基坑開挖對周邊環境的影響分析

張元連

摘 要：基坑在開挖過程中，容易引起水文地質問題，因此，要引起相關施工單位的注意。文章對基坑開挖的主要工作及特點作了總結，結合工程實例，對其周邊的地質環境作了簡述，并在此工程實例的基礎上，重點介紹了基坑開挖對周邊地質的影響，提出了解決開挖問題的方法，只有對基坑開挖進行良好的分析，了解其所存在的問題，才能減小與避免安全事故的發生，保證工程質量。

關鍵詞：基坑開挖 環境 特點 計算

中圖分類號：TU433 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）06（a）-0061-02

在基坑開挖過程中，會引起鄰近建筑物的傾斜、周圍地表沉陷及周邊道路和地下管線的開裂等現象，因此，科學、經濟、合理地處理水文地質問題，對基坑開挖工程尤為重要，其開挖的內容與特點具體如下。

1 基坑開挖的主要工作及特點

（1）布局的綜合性。基坑開挖的過程中涉及到了土力學、結構力學、工程地質學、測量學，以及勘測、設計、施工和監理等多個環節。（2）土體的沉降效應。基坑的開挖，會對土地造成破壞，引起周圍地下水的變化和土應力的改變，以及土體向坑內補償移動，土體產生位移、沉降等。（3）土體的時間效應。在基坑開挖過程中要考慮到土體的蠕變性，比如：有的粘性土具有很強的觸變性，就要等待其土體變形穩定，由此也是一個需要長時間等待觀察監測的問題。（4）支擋物的臨時性。一般的基坑圍護大多屬于臨時性措施，它施工的時間不會太長，業主也不會投入太大成本，因此，安全儲備較小，存在一定的風險。（5）工程的區域性。不同的地層在挖掘基坑的過程中會出現千差萬別的現象，這就要求施工人員綜合地考慮各種因素，針對不同地區與不同地層，采用不同的方法。以下通過結合工程實例，對基坑開挖給環境帶來的影響做了詳細說明。

2 工程概況

2.1 結構概況

（1）主體建筑。項目位于吉林長春某地，用地面積約30 000 m2，總建筑面積約100 000 m2，主要包括多棟28～32層高層建筑、1棟2層配套公建及下設統一的地下車庫，高層建筑地下2層，地下車庫為1層。（2）基坑概況。基坑東西長均約245 m，南北寬約110 m，開挖面積約為20 000 m2，周長約650 m，基坑開挖深度按墊層底標高考慮，開挖深度為5.55 m。

2.2 周圍環境概況

基坑開挖邊線距離用地界線大約在9.0～12.0 m左右，其中東北角局部最近處約4.0 m，并且周邊道路下分布有直徑200～400 mm的電力、通信、給排水、燃氣等市政管道，距離坑邊最近距離約11.7 m。

3 計算和分析

3.1 分析模型

基坑圍護分析過程中，針對不同分析對象，可采用不同的單元類型和本構關系，具體見表1，模型寬度及高度均大于10倍基坑開挖深度，同時分析模型的豎向臨空面要采用全自由度約束，底部和側面則采用固定約束。

計算分析幾何模型根據基坑圍護形式、開挖深度以及周邊環境特點，重點分析基坑開挖對鄰近道路和管線的影響，尤其西側基坑邊線距鄰近管線較近，該處應重點分析。同時基坑圍護形式為灌注樁，設一道水平支撐，圍護樁長14.5 m，開挖深度5.55 m。

3.2 模擬工況

根據基坑開挖順序，模擬有以下幾個工況：工況1：基坑開挖至支撐底（-1.0 m）；工況2：設第一道支撐（-0.65 m）；工況3：連續開挖到基坑底（-5.55 m）；工況4：澆筑底板，設第二道支撐（換撐，-4.2 m）；工況5：拆除第一道支撐。

3.3 分析結果

（1）圍護結構及土體變形；分析基坑開挖對場地西南側合流污水箱涵、煤氣管線等的影響。根據有限元分析結果，工況1基坑變形很小；工況2、工況4不產生變形；工況3、工況5，基坑開挖至坑底和拆除第一道支撐時，產生的變形相對較大。其中拆除第一道支撐后，產生的變形最大，故主要分析工況5分析的結果：基坑邊地表沉降最大值13.6 mm，距坑邊距離1.8 m。

周邊環境影響分析；（1）合流污水箱涵（4.8 m×2.4 m，埋深為3.2 m，距坑邊為8.7 m），最大水平位移2.3 mm，最大沉降3.4 mm。（2）2周邊道路沉降計算結果見表3。

由以上各計算結果可看出，基坑邊地面最大豎向沉降量為10.4 mm，距坑邊距離1.8 m，因此，基坑開挖會引起周邊地面沉降，并且在有效影響范圍內，還會對周邊道路及地下管線產生一定影響。

4 解決基坑開挖問題的方法

4.1 解決基坑開挖水文問題的方法

（1）排水法。排水法是用疏導的方法將坑內的地表水和地下水有組織地經過排水系統進行排出，以削弱水對地下結構的壓力，減少水的結構滲透，方便工程的實施。在排水過程中如果具備自流排水的條件，可以直接將水排出，如果沒有自流排水條件且自流排水對建設工程有影響時，可采用排水法中的滲排水、盲溝排水、機械排水等方法。（2）井點降水排水法。井點降水排水法使用較靈活，且成本較低，因此，在基坑施工過程中得到了廣泛應用。井點降水排水法是在基坑的周圍埋設有濾水作用的井點管，按照現場勘察的實際情況配置足夠需求的抽水設備，不斷地將坑里的水抽走，在降水后需等待土壤的干燥，以方便后續工程的進行。

4.2 處理基坑開挖地質問題的方法

（1）施工前進行詳細勘測、調查。為了有效防止基坑開挖過程中出現各種地質問題和災害，在施工前相關工作人員應該做好勘測工作，了解地基的土層結構、相關物理力學性質及周圍建筑物的分布，以獲得一定的數據，通過對這些數據的分析，可以大致了解施工周圍的情況，有效預防事故災害的發生，同時也可在施工前做好各種規劃，以為后期施工提供有利的方法指導，讓施工可以進展得更順利。（2）合理選擇土壓力計算模型及開挖、支護類型。在各地規范中對土壓力、圍護結構的內力計算是不同的，因此，在基坑開挖過程中要精準地計算土壓力、圍護結構內力等，決策者要綜合考慮各種因素，選擇合理的方式，保證工程的安全進行。例如可以運用有限元法、塊體模型計算及其他數值法，并通過計算機的幫助，可為開挖工程提供科學、直觀的指導。（3）在基坑開挖過程中出現的坡面移滑、水土流失等現象，在很大程度上都與沒有進行有效坡面保護有關，因此，為了有效防止坡面滑落，在基坑開挖過程中可以在坡面抹上適宜厚度的砂漿水泥，或是在坡面覆蓋一層塑料膜，讓其更加堅固牢靠，以獲得更長的使用壽命。（4）建立基坑開挖監測系統，有效預防災害，同時還可以投入一些先進科技，如果不幸有事故發生，通過之前的監測也可以及時地實施救援，為后面的進程提供依據。

5 結語

總之，基坑開挖過程中的地質問題是施工過程中的一個難題。在基坑的開挖建設中涉及的工程多，施工過程漫長且操作復雜，關于基坑施工的環境問題也一直是人們所關心的，因此，在深基坑開挖過程中要注重與地質的關系，同時做好安全防患，有效保證施工過程的進行。

參考文獻

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