【摘要】本文通過深基坑開挖對環境影響研究與分析的介紹，并結合深基坑開挖工程實例，提出了有針對性的進行環境保護的防范措施。
　　【關鍵詞】深基坑，開挖，環境影響，研究分析
　　1深基坑開挖對周圍環境產生的影響
　　地鐵深基坑工程一般由基坑圍護結構、基坑內支撐系統、基坑降水等組成。圍護結構、內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境的安全穩定,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生多數都與以上三者有關。因此，控制深基坑開挖對環境的影響主要是控制好圍護結構、內支撐及基坑降水的施工質量，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境的安全。
　　1.1基坑圍護結構不封閉引起地面沉降、房屋傾斜
　　杭州地鐵秋濤路站圍護結構采用鉆孔咬合樁支護，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量差，樁間出現開叉現象，基坑開挖后樁基開叉處大量漏水和涌砂，導致基坑北側地面沉陷，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,基底位于淤泥質粉質粘土層內，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，產生管涌，造成大量漏水、涌砂，引起基坑兩側道路下沉開裂、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在97年11月28日下午發生長約30m，寬約1.0m，深為2.0m左右的地面塌陷事故，距其深基坑支護結構約為5.0m左右。造成的原因為基坑采用井點降水，周圍地下水位降低，孔隙水壓力減小，有效應力增大，引起土層壓密，導致地面沉降。
　　1.4基坑內支撐架設不及時導致基坑坍塌
　　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是基坑開挖后，第四道鋼支撐架設不及時，地下連續墻受力過大而斷裂，導致基坑坍塌。基坑開挖設置內支撐的主要作用是協助圍護結構抵抗側向土體壓力。基坑開挖過深，支撐架設不及時，可能導致圍護結構承受不住側向土壓力而開裂、折斷，造成基坑坍塌。
　　2減少對周圍環境影響采取的防治措施
　　由于在基坑支護結構上的作用具有許多不確定因素，以及在設計理論上存在著不完善現狀，要避免產生重大基坑變形后對環境影響的最好辦法是采取事先保護和過程保護兩種預防為主的對策。因此，只要在基坑實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境所產生的危害減至最小甚至根除。現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、江東門紀念館擴建分館、框架6層的公安六處居民區等。車站設計總長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構。車站場地地勢基本平坦，場地地貌屬于長江漫灘，地面標高在8.2～8.37ｍ之間。基坑底板位于②－2b4層淤泥質粉質粘土層內，該土層地質性質表現為高靈敏度、高壓縮性、高含水量、低強度等，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給，水位埋深約0.6～1.5ｍ。
　　2.1事先保護法
　　事先保護法是在基坑實施前對工程地質和周圍環境作深入調查，提出基坑施工時減少地層位移的施工工藝和施工參數，并針對環境允許的強度和變形，事先對周圍環境采取工程保護如地基加固、隔斷法、基礎托換、結構補強等方法。如茶亭站底板位于淤泥質粉質粘土，不宜作為天然地基持力層，考慮地下連續墻內側被動區土體及基坑內采用φ700mm雙軸水泥土攪拌樁進行抽條加固，加固深度基坑底以下3ｍ部分，水泥摻量15％。
　　2.2過程保護法
　　由于地下工程的不確定性，施工過程中各個階段可能發生某些偏離預測值的情況或者在采取事先保護法時費用過大或不能完全徹底解決問題的情況，事先有所準備在施工過程中采取的動態保護方法，過程保護法主要從以下幾個方面著手。
　　1）加強深基坑圍護結構施工質量控制
　　南方地區深基坑圍護結構主要有兩個作用:一是支護作用，抵抗側向土壓力；二是止水作用，防止基坑外側孔隙水（承壓水）滲流到基坑內。因此圍護結構施工需要卡控兩個重點：混凝土灌注的連續性和垂直度。水下混凝土灌注不連續，在夾泥(渣)處形成應力集中點，墻（樁）體可能斷裂；垂直度卡控不到位，造成圍護結構前后錯縫，左右開叉，容易形成滲漏水路徑。如茶亭站圍護結構采用0.6ｍ厚地下連續墻，墻高32ｍ，標準幅寬6ｍ。連續墻成孔垂直度控制采用兩側觀測的辦法，液壓抓斗正前方固定一線錘，側面固定一線錘，液壓抓斗呈自然垂直狀態時，兩線錘吊線分別對準液壓抓斗右側和內側鋼絲繩，在成槽過程中，觀測線錘吊線是否與鋼絲繩重合，若兩線出現偏離，及時告知操作司機予以調整糾正。
　　2）圍護結構墻面滲漏水處理
　　在開挖過程中會經常遇到支護墻上的局部滲漏。如果滲漏點的水量不大，而且水中基本上不夾帶泥沙，此時只要鑿除圍護結構表面污漬及時用快凝水泥把漏水點堵住就可以了。如果墻面上出現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，首先應該了解墻背水源補給情況，如有上下水管漏水，必須及時修復。待漏點的水壓減低后，馬上在基坑內把漏洞堵好。隨后要進一步觀察在開挖面上沿墻邊附件有沒有隆起、冒砂或冒氣現象，在沉積的砂堆中仔細觀察有沒有存在滲水通道。如果存在這種現象，表面開挖面以下還有墻體施工質量，或者可能是支護結構抗滲流不夠。這種情況下，應該暫停基坑內挖土，并根據具體情況立即采取補救措施。常規方法：一是用地質雷達等物探手段查明墻背土體中可能已經現成的空洞，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，增補隔水帷幕；二是在基坑內，把開挖面以下的沿著支護墻的那部分土層進行注漿加固，提高土體的抗滲性能。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，或根據抗滲驗算確定。
　　3）基地管涌補救措施
　　在基底出現管涌時需及時采取以下搶險補救措施：一是對內支撐結構(鋼支撐、鋼圍檁等)進行排查補強,確保基坑圍護結構的整體安全；二是以滲漏點為中心,在四周堆碼土袋墻進行反壓封堵并澆筑混凝土,在繼續增加反壓重量的同時將土袋墻連為一個整體遏止涌水；三是基坑外側既有道路禁止所有施工車輛通行；四是加強坑內降水措施,降低水頭差；五是及時采取高壓旋噴及注漿的方法,對圍護結構滲漏點外側進行補強加固；六是加強監測,為進一步采取措施提供依據。
　　4）及時架設鋼支撐措施
　　茶亭站基坑土方開挖時遵循“時空效應”，并嚴格按照“分層、分步、對稱、平衡、限時”五個要點，采用“豎向分層，縱向分段、先支后挖”的施工原則組織開挖。車站豎向設置四道φ609(ｔ＝12或16)鋼管支撐。支撐架設以第一段第二道為例進行說明：第二層土方開挖從東向西進行，先開挖至鋼支撐頂部，沿兩側連續墻內側分別開挖寬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，及時架設鋼支撐，其它支撐依照此方法進行。
　　2.3施工監測
　　基坑開挖是個動態過程，與之相關的建筑物穩定和環境影響也是個動態過程，因此加強在施工過程中的監測，有助于快速反饋施工信息，以便及時發現問題并采用最優化工程對策；另外，通過對周邊建筑物傾斜和沉降的監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測項目來分析和研究深基坑開挖過程中施工監測的重要性。
　　1）鋼支撐軸力監測 
　　對日常測量的數據進行整理，發現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）軸力超過規范的限制并逼近支撐內力設計值，分析原因是施工設備來回行走和環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）連續墻墻體水平撓曲監測
　　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，根據監測數據分析：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系非常密切，當基坑開挖到坑底時，橫向位移并沒有停止，仍在繼續增加；其次是基坑土體挖除后，架設支撐不及時，沒有有效的減少圍護墻的變形。最后是墻體位移是隨開挖發展的，超挖將導致墻體在支撐架設前產生超量位移，該位移一旦產生，通過施加預應力既不能使其回復，也不能減少因墻體位移而引起的地面變形。根據分析結果，施工方嚴格遵循時空效應原理控制每個開挖步驟的開挖空間幾何尺寸，及圍護墻無支撐暴露面積和時間等參數，加快施工進度，有效的控制了基坑的變形。
　　3）地面沉降監測
　　根據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㎜。通過結合其它監測項目對沉降監測數據分析，主要原因有：1、基坑的開挖施工期間，大型機械設備及施工車輛從基坑一側通行,使地面碾壓過多，加之基坑兩側的路面為改移后臨時路面，路面基底回填質量相對較差，不密實，地面累計沉降過大；2、基坑開挖過程中支撐沒有及時架設，基坑大面積暴露時間過長，引起墻體有微量的位移發生；3、站址所處的地層相對較為軟弱，易壓縮變形。
　　4）地下水位監測
　　車站采用基坑內深井降水技術。通過設計計算，基坑范圍內共布置降水井數量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）。從各孔的水位監測數據來看，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幾天內變化速率較大，其中SW8水位最大下降值達2.25ｍ，經檢查發現墻面有滲漏水，及時進行堵漏處理，幾天后趨于穩定。分析主要是該水位孔附近的幾幅地下連續墻圍護結構為后續施工的單元槽段，施工過程護壁泥漿質量較差，造成墻體接頭處夾泥，形成滲水途徑，出現滲漏水情況。
　　3結論
　　深基坑工程開挖引起的環境效應是一個復雜的動態系統，土的特性決定了基坑降水、開挖施工過程中坑內、外土體必定發生變形,但是其變形大小和規律受多種不確定因素影響。因此，科學合理的基坑支護結構，施工過程的嚴格控制，突發事件的正確處理措施，并根據施工過程中反饋的監測信息不斷修正設計和調整施工方法來保證周邊環境穩定，是值得推廣的一種方法。
　　參考文獻：
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