建設工程地面沉降產生的因素分析及其評估

摘要：文章對建設工程地面深降的原因進行了分析，結合三種不同類型的工程建設進行說明，并以深基坑建設工程為例，對地面沉降危險性評估作了介紹，包括評估標準、評估內容和危險性分級指標的三個部分。

關鍵詞：建設工程；地面沉降；因素分析

中圖分類號：P642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）07-0051-03

1 概述

建設工程地面沉降是地面沉降的一種，引發原因在于所建工程的地下支撐物被移走，屬于人為因素造成的地面沉降。建設工程是指為人類生活、生產提供物質技術基礎的各類建筑物和工程設施的統稱。通常來講，建設工程地面沉降具有客觀性與不確定性等特點。客觀性是指客觀實在性，建設工程地面沉降同其他事物發展規律類似，從產生到消亡，有其自身發展的規律；不確定是指地面沉降發生時間的不確定性、危害程度的不確性等，引發這些不確定性的條件包括人為條件與自然

條件。

2 建設工程地面沉降原因分析

建設工程地面沉降產生的原因無外乎兩種，那就是自然因素與人為因素。自然因素有地殼運動、地震、海嘯、大氣、河流、地質及地質巖等地球表面及內部變化；除自然因素以外的引起的地面沉降都可歸為人為因素。這些因素有人為的挖掘（礦藏、石油、天然氣、煤等）、森林的砍伐、水壩的建設等。

3 建設工程地面沉降分析

3.1 基坑工程引發的地面沉降

基坑工程所造成的地面沉降原因在于坑內被挖空以及坑外的降水。基坑坑內土體被移走，因為土體具有卸荷作用，圍護結構就會向坑內水平位移，且引發坑底土體的回彈，進而造成基坑周圍土體的地面沉降。降水引起土質疏松，周圍的工地被疏干，引發土體的固結壓密；另外，基坑降水時在坑內外形成水頭差，在土體中滲流，產生的滲透力對基坑外土體造成擠壓，并引發坑內土體隆起。基坑外土體的擠壓作用與坑內土體的隆起都會引起基坑外土體產生向下的豎向位移，地表就表現為地面沉降。

3.2 城市地鐵工程引發的地面沉降

鄉村人口不斷涌入城市，給城市發展帶來積極影響的同時，也給城市到來巨大的壓力，尤其是城市的交通問題。由此地鐵成為了有效緩解交通問題的首選方案。然而，城市地鐵建設工程也存在一定的弊端，即成為地面沉降的又一個重要原因。地鐵建設中有兩個時點對地面的破壞性最強，最能引發地面沉降。即是施工過程中，盾構通過時以及開始挖掘隧道時。這時直接造成地層的嚴重損失。因為在掘進時，初始側壓力要遠遠高于開挖面土體所受的水平支護應力，開挖面前方土體極有可能下沉。用盾構法建設隧道時，當初始襯砌真正脫離盾尾時，就會有一環形空隙在隧道挖掘壁面與襯砌外圍之間形成。土體由于受到擠壓就會向空隙發生相應的位移，由此會引發地面沉降。地面沉降的另一個原因是固結與蠕變，特別是在軟土飽和地層中這種地面沉降

更大。

3.3 高層建筑群引發的地面沉降

地面沉降的另一個常見的原因是高層建筑的建設。通常，由于上部結構荷載的作用，附加應力就會相應的在地基土中出現，通常看做土層的總應力。我們知道，有效應力與孔隙水壓力綜合就是附加應力，但是只有有效應力才能影響到土體變形。根據相應理論，附加應力使得時間越長，孔隙水壓力越小，最好逐漸的消散。而有效應力恰恰相反，時間越長就越大，隨著逐漸增長，導致地基土變形，直接形成了建筑物、周圍土體沉降。根據相關理論，對于現實當中的高層建筑群而言，單個建筑物的距離很近，建筑物群就會在地基土上產生應力疊加，這一現象更為嚴重，會不斷的加劇地面沉降的發生。

4 建設工程地面沉降評估——以深基坑所建工程為例

4.1 評估標準

對建設工程的地面沉降危險性進行評估，需要按照國家有關部門有關規定進行。對所建、在建工程引發或者加劇地面沉降的可能性作出相應評估并進行評價，為提出防治措施打下基礎。

因此，地面沉降評估的目的在于為防治地質災害提供專業依據而非在于申請拿地，賺取利潤。它是整個工程中不可缺少的一項工作，是在設計及評估勘探階段進行的。建設工程地面沉降評估，是工程所建項目的深化與補充。因為這項評估工作是在工程節點評估之后，所依據的資料得到很好的把握基礎之上進行的。所以對評估的各個方面都提出了非常嚴格的標準。

4.2 評估內容

為實現建筑安全，我們通常對建設工程的地面進行沉降相應的危險性評價。主要方法是通過最大沉降量、沉降的有效影響范圍的具體量化分析，從而驗算基坑監測與控制主要的影響范圍外邊界的預測沉降量數值。測算設計規程范圍內的，工程上能夠忽略的沉降量，以及對區域沉降量的疊加作用。這樣的測算過程，有助于通過測算對沉降量大的施工方案進行有效優化，減弱沉降效應，確保建筑施工及建筑本身的安全。按照深基坑工程進行舉例說明，在進行深基坑工程評估時，地面沉降就要將工程地質條件、不良地質進行重點評價，對于工程型的地質災害要有足夠的風險預測與準確的評估。要特別關注含水層疏干降壓和土體開挖卸荷時的地面沉降預測、評估與分析，對災害預測要有準確的評價。要專門研究并反復論證井位布置、支撐結構型式、降排水量、開挖程序、回灌井布設等重點工程方案。在有效防控地面沉降同時科學設計、選擇最優化的施工方案。這是評估的要點與重要內容。

4.3 危險性分級指標

工程承建單位是工程沉降與防治的責任主體，所以需要對深基坑工程地面沉降及周圍環境的破壞負主要責任。承建單位根據實際情況，協同有關部門將工程所造成的影響控制在可控范圍之內。依據我國有法律法規和一些規章制度，根據工程實際，確認承建單位主要責任，而對于工程外所造成的地面破壞，可以按市政工程或城市有關綜合管理辦法進行處理。并在此基礎之上，建立施工工程沉降控制指標體系。一般來講，平面范圍的取值為所挖深度的兩倍，沉降值應當控制在3mm以內。此舉說明，深基坑的施工范圍有了一個明確的劃分，并且規定，若基坑深度進一步加深達六倍以上，沉降量應該控制在1lmm之內。endprint

以上沉降量標準的劃定，主要是考慮到以下幾個因素。第一，深基坑工程的沉降控制關系到工程整體地面沉降情況，所以，沉降標準在實情操作中應該嚴格執行，或是超標準執行，以確保工程質量；第二，所建工程各部分所產生的沉降會發生疊加與交叉現象。例如，同一區域某一工程所產生的沉降可能不會引發地質危害，但是多個工程產生的沉降相繼疊加，危害可能會放大，若某些工程控制標準不達標，則危害會更大；第三，即便技術手段可以實現所設目標，但由于現實原因而無法去執行；再者，為了有利于跟蹤測量和質量的把控，沉降指標的設立應該充分考慮到設備的工作精度，若指標設立過于精細則投備無法實現，也就失去現實意義，所以以六倍開挖深度的毫米數量級進行確定，而非十倍或者十五倍。

初步擬定的深基坑工程地面沉降的控制指標暨危險性分級標準如表1所示：

表1 危險性分級指標

分級指標 危險性分級

低 中 高

最大降量

（mm） 2倍開挖深度范圍處 <3 3-5 >5

6倍開挖深度范圍處 <1 1-3 >3

在深基坑工程地面沉降評估中，應結合沉降量與沉降范圍的估算結果，對其進行危險性分級。除考慮最大沉降量以外，還需要考慮沉降速率的變化。對于數倍于開挖深度范圍內，可根據沉降的實際表現和變化趨勢，確定重點控制區域與一般控制區域。當基坑工程沉降控制得到很好控制的條件之下，才能從源頭上降低工程地面沉降對周圍環境和區域沉降的影響。這是地面沉降控制的關鍵，也是地面沉降控制的主要工作。若所引發的危險性等級較高，需要對原有設計施工方案提出修改完善和優化建議，進而保證基坑工程和周圍環境的安全。

5 結語

建設工程地面沉降是地面沉降的一種，引發原因也有很多。文章通過基坑工程、高層建筑群和城市地鐵三種情況舉例說明造成地面沉降的原因；并進一步以深基坑為例分析建設工程地面沉降評估，對評估內容與設立指標及原因和危險性進行說明。

參考文獻

[1] 崔振東，唐益群，盧辰.工程環境效應引起上海

地面沉降預測[J].工程地質學報，2007，15

（2）：234-236.

[2] 高大釗.深基坑工程（第2版）[M].北京：機械

工業出版社，2002.

[3] 姜衍祥，于強，王威.天津市地面沉降控制與城市

新發展[J].水文地質工程地質，2011（37）：

56-59.

[4] 龔士良，葉為民.上海市深基坑工程地面沉降評

估理論與方法[J].中國地質災害與防治學報，

2009（15）：23-29.

作者簡介：羅祥斌（1980—），男，廣東韶關人，廣東煤炭地質二0一勘探隊工程師，研究方向：工程地質、地質災害。endprint

以上沉降量標準的劃定，主要是考慮到以下幾個因素。第一，深基坑工程的沉降控制關系到工程整體地面沉降情況，所以，沉降標準在實情操作中應該嚴格執行，或是超標準執行，以確保工程質量；第二，所建工程各部分所產生的沉降會發生疊加與交叉現象。例如，同一區域某一工程所產生的沉降可能不會引發地質危害，但是多個工程產生的沉降相繼疊加，危害可能會放大，若某些工程控制標準不達標，則危害會更大；第三，即便技術手段可以實現所設目標，但由于現實原因而無法去執行；再者，為了有利于跟蹤測量和質量的把控，沉降指標的設立應該充分考慮到設備的工作精度，若指標設立過于精細則投備無法實現，也就失去現實意義，所以以六倍開挖深度的毫米數量級進行確定，而非十倍或者十五倍。

初步擬定的深基坑工程地面沉降的控制指標暨危險性分級標準如表1所示：

表1 危險性分級指標

分級指標 危險性分級

低 中 高

最大降量

（mm） 2倍開挖深度范圍處 <3 3-5 >5

6倍開挖深度范圍處 <1 1-3 >3

在深基坑工程地面沉降評估中，應結合沉降量與沉降范圍的估算結果，對其進行危險性分級。除考慮最大沉降量以外，還需要考慮沉降速率的變化。對于數倍于開挖深度范圍內，可根據沉降的實際表現和變化趨勢，確定重點控制區域與一般控制區域。當基坑工程沉降控制得到很好控制的條件之下，才能從源頭上降低工程地面沉降對周圍環境和區域沉降的影響。這是地面沉降控制的關鍵，也是地面沉降控制的主要工作。若所引發的危險性等級較高，需要對原有設計施工方案提出修改完善和優化建議，進而保證基坑工程和周圍環境的安全。

5 結語

建設工程地面沉降是地面沉降的一種，引發原因也有很多。文章通過基坑工程、高層建筑群和城市地鐵三種情況舉例說明造成地面沉降的原因；并進一步以深基坑為例分析建設工程地面沉降評估，對評估內容與設立指標及原因和危險性進行說明。

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估理論與方法[J].中國地質災害與防治學報，

2009（15）：23-29.

作者簡介：羅祥斌（1980—），男，廣東韶關人，廣東煤炭地質二0一勘探隊工程師，研究方向：工程地質、地質災害。endprint

以上沉降量標準的劃定，主要是考慮到以下幾個因素。第一，深基坑工程的沉降控制關系到工程整體地面沉降情況，所以，沉降標準在實情操作中應該嚴格執行，或是超標準執行，以確保工程質量；第二，所建工程各部分所產生的沉降會發生疊加與交叉現象。例如，同一區域某一工程所產生的沉降可能不會引發地質危害，但是多個工程產生的沉降相繼疊加，危害可能會放大，若某些工程控制標準不達標，則危害會更大；第三，即便技術手段可以實現所設目標，但由于現實原因而無法去執行；再者，為了有利于跟蹤測量和質量的把控，沉降指標的設立應該充分考慮到設備的工作精度，若指標設立過于精細則投備無法實現，也就失去現實意義，所以以六倍開挖深度的毫米數量級進行確定，而非十倍或者十五倍。

初步擬定的深基坑工程地面沉降的控制指標暨危險性分級標準如表1所示：

表1 危險性分級指標

分級指標 危險性分級

低 中 高

最大降量

（mm） 2倍開挖深度范圍處 <3 3-5 >5

6倍開挖深度范圍處 <1 1-3 >3

在深基坑工程地面沉降評估中，應結合沉降量與沉降范圍的估算結果，對其進行危險性分級。除考慮最大沉降量以外，還需要考慮沉降速率的變化。對于數倍于開挖深度范圍內，可根據沉降的實際表現和變化趨勢，確定重點控制區域與一般控制區域。當基坑工程沉降控制得到很好控制的條件之下，才能從源頭上降低工程地面沉降對周圍環境和區域沉降的影響。這是地面沉降控制的關鍵，也是地面沉降控制的主要工作。若所引發的危險性等級較高，需要對原有設計施工方案提出修改完善和優化建議，進而保證基坑工程和周圍環境的安全。

5 結語

建設工程地面沉降是地面沉降的一種，引發原因也有很多。文章通過基坑工程、高層建筑群和城市地鐵三種情況舉例說明造成地面沉降的原因；并進一步以深基坑為例分析建設工程地面沉降評估，對評估內容與設立指標及原因和危險性進行說明。

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估理論與方法[J].中國地質災害與防治學報，

2009（15）：23-29.

作者簡介：羅祥斌（1980—），男，廣東韶關人，廣東煤炭地質二0一勘探隊工程師，研究方向：工程地質、地質災害。endprint