4層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層內(nèi)，該土層地質(zhì)性質(zhì)表現(xiàn)為高靈敏度、高壓縮性、高含水量、低強(qiáng)度等，局部有輕微震動液化土層。地下水豐富，影響工程的主要為淺層潛水，主要由大氣降水和地表水補(bǔ)給，水位埋深約0.6～1.5ｍ。
　　2.1事先保護(hù)法
　　事先保護(hù)法是在基坑實(shí)施前對工程地質(zhì)和周圍環(huán)境作深入調(diào)查，提出基坑施工時減少地層位移的施工工藝和施工參數(shù)，并針對環(huán)境允許的強(qiáng)度和變形，事先對周圍環(huán)境采取工程保護(hù)如地基加固、隔斷法、基礎(chǔ)托換、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)等方法。如茶亭站底板位于淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，不宜作為天然地基持力層，考慮地下連續(xù)墻內(nèi)側(cè)被動區(qū)土體及基坑內(nèi)采用φ700mm雙軸水泥土攪拌樁進(jìn)行抽條加固，加固深度基坑底以下3ｍ部分，水泥摻量15％。
　　2.2過程保護(hù)法
　　由于地下工程的不確定性，施工過程中各個階段可能發(fā)生某些偏離預(yù)測值的情況或者在采取事先保護(hù)法時費(fèi)用過大或不能完全徹底解決問題的情況，事先有所準(zhǔn)備在施工過程中采取的動態(tài)保護(hù)方法，過程保護(hù)法主要從以下幾個方面著手。
　　1）加強(qiáng)深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制
　　南方地區(qū)深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要有兩個作用:一是支護(hù)作用，抵抗側(cè)向土壓力；二是止水作用，防止基坑外側(cè)孔隙水（承壓水）滲流到基坑內(nèi)。因此圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工需要卡控兩個重點(diǎn)：混凝土灌注的連續(xù)性和垂直度。水下混凝土灌注不連續(xù)，在夾泥(渣)處形成應(yīng)力集中點(diǎn)，墻（樁）體可能斷裂；垂直度卡控不到位，造成圍護(hù)結(jié)構(gòu)前后錯縫，左右開叉，容易形成滲漏水路徑。如茶亭站圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用0.6ｍ厚地下連續(xù)墻，墻高32ｍ，標(biāo)準(zhǔn)幅寬6ｍ。連續(xù)墻成孔垂直度控制采用兩側(cè)觀測的辦法，液壓抓斗正前方固定一線錘，側(cè)面固定一線錘，液壓抓斗呈自然垂直狀態(tài)時，兩線錘吊線分別對準(zhǔn)液壓抓斗右側(cè)和內(nèi)側(cè)鋼絲繩，在成槽過程中，觀測線錘吊線是否與鋼絲繩重合，若兩線出現(xiàn)偏離，及時告知操作司機(jī)予以調(diào)整糾正。
　　2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻面滲漏水處理
　　在開挖過程中會經(jīng)常遇到支護(hù)墻上的局部滲漏。如果滲漏點(diǎn)的水量不大，而且水中基本上不夾帶泥沙，此時只要鑿除圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面污漬及時用快凝水泥把漏水點(diǎn)堵住就可以了。如果墻面上出現(xiàn)具有一定壓力的較大漏水，而且在水中夾帶著較多泥砂，在開挖面上明顯有泥沙沉積。此時，首先應(yīng)該了解墻背水源補(bǔ)給情況，如有上下水管漏水，必須及時修復(fù)。待漏點(diǎn)的水壓減低后，馬上在基坑內(nèi)把漏洞堵好。隨后要進(jìn)一步觀察在開挖面上沿墻邊附件有沒有隆起、冒砂或冒氣現(xiàn)象，在沉積的砂堆中仔細(xì)觀察有沒有存在滲水通道。如果存在這種現(xiàn)象，表面開挖面以下還有墻體施工質(zhì)量，或者可能是支護(hù)結(jié)構(gòu)抗?jié)B流不夠。這種情況下，應(yīng)該暫�；�坑內(nèi)挖土，并根據(jù)具體情況立即采取補(bǔ)救措施。常規(guī)方法：一是用地質(zhì)雷達(dá)等物探手段查明墻背土體中可能已經(jīng)現(xiàn)成的空洞，以及空洞的位置和大小，然后用注漿或高壓噴射等方法把空洞填實(shí)，增補(bǔ)隔水帷幕；二是在基坑內(nèi)，把開挖面以下的沿著支護(hù)墻的那部分土層進(jìn)行注漿加固，提高土體的抗?jié)B性能。土體的加固寬度可取墻體在開挖面以下插入深度的1／2，加固深度一般不超過4m，或根據(jù)抗?jié)B驗算確定。
　　3）基地管涌補(bǔ)救措施
　　在基底出現(xiàn)管涌時需及時采取以下?lián)岆U補(bǔ)救措施：一是對內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)(鋼支撐、鋼圍檁等)進(jìn)行排查補(bǔ)強(qiáng),確�；�坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體安全；二是以滲漏點(diǎn)為中心,在四周堆碼土袋墻進(jìn)行反壓封堵并澆筑混凝土,在繼續(xù)增加反壓重量的同時將土袋墻連為一個整體遏止涌水；三是基坑外側(cè)既有道路禁止所有施工車輛通行；四是加強(qiáng)坑內(nèi)降水措施,降低水頭差；五是及時采取高壓旋噴及注漿的方法,對圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏點(diǎn)外側(cè)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固；六是加強(qiáng)監(jiān)測,為進(jìn)一步采取措施提供依據(jù)。
　　4）及時架設(shè)鋼支撐措施
　　茶亭站基坑土方開挖時遵循“時空效應(yīng)”，并嚴(yán)格按照“分層、分步、對稱、平衡、限時”五個要點(diǎn)，采用“豎向分層，縱向分段、先支后挖”的施工原則組織開挖。車站豎向設(shè)置四道φ609(ｔ＝12或16)鋼管支撐。支撐架設(shè)以第一段第二道為例進(jìn)行說明：第二層土方開挖從東向西進(jìn)行，先開挖至鋼支撐頂部，沿兩側(cè)連續(xù)墻內(nèi)側(cè)分別開挖寬1.2米，深1米的溝槽，安裝托架和鋼圍檁。鋼圍檁安裝完畢后沿支撐位置掏槽開挖至支撐底部50cm，及時架設(shè)鋼支撐，其它支撐依照此方法進(jìn)行。
　　2.3施工監(jiān)測
　　基坑開挖是個動態(tài)過程，與之相關(guān)的建筑物穩(wěn)定和環(huán)境影響也是個動態(tài)過程，因此加強(qiáng)在施工過程中的監(jiān)測，有助于快速反饋施工信息，以便及時發(fā)現(xiàn)問題并采用最優(yōu)化工程對策；另外，通過對周邊建筑物傾斜和沉降的監(jiān)控量測來確保周邊建筑物的安全。以南京茶亭站幾個主要監(jiān)測項目來分析和研究深基坑開挖過程中施工監(jiān)測的重要性。
　　1）鋼支撐軸力監(jiān)測 
　　對日常測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，發(fā)現(xiàn)各道鋼支撐軸力變化曲線曲率變化較大，軸力隨著土體開挖深度的增加而增加，在澆筑底板后趨于穩(wěn)定。但有一段時間車站第一段豎向第三道支撐（安裝有軸力計）軸力超過規(guī)范的限制并逼近支撐內(nèi)力設(shè)計值，分析原因是施工設(shè)備來回行走和環(huán)境溫度升降影響所致，項目及時采取限制車輛和對支撐降溫措施，支撐軸力趨于正常。
　　2）連續(xù)墻墻體水平撓曲監(jiān)測
　　車站第一段墻體在基坑開挖到底后撓曲變化最大值為17m處-20.4mm，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析：首先是基坑開挖過程中墻體的最大位移和深度及時間的關(guān)系非常密切，當(dāng)基坑開挖到坑底時，橫向位移并沒有停止，仍在繼續(xù)增加；其次是基坑土體挖除后，架設(shè)支撐不及時，沒有有效的減少圍護(hù)墻的變形。最后是墻體位移是隨開挖發(fā)展的，超挖將導(dǎo)致墻體在支撐架設(shè)前產(chǎn)生超量位移，該位移一旦產(chǎn)生，通過施加預(yù)應(yīng)力既不能使其回復(fù)，也不能減少因墻體位移而引起的地面變形。根據(jù)分析結(jié)果，施工方嚴(yán)格遵循時空效應(yīng)原理控制每個開挖步驟的開挖空間幾何尺寸，及圍護(hù)墻無支撐暴露面積和時間等參數(shù)，加快施工進(jìn)度，有效的控制了基坑的變形。
　　3）地面沉降監(jiān)測
　　根據(jù)地面沉降表和地面沉降曲線分析，地面在開挖過程開始沉降變化較大，最大沉降變化量累計為50㎜，地面沉降警戒值為24㎜，超過警戒值26㎜。通過結(jié)合其它監(jiān)測項目對沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，主要原因有：1、基坑的開挖施工期間，大型機(jī)械設(shè)備及施工車輛從基坑一側(cè)通行,使地面碾壓過多，加之基坑兩側(cè)的路面為改移后臨時路面，路面基底回填質(zhì)量相對較差，不密實(shí)，地面累計沉降過大；2、基坑開挖過程中支撐沒有及時架設(shè)，基坑大面積暴露時間過長，引起墻體有微量的位移發(fā)生；3、站址所處的地層相對較為軟弱，易壓縮變形。
　　4）地下水位監(jiān)測
　　車站采用基坑內(nèi)深井降水技術(shù)。通過設(shè)計計算，基坑范圍內(nèi)共布置降水井?dāng)?shù)量11口，單口井深27ｍ，抽水泵放置在25.2ｍ承壓水頭的位置。并在基坑外布置地下水位觀測孔8個，其中4個兼作回灌井（深度同降水井）。從各孔的水位監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，5個水位孔在降水過程中水位始終變化正常，SW7、SW8兩個水位孔在連續(xù)幾天內(nèi)變化速率較大，其中SW8水位最大下降值達(dá)2.25ｍ，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)墻面有滲漏水，及時進(jìn)行堵漏處理，幾天后趨于穩(wěn)定。分析主要是該水位孔附近的幾幅地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)為后續(xù)施工的單元槽段，施工過程護(hù)壁泥漿質(zhì)量較差，造成墻體接頭處夾泥，形成滲水途徑，出現(xiàn)滲漏水情況。
　　3結(jié)論
　　深基坑工程開挖引起的環(huán)境效應(yīng)是一個復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)，土的特性決定了基坑降水、開挖施工過程中坑內(nèi)、外土體必定發(fā)生變形,但是其變形大小和規(guī)律受多種不確定因素影響。因此，科學(xué)合理的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，施工過程的嚴(yán)格控制，突發(fā)事件的正確處理措施，并根據(jù)施工過程中反饋的監(jiān)測信息不斷修正設(shè)計和調(diào)整施工方法來保證周邊環(huán)境穩(wěn)定，是值得推廣的一種方法。
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