1、深基坑施工中的水土環境問題及對策20世紀以來，隨著我國城市化進程的不斷推進，越來越多的高層、超高層建筑拔地而起，地下建筑方興未艾，這既是建筑物本身功能的需要，同時也是開發利用地下空間的一種有效途徑。日益加大的開挖深度和復雜的施工條件以及眾多的工程事故使得人們不得不重視深基坑問題，尤其是20世紀90年代以來，深基坑問題已成為我國建筑工程界的熱點問題之一。且深基坑支護主要集中在城市，市區的建筑密度很大、施工場地狹小，很容易破壞緊靠深基坑周圍的建筑物、地鐵、交通干道、地下管線和其它市政設施，造成巨大的經濟損失。因此，深基坑工程的環境效應問題愈來愈被人們所認識和重視。本文將圍繞基坑施工中的降水工程和支

2、護工程引起的環境問題來闡述基坑工程中存在的主要的環境巖土工程問題。1.基坑工程施工引起的環境破壞問題1.1基坑施工對周圍環境的影響基坑施工對周圍環境的影響是多方面的，主要表現在以下幾點：(1)周邊地面下沉；(2)周邊地面向基坑方向滑動；(3)臨近工程結構(建筑物、構筑物)發生沉降、傾斜和裂縫；(4)周邊地面裂縫；(5)周邊各種管線設施(包括道路、地下管網)的沉降與變形，甚至造成管線工程事故。其中基坑周邊的地表沉降是基坑周邊環境災害發生的最直接原因。周圍地表沉降往往存在多方面的因素，其中主要受3個因素的影響，即基坑施工深度、基坑支護結構的水平位移量及因基坑降水導致的周邊地下水位降低，而地下水位的

3、降低又在其中起主導作用，當然地面沉降量也與離基坑的遠近有關(即距基坑越近沉降量越大，反之則越小)。在地下水位較高地區，基坑施工往往需要降低地下水位。若水頭降低過大，在抽水影響半徑范圍內土體會產生排水固結，從而引起地面一定程度的下陷；支護結構變形過大，會造成土體不同程度的橫向與豎向變形而引起地面沉降；涌砂嚴重時帶走過多土體，會直接導致地面不均勻下沉；基坑隆起量過大也可能引起基坑周圍地面沉降。地面沉降引起的后果是嚴重的，如1994年11月22日，由于威格大廈深基坑周圍地面沉降而引起的漢口煤氣大量泄漏事故，不僅對周圍環境造成影響，也帶來了嚴重的社會問題。因為在城市建設中影響地面沉降的因素太多太復雜，

4、而現在對地面沉降量的計算多是利用經驗公式或半經驗半理論公式（如圖1），且公式得出者受其實驗條件及工程數量的制約，難免有區域局限性和代表性誤差，因此，在施工過程中應盡量設置止水帷幕，且保證其止水效果；合理組織降水，坑外設回灌井、觀察井；對重要設施及建筑物保護時，應考慮設置隔斷墻，以減小土體變形；在基坑底部或支護結構側化學加固；深大基坑施工時，若離基坑邊較近有需保護對象，可采用地下連續墻+鋼筋混凝土支撐支護體系；對地面沉降情況進行監測。圖（1） 日本道路工程規范法地面沉降計算示意圖注:該方法假定支護結構的變形前后所圍成的面積SP與地面沉降與原地面所圍成的面積SG相等，再根據支護結構的變形值來推求地

5、面沉降大小。1.2 基坑開挖中的水文地質問題 流砂(土)地下水在滲流過程中受到土骨料的阻力作用，那么土骨架必然受一個反作用力，對于單位體積內土顆粒所受到的滲流作用力稱之為動水壓力或滲透力，用j來表示。基坑開挖后，通常情況設置了止水帷幕，降低基坑內的地下水位后，由于基坑外地下水位高于基坑內地下水位，則在圍護墻后地下水流方向側重向下，動水壓力方向基本向下，此時動水壓力的存在增加了土體的有效應力，當地下水流繞過圍護墻體和止水帷幕后，在基坑內其水流方向則變成向上，此時動水壓力方向與重力方向相反，減小了土粒之間的壓力。當動水壓力大于或等于土的浮容重r時，土顆粒處于懸浮狀態，土的抗剪強度等于零，土顆粒隨滲

6、流的水一起流動，產生了流砂(土)1.2.2 管涌 在滲透水流作用下，土中的細顆粒被沖走，使土的孔隙不斷擴大，若水頭梯度很大，細粒土在動水力作用下沿粗顆粒孔隙隨水流走，導致土體結構的破壞，土體失去穩定滲流速度不斷增加，逐漸形成管狀滲流通道，造成土體塌陷,即出現管涌。管涌嚴重時會產生地表塌陷，影響基坑周圍建筑物和地下管線安全。管涌引起的危害是嚴重的。為了防止流砂與管涌現象發生，可采取如下措施：設置防滲帷幕，如采用凍結法，或者打設板樁、攪拌樁或地下連續墻，增加滲流路徑以減小水頭梯度；人工降低地下水位，盡量消除基坑內挖方土層的動水力。1.2.3 基坑突涌若基坑下存在承壓水，在開挖過程中當基坑底部隔水層

7、的厚度減小到一定程度時，承壓水的水頭壓力會沖破基坑底板，形成突涌現象，因此當基坑底部與承壓水層相距很近時，應確定足以防止基坑被水沖破的最小隔水厚度。流砂、管涌、基坑突涌這三種現象一旦發生，則對深基坑產生的破壞是極其嚴重的，同時電會對深基坑周邊環境造成嚴重影響。但這三種現象卻較易控制。只需加強勘察工作，在圍護結構設計時進行必要的驗算即可以避免。1.3 基樁施工的環境效應深基坑中的基坑幾乎包括了所有眾多的樁型，常用的樁型有鉆孔灌注樁、沉管灌注樁、人工挖孔樁、水泥土攪拌樁等，此外還有拉森式鋼板樁、鋼筋混凝土碩制樁等。深基坑中的基樁施工，特別是采用人工挖孔樁，在軟土地區，有時帶來的不良環境效應也是嚴重

8、的。在城市密集區不宜采用該樁型。基樁采用預制樁，也會對鄰近工程深基坑的圍護結構帶來危害，但深基坑中的基樁如果數量較多，密布于墻前時，就會在基坑內形成復合地基，這種復合地基的剛度顯然較大，其對減少支護結構的水平位移又將起到積極的作用。可見為了有效地減少圍護樁，基樁施工所帶來的不良環境效應，應根據基坑的地質情況及基坑周邊環境，選擇合理的樁型、合適的施工工藝，做到精心施工是能夠降低其帶來的不良環境效應。1.4 圍護體系破壞圍護體系的破壞問題主要表現為兩方面的問題：圍護墻體過大變形失效和撐錨結構失效。圍護體系變位一般與圍護墻體的結構強度以及入土深度有關。若設支撐或錨桿時，支撐的支點數量少或間距過大，致

9、使支撐受力過大或連接不牢固而使支撐破壞等；錨桿數量少或由于滲水導致粘聚力降低，致使錨桿抗力不足而失效等。當然，造成圍護體系破壞的因素很多，如擠土過大可能直接導致圍護結構水平位移而破壞。圍護體系破壞引起的后果是嚴重的，如2004年9月25日晚昆明城區突降暴雨，地處武成路三義圣堂對面馬路邊一深10.0m；寬36.0m，長60.Om基坑的東側坑壁突然失穩，垮塌大部,基坑垮塌現場部，從破壞現場觀察，該垮塌面錨桿均從破壞面處被拉斷，配筋噴射混凝土面層被滑動土體整塊推出，落在垮塌體面上，尚成大塊狀。為此，在施工過程中，須作好圍護樁樁頂水平位移監測工作；合理選取入土深度并認真驗算樁穩定性，必要時可在樁側加固

10、；合理布置支撐體系和選取支撐類型，在變形、受力較大區可進行施工監測；認真設計錨桿，考察土體是否能提供足夠拉結力；作好防排水措施，避免水滲入土體內部等。2防治保護對策周圍環境的保護應采取經濟合理，安全可靠的技術方案。首先要考慮采取積極性防護法，即采用合理的設計與施工，基坑支護結構的變形減小到最低限度2.1 合理選用降水、支護方案基坑開挖時排降地下水方法很多，如明溝排水、井點排水、大口徑井群排水、其他排水等。這些方法各有自己的技術經濟優勢，但也有一定的適用條件，就是同一種方法也存在著布設密度、深度、排量等因素的影響。降水設計應體現以下目標：合理選擇基坑降水井井位與降水量，使坑內水壓力至少低于開挖底

11、板1m，坑外地下水壓力坡降平緩。合理選擇抽水井數量，使施工成本最低。合理制定運行方案，使開挖期間以最少的抽水量保證基坑與環境最大限度的安全。因此，必須進行方案比選，選擇合理而可靠的方法，配以一定的輔助措施，才能預防地下水帶來的不良影響。另外基坑開挖的支護宜結合防滲、截滲要求綜合考慮。基坑開挖時為了改善巖土的性質及滲透水流的水動力條件，就需對坑壁進行支護，且考慮應如何做好防滲、截滲措施。支護結構很多，主要分加固型(如水泥攪拌法、高壓旋噴樁、注漿加固等)及支擋型(如樁排、地下連續墻、沉井等)，它們要根據各自的適用條件、工程地質及水文地質條件，結合工程性質、規模等進行方案比選。選擇既可擋土，又能防滲的支護結構，以節約工程造價。2.2 隔斷體保護當鄰近建(構)筑物的基礎部分或全部座落在基坑開挖影響邊界線范圍內時，設計人員應引起足夠重視，當基礎有部分落在基坑開挖影響邊界線范圍內時，一般應采取措施，避免或減少土體變形對建(構)筑物的影響，可在需保護的建(構)筑物與基坑擋土結構之間設置隔斷體，隔斷體可采用鉆孔灌注樁、高壓旋噴樁、深層攪拌樁、樹根樁等構成墻體，其作用主要承受施工引起的側向土壓力，也可起到阻擋局部水土可能出現的流失等作用。設計計算以建(構)筑物所要求的變形及隔斷