淺析地基基礎(chǔ)工程技術(shù)與環(huán)境問(wèn)題

文｜山西遠(yuǎn)通地質(zhì)工程有限公司 任艷軍

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展很快，地基基礎(chǔ)工程技術(shù)相比之前有了顯著進(jìn)步。但是在地基基礎(chǔ)工程技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，對(duì)環(huán)境也產(chǎn)生了一定的不良影響，給工程建設(shè)帶來(lái)了巨大損失，這是得不償失的。因此，加強(qiáng)地基基礎(chǔ)工程技術(shù)研發(fā)，充分應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)手段減少對(duì)環(huán)境的污染，對(duì)于保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)地基基礎(chǔ)工程與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展有著重要的意義。

一、地基基礎(chǔ)工程技術(shù)與環(huán)境問(wèn)題

當(dāng)前，我國(guó)存著在多種多樣的環(huán)境問(wèn)題，這些環(huán)境問(wèn)題的影響范圍與解決方法差異很大。比如水源污染、大氣污染、地面下沉、土壤污染以及早噪音污染等，都是人們?nèi)粘Ｉ钪休^為常見(jiàn)的環(huán)境問(wèn)題。因?yàn)檫@些環(huán)境問(wèn)題會(huì)給人們工作造成的不利影響，因此日益受到群眾的重視與關(guān)心，同時(shí)也要加大相關(guān)資金的投入力度，這樣才能有效解決環(huán)境問(wèn)題。但是人們卻很少關(guān)注施工工程對(duì)環(huán)境的不利影響。尤其需要注意的是，在最近十多年時(shí)間里，巖土工程師既要考慮工程技術(shù)方面的問(wèn)題，也要考慮環(huán)境因素對(duì)工程的制約。在地基基礎(chǔ)工程中，比如地基處理、基坑工程施工以及擠土樁等，都會(huì)在施工過(guò)程中對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生不利影響，并且極易造成工程事故，為工程建設(shè)和國(guó)家財(cái)產(chǎn)帶來(lái)不可估量的損失，嚴(yán)重威脅社會(huì)的和諧穩(wěn)定發(fā)展。對(duì)于這類問(wèn)題，不僅僅是環(huán)境工程師的責(zé)任，也需要巖土工程師加入進(jìn)來(lái)。因此，如何在確保工程安全的前提下，加強(qiáng)對(duì)環(huán)境的保護(hù)，是擺在廣大巖土工程師面前的難點(diǎn)問(wèn)題。

二、地基處理技術(shù)與環(huán)境問(wèn)題

地基處理技術(shù)因?yàn)槟軌蚋纳频鼗こ绦再|(zhì)，所以越來(lái)越受到廣泛應(yīng)用，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)及工程效益。在保護(hù)環(huán)境的過(guò)程中，地基處理技術(shù)發(fā)揮著重要作用，也就是將地基處理技術(shù)的某些特點(diǎn)充分用于改善環(huán)境之中。目前，對(duì)于地基處理技術(shù)的運(yùn)用，在改善環(huán)境方面十分顯著，主要有下面六點(diǎn)：一是地基污染治理；二是解決水源污染；三是提高固體廢棄物利用率；四是控制地基變形；五是降低噪音及振動(dòng)造成的環(huán)境問(wèn)題；六是解決臭氣散發(fā)問(wèn)題。

三、基坑施工造成的環(huán)境問(wèn)題

基坑工程是一種有著較強(qiáng)綜合性的技術(shù)，它和基坑穩(wěn)定、施工管理、施工開(kāi)挖、工程地質(zhì)勘察、降水、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等有著緊密的聯(lián)系。地面下沉、邊坡變形、坑底隆起、支擋結(jié)構(gòu)變形以及涌砂、流砂等是在基坑施工過(guò)程中常見(jiàn)的環(huán)境巖土工程地質(zhì)問(wèn)題。不正確的基坑開(kāi)挖方法，會(huì)導(dǎo)致邊坡出現(xiàn)嚴(yán)重變形，并因?yàn)橥馏w回彈作用，坑底土體將變得松弛，而坑底土在其影響之下，會(huì)產(chǎn)生向上隆起現(xiàn)象。而基坑降水措施不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生涌砂，地表會(huì)因此下沉；支護(hù)結(jié)構(gòu)被破壞，會(huì)對(duì)地質(zhì)造成不利影響，地質(zhì)環(huán)境也會(huì)變得惡劣，尤其是在支護(hù)結(jié)構(gòu)被破壞后，基坑邊坡會(huì)變得不穩(wěn)，從而進(jìn)一步造成地表下沉，建筑出現(xiàn)不同程度的開(kāi)裂現(xiàn)象，嚴(yán)重者會(huì)發(fā)生倒塌?；尤绻巧靶缘貙?，一旦出現(xiàn)嚴(yán)重的涌砂，就會(huì)降低邊坡的穩(wěn)定性。從上訴幾點(diǎn)可以看出，基坑工程是一個(gè)十分系統(tǒng)的工程，在基坑開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)的各種環(huán)境巖土工程問(wèn)題都是存在一定的聯(lián)系的。

（一）基坑開(kāi)挖與降水造成的環(huán)境問(wèn)題

基坑開(kāi)挖中的地質(zhì)工程問(wèn)題往往都比較復(fù)雜，不僅有著基坑穩(wěn)定性與強(qiáng)度上的問(wèn)題，并且在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，因?yàn)榛釉獾狡茐模乇沓霈F(xiàn)嚴(yán)重下沉現(xiàn)象，會(huì)給地質(zhì)環(huán)境帶來(lái)惡劣的影響。通常情況下，如果出現(xiàn)這類現(xiàn)象，其影響是深遠(yuǎn)的、廣泛的，甚至超過(guò)事故本質(zhì)對(duì)工程造成的影響。不管哪種基坑工程，開(kāi)其開(kāi)挖時(shí)都必定會(huì)遭遇水土環(huán)境問(wèn)題，即環(huán)境巖土工程地質(zhì)問(wèn)題。在基坑開(kāi)挖過(guò)程中產(chǎn)生的環(huán)境巖土工程地質(zhì)問(wèn)題，會(huì)對(duì)社會(huì)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的影響，有著深遠(yuǎn)而巨大的危害。

在基坑施工中，利用井點(diǎn)降水措施，能夠有效控制地下水位，讓基坑土體更加穩(wěn)定，增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性，開(kāi)挖也更加方便。除此之外，基坑出現(xiàn)降水，是由于水位下降導(dǎo)致地表下沉，從而在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生地表沉降變形區(qū)，在這個(gè)范圍內(nèi)的所有建筑、道路以及管網(wǎng)設(shè)施都會(huì)出現(xiàn)不同程度的開(kāi)裂現(xiàn)象，整個(gè)工程的安全性就會(huì)降低。因地下水降低導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題有：一是地下水位降低造成地表下降；二是地下水滲透破壞造成基坑坍塌；三是基坑涌砂造成基土斷裂；四是造成周圍建筑有下沉現(xiàn)象出現(xiàn)。而基坑施工開(kāi)挖時(shí)為環(huán)境帶來(lái)的影響，是基坑開(kāi)挖與環(huán)境一起作用的結(jié)果。目前，在我國(guó)很多城市中，基坑開(kāi)挖帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題是地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題中的重要內(nèi)容，同時(shí)也是我國(guó)當(dāng)前需要重點(diǎn)解決的環(huán)境問(wèn)題之一。

（二）支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞與環(huán)境問(wèn)題

一直以來(lái)，地下連續(xù)墻都是被廣泛運(yùn)用的基坑支護(hù)技術(shù)。對(duì)環(huán)境影響小、可自由調(diào)節(jié)墻體長(zhǎng)度、能逆作法施工、極適應(yīng)地層結(jié)構(gòu)、支護(hù)結(jié)構(gòu)抗彎剛度強(qiáng)以及較強(qiáng)防滲透性能是地下連續(xù)墻的主要優(yōu)點(diǎn)。雖然這樣，在實(shí)際中仍然會(huì)產(chǎn)生很多安全問(wèn)題，支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞與環(huán)境問(wèn)題主要包括以下三點(diǎn)：一是支護(hù)結(jié)構(gòu)被破壞后，就會(huì)降低邊坡的穩(wěn)定性；二是支護(hù)結(jié)構(gòu)被破壞后，就會(huì)對(duì)四周建筑環(huán)境的影響。支護(hù)結(jié)構(gòu)變形與位移造成環(huán)境問(wèn)題的原因：一是卸載基坑基土后，改變了基坑底部原有的應(yīng)力狀態(tài)，基坑開(kāi)挖中，土體自重壓力不斷減小，在土體彈性效應(yīng)作用下，基坑底部會(huì)出現(xiàn)隆起，而基坑中部隆起程度最大，當(dāng)基坑開(kāi)挖停止后，彈性隆起也隨之停止，體外土體一般不會(huì)移動(dòng)到坑內(nèi)。當(dāng)增加了開(kāi)挖深度之后，由于出現(xiàn)地面超載及坑內(nèi)外高差加載，導(dǎo)致圍護(hù)墻外部土體移動(dòng)到了坑內(nèi)，造成坑底出現(xiàn)朝上的塑性變形，其隆起狀態(tài)為中部小兩側(cè)大；二是基坑四周出現(xiàn)大面積的塑性區(qū)，并導(dǎo)致地表下降；三是基坑底部長(zhǎng)時(shí)間被暴露，并且基坑內(nèi)出現(xiàn)積水，粘性土在吸收大量水后，體積不斷膨脹，降低了抗剪強(qiáng)度，增大了回彈變形。另外，因?yàn)檎承酝辆哂辛髯冃蕴攸c(diǎn)，墻外土體在坑內(nèi)的位移及墻體被動(dòng)壓力區(qū)的土體位移會(huì)增加，地表下降程度將提高；四是錨桿抗拔力較弱、支撐物被破壞、錨座連接不牢固以及拉桿斷裂等，都會(huì)影響支護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐力，如果其穩(wěn)定性降低，就會(huì)導(dǎo)致地基土不再維持之前的強(qiáng)度。只要地基基礎(chǔ)工程出現(xiàn)上述現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)受到極大破壞，甚至發(fā)生倒塌現(xiàn)象。這樣既拖延工期，也浪費(fèi)很多搶救資金，更嚴(yán)重者還會(huì)造成人員傷亡。整個(gè)工程會(huì)遭受極大經(jīng)濟(jì)損失，并且也會(huì)給社會(huì)帶來(lái)十分惡劣的影響。因此，基坑工程是巖土工程中的一個(gè)重難點(diǎn)，與減少事故發(fā)生、提高工程質(zhì)量密切相關(guān)。

四、樁基施工與環(huán)境問(wèn)題

在樁基施工過(guò)程中，會(huì)對(duì)周圍土體造成較為劇烈的震動(dòng)，同時(shí)從震動(dòng)的方向上看，是水平方向與垂直方向是共同進(jìn)行的。有些地基土體振動(dòng)頻率不高，更容易感受到垂直方向的振動(dòng)，并且垂直振動(dòng)相比于水平振動(dòng)，其危害性是巨大的。在震動(dòng)過(guò)程中，會(huì)以應(yīng)力波的形式將其擴(kuò)散傳播到更遠(yuǎn)范圍，導(dǎo)致沉樁及其四周基土發(fā)生豎向與水平方向的位移，所以會(huì)對(duì)四周的建筑帶來(lái)影響。另外，打樁震動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪音，對(duì)人們的身心健康十分不利。打樁施工對(duì)四周環(huán)境造成的影響為：一是樁和土體發(fā)生位移與變形，破壞了土體之前維持的平衡狀態(tài)，會(huì)對(duì)地下管線等地下設(shè)施及四周建筑產(chǎn)生不利影響；二是在邊坡及其四周打樁過(guò)程中，會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響；三是基坑開(kāi)挖和打樁之間的影響；四是樁周土和單樁擠土效應(yīng)的擾動(dòng)；五是單樁承載力和土的在固結(jié)隨時(shí)間而不斷增加。

五、結(jié)語(yǔ)

總之，環(huán)境問(wèn)題是我國(guó)存在的重要問(wèn)題之一。近年來(lái)我國(guó)環(huán)境變化很大，工程活動(dòng)是其中不可忽視的重要因素。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程不斷加速，地鐵、建筑、隧道以及道路交通等工程建設(shè)發(fā)展也很快，但是其中的環(huán)境問(wèn)題也越來(lái)越凸顯。因此，要加強(qiáng)技術(shù)的研發(fā)、在各類地基基礎(chǔ)工程中應(yīng)用新技術(shù)、新材料。同時(shí)，在工程開(kāi)發(fā)中尤其要考慮到是否會(huì)影響環(huán)境，協(xié)調(diào)好工程開(kāi)發(fā)與環(huán)境間的關(guān)系，做好防范措施，這樣才能讓環(huán)境問(wèn)題得到有效解決。