基坑工程與地下工程安全及環(huán)境影響控制

鄭斌

摘 要：近年來(lái)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)建筑工程的發(fā)展速度也逐漸加快。基坑工程與地下工程是目前我國(guó)建筑工程的重要環(huán)節(jié)之一，建筑工程發(fā)展提高城市發(fā)展速度的同時(shí)也帶來(lái)了一定的安全與環(huán)境問題。因此，在開展基坑工程與地下工程時(shí)，還應(yīng)注意控制安全問題以及環(huán)境影響，明確目前建筑工程存在的安全問題，并提出針對(duì)性的解決策略，提高基坑工程與地下工程的安全性與穩(wěn)定性，促進(jìn)社會(huì)和諧發(fā)展。

關(guān)鍵詞：基坑工程;地下工程安全;環(huán)境影響控制

在城市用地現(xiàn)狀愈發(fā)緊張的現(xiàn)實(shí)背景下，地下空間的開發(fā)也就顯得至關(guān)重要，并被社會(huì)各界廣泛關(guān)注起來(lái)。地下空間可以說(shuō)也是城市發(fā)展中不可或缺的資源類型，關(guān)于地下空間的開放也更加深入，推進(jìn)難度也隨之不斷增加。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中，城市交通運(yùn)行壓力也不斷增加，這就使得地鐵的重要性愈發(fā)明顯。通過(guò)對(duì)可靠資源進(jìn)行研究不難發(fā)現(xiàn)，地鐵這一交通運(yùn)輸形式已經(jīng)被拓展應(yīng)用到各個(gè)大城市中，但是無(wú)論是在建工程，還是竣工工程，其安全性都是需要重點(diǎn)考量的基準(zhǔn)性指標(biāo)。

1 基坑工程與地下工程建設(shè)發(fā)展的現(xiàn)狀

在城市發(fā)展的過(guò)程中，基坑挖掘的深度逐漸加深，在城市發(fā)展建設(shè)的初期，基坑的深度與城市的難度有著密切的關(guān)系，加上高層建筑與地鐵結(jié)構(gòu)的發(fā)展建設(shè)，基坑挖掘的深度也在不斷發(fā)展，可以深達(dá)地下的30米左右，基坑規(guī)模大大增加，施工的難度以及遇到的問題也隨著加大。深基坑工程的變形問題阻礙了當(dāng)前地下工程的建設(shè)與施工。基坑的建設(shè)處于繁華的城市中國(guó)新，附近有建筑、鐵路、地下管線與地鐵隧道，基坑的開挖可以引起周圍土體的應(yīng)力場(chǎng)變化，給土體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一定的影響，因而會(huì)導(dǎo)致周邊建筑物、道路以及地下管線的受力不均勻的問題，嚴(yán)重的時(shí)候甚至?xí)a(chǎn)生結(jié)構(gòu)沉降、開裂破壞等問題。深基坑工程對(duì)下水的控制問題有一定的影響，基坑的深度大幅增加，承壓誰(shuí)控制成為設(shè)計(jì)分析的一個(gè)重要的問題，由于承水壓的問題引發(fā)了嚴(yán)重的坑底突涌或者是水土流失等問題，造成嚴(yán)重的工程問題，一旦發(fā)生會(huì)很難控制。隨著承壓水層的分布厚度逐漸增大，地下的連續(xù)墻以及超深止水帷幕也很難發(fā)生截?cái)啵徒o城市建設(shè)和安全施工帶來(lái)了一定的影響，承水壓下降帶來(lái)了基坑施工的區(qū)域性問題，水位幅度大幅下降會(huì)引起地層大范圍降低，給城市的正常運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)了嚴(yán)重的影響。

2 基坑工程與地下工程安全及環(huán)境影響控制措施

2.1 盾構(gòu)法隧道施工引起變形控制

盾構(gòu)法隧道的施工過(guò)程中，土倉(cāng)壓力、千斤頂頂推力、盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)、盾尾注漿施工參數(shù)等不斷變化，盾構(gòu)隧道通過(guò)不同地質(zhì)條件的土層、施工單位采用不同的施工工藝和不同的施工精度均會(huì)導(dǎo)致所產(chǎn)生的地層損失和加固土體的性質(zhì)具有較大的離散性，對(duì)預(yù)測(cè)和控制地表沉降會(huì)造成較大的困難。但目前更大的挑戰(zhàn)是在城市中心區(qū)域，既有建筑物密集，道路、管線錯(cuò)綜復(fù)雜，盾構(gòu)法隧道施工的環(huán)境敏感程度很高，特別是一些古老建筑和長(zhǎng)期腐蝕條件下的市政道路、管線，抵抗變形的承受能力大打折扣，對(duì)盾構(gòu)法施工中的反應(yīng)更為劇烈，故對(duì)盾構(gòu)法施工中各種參數(shù)的精細(xì)化控制也提出了更高的要求。對(duì)此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的計(jì)算、試驗(yàn)研究和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)總結(jié)。

2.2 基坑工程連續(xù)破壞的控制方法

基坑工程具有很強(qiáng)的復(fù)雜性與不確定性。分析之前已經(jīng)發(fā)生的事故可知：發(fā)生重大連續(xù)破壞工程的事故的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于結(jié)構(gòu)工程，同時(shí)基坑工程連續(xù)破壞事故的影響程度以及破壞程度與結(jié)構(gòu)工程相比也比較高。主要表現(xiàn)在基坑水平支撐體系、基坑沿長(zhǎng)度方向以及深基坑防連續(xù)破壞三個(gè)方面。因此，可以從這幾個(gè)方面控制并且預(yù)防連續(xù)破壞的發(fā)生：第一，科學(xué)設(shè)計(jì)布置支護(hù)結(jié)構(gòu)，這在一定程度上可以達(dá)到增加支護(hù)體系的作用;第二，安裝強(qiáng)度比較高的梁體，提高支護(hù)結(jié)構(gòu)水平度上的冗余度，這種方式的效果主要是體現(xiàn)在外凸形支護(hù)組織平面方面;第三，加強(qiáng)設(shè)計(jì)圍護(hù)樁與支撐體系，控制好間隔的距離;第四，加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)連接點(diǎn)的強(qiáng)度，提高支護(hù)體系的整體性以及魯棒性。

2.3 基坑排水的控制

①支護(hù)結(jié)構(gòu)倒塌。通過(guò)降水試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)連續(xù)降水可以引發(fā)支護(hù)設(shè)備倒塌引起事故，為了防止這類事故專家設(shè)計(jì)了一種支撐墻，在降水的時(shí)候起到支撐作用可以防止倒塌。②地面塌陷。降水經(jīng)常會(huì)引發(fā)地面塌陷，降水井會(huì)影響到土壤的剪應(yīng)力所以會(huì)造成塌方。③地下土變形。降水的沖刷導(dǎo)致地下土產(chǎn)生形變，無(wú)法確定變形位置。④隧道變形。降水對(duì)隧道的影響會(huì)影響到在建項(xiàng)目還會(huì)影響到已建項(xiàng)目，通過(guò)對(duì)上海隧道的盾構(gòu)試驗(yàn)，研究長(zhǎng)期沉降的影響對(duì)于地下軟土層進(jìn)行了重點(diǎn)研究，抽取地下水以后都會(huì)引起地面嚴(yán)重變形，影響到隨到沉降。⑤用回灌技術(shù)控制降水。回灌技術(shù)作為一種比較有效的防止地下水沉降事故的方法，現(xiàn)在用的比較多。為了保護(hù)地基把抽出來(lái)的地下水再回灌回去，避免了事故的發(fā)生。

2.4 基坑工程對(duì)鄰近既有隧道的影響以及控制

在地下工程與基坑工程設(shè)計(jì)施工的過(guò)程中，使用隔離樁對(duì)基坑或者隧道的鄰近建筑物進(jìn)行影響和被動(dòng)控制，使用隔離軟土地基可以大面積地降低荷載的盈利傳播，進(jìn)而逐步降低對(duì)周邊的影響，在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和隧道間合理設(shè)置隔離樁，以此來(lái)有效降低基坑開挖引起的坑外土體之間的變形傳遞，在一定程度的地表以下設(shè)置水平的隔離樁在工程結(jié)構(gòu)內(nèi)實(shí)施“牽引作用”，有效降低土體水平位移，有效確定基坑內(nèi)外的深度影響，采用埋入式的隔離樁技術(shù)搭建一套完整的隔離墻，就有效控制隔離裝的作用機(jī)制，逐步進(jìn)行參數(shù)分析，確保隔離樁的控制坑外土體與隧道水平位移，同時(shí)實(shí)施阻隔作用與牽引作用，在工程的一定深度內(nèi)酒使用埋入式隔離樁來(lái)優(yōu)化樁頂埋深、樁長(zhǎng)，減少牽引作用，發(fā)揮隔離作用，減小隧道的水平位移，有效提高基坑與地下隧道之間的隔離效果。在地下隧道內(nèi)，隧道的形變對(duì)工程的施工效果產(chǎn)生了一定的影響，對(duì)隧道內(nèi)的問題進(jìn)行分析微擾動(dòng)注漿來(lái)改善變形問題，使用注漿技術(shù)對(duì)隧道的水平位移糾偏的實(shí)用性與合理性控制，采用注漿引起的土體體積應(yīng)變模型確認(rèn)注漿效果，使得注漿的效果在隧道內(nèi)橫向收斂、接頭張開和錯(cuò)臺(tái)變化為指標(biāo)，分析隧道朝著側(cè)向注漿的方式進(jìn)行影響規(guī)律的確認(rèn)，雖然注漿初期會(huì)產(chǎn)生管片的轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)影響隧道接頭的張開量，隨著注漿量的增加，地下隧道的橫向收斂效果會(huì)逐步減小，注漿量的橫向與縱向之間也會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)量，對(duì)隧道的側(cè)向位移逐漸增加，有效改善基坑工程與地下工程施工中對(duì)地下自然環(huán)境的影響，確保施工與生態(tài)保護(hù)完美融合在一起，互相不干擾。

2.5 運(yùn)用重疊隧道施工的模式預(yù)防環(huán)境

局部破壞問題開展基坑工程與地下工程過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)環(huán)境局部破壞與連續(xù)破壞問題，因此采取有效的預(yù)防措施是十分必要的。我國(guó)地下工程逐步建立的同時(shí)，地鐵、地鐵隧道等的使用逐年上升，并且使用也越來(lái)越廣泛，同時(shí)使用的人群數(shù)量也不斷增多。因此還需要采用重疊隧道施工的模式，逐漸提升隧道結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度問題，確保其能夠從根本上預(yù)防環(huán)境問題。比如說(shuō)近年來(lái)基坑工程與地下施工工程在施工過(guò)程中很容易引發(fā)一些自然災(zāi)害與水土流失問題，這不僅會(huì)給城市造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。

3 結(jié)語(yǔ)

近年，來(lái)隨著地鐵工程的建設(shè)，我國(guó)很多城市都面臨著基坑和隧道的開發(fā)安全問題，隨著建筑工程的增多，工程技術(shù)人員進(jìn)行了很多努力，在大家的集體智慧下采取了很多補(bǔ)救措施，現(xiàn)在我國(guó)越來(lái)越多的城市通了地鐵，說(shuō)明我國(guó)的基坑工程建設(shè)已經(jīng)取得了一定成績(jī)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭剛，朱合華，劉新榮，等.基坑工程與地下工程安全及環(huán)境影響控制[J].土木工程學(xué)報(bào)，2016（6）：1～24.