深基坑施工对周边环境影响的保护措施分析及应用

　　一、引言

 

　　深基坑工程是一项风险性工程，它涉及土力学、基础工程、结构力学、原位测试等多门学科，是一个相当复杂的系统工程。常见的深基坑工程环境效应问题有[1-2]：（1）深基坑周边路面开裂，翘曲影响交通；（2）深基坑周边塌陷，地下管道断裂，影响居民正常生活；（3）超限的变形，引起深基坑周边房屋开裂，倾斜倒塌；（4）基坑开挖引起水土流失，危及坑周围的供电设施的安全；（5）基坑开挖失控，在闹市区因开挖引起地下水管断裂渗漏与边坡失稳交叉影响；（6）开挖变形影响到附近工厂生产机械的正常运转，造成重大的经济损失；（7）基坑周边变形，影响城市公用设施正常使用；（8）开挖作业不规范引起地面变形影响正常的工作秩序。

 

　　要想避免深基坑工程中出现上述的环境效应问题，就需要控制好深基坑工程施工的各个环节，采取有效措施，妥善保护周围建筑物和市政设施与道路的安全和畅通。该课题研究已引起了人们广泛的关注。

 

　　二、基坑环境保护的原则[3]

 

　　（1）必须十分重视地质勘察和环境调查工作。

 

　　（2）要重视深基坑支护的方案和设计工作。

 

　　（3）要重视对地下水的处理。

 

　　（4）确保基坑支护工程的施工质量是十分重要的。

 

　　（5）基坑监测是深基坑支护施工中不可缺少的组成部分。

 

　　三、基坑周围环境的保护措施

 

　　基坑周围环境的保护应采取经济合理、安全可靠的技术方案。首先要考虑采取积极性防护法，即采用合理的设计与施工，将基坑支护结构的变形减小到最低限度。针对环境条件，确定必须保护的对象，根据必须保护的对象，根据允许变形值，采取不同的加固方法，预防较大变形并减少其影响程度。基坑周围环境的保护方法主要有：

 

　　（1）基础临时加固

 

　　当建(构)筑物基础落在基坑开挖影响边界线范围内，且基础与围护结构距离较小，隔断法无施工场地时，可考虑基础临时加固法。加固可采用树根桩或锚杆静压桩技术，在有经验的地区也可采用压浆方式。

 

　　（2）隔断体保护

 

　　当邻近建(构)筑物的基础部分或全部座落在基坑开挖影响边界线范围内时，设计人员应引起足够重视，当基础有部分落在基坑开挖影响边界线范围内时，一般应采取措施，避免或减少土体变形对建(构)筑物的影响，可在需保护的建(构)筑物与基坑挡土结构之间设置隔断体，隔断体可采用钻孔灌注桩、高压旋喷桩、深层搅拌桩、树根桩等构成墙体，其作用主要承受施工引起的侧向土压力，也可起到阻挡局部水土可能出现的流失等作用。

 

　　（3）支护体系的自身补强

 

　　搅拌桩重力式挡墙因其加固费用较低、较好的止水性能、施工速度快等特点，在基坑工程中得到较广泛的使用。但重力式挡墙自身的变形较大，基坑影响范围相对也较大，设计时可考虑复合挡墙技术，即搅拌桩挡墙中根据变形计算要求插入适量的钻孔灌注桩以增加强度，减少墙体变形。当重力式挡墙变形过大时墙体自身可采用补强的方法，该方法施工方便，技术简单，结构也较稳定，与原挡土墙形成新的复合挡土结构。

 

　　（4）基坑周围管线的保护

 

　　在围护设计开始前，一定要做好管线的排查工作。设计时应适量布置监测点，对轻型管线可迁移至安全区域，或者直接开挖暴露，及时跟踪调整管底变形，基坑工程结束后再进行覆埋。对于无法迁移的大口径管线可采用隔断法进行处理，当水平位移能满足要求而沉降不能满足要求时，可采用注浆法处理，并在施工过程中加强监测，注浆法的加固深度应大于影响边界线。

 

　　（5）缓解基坑降水对周围环境影响[4]

 

　　为了缓解基坑降水对周围环境的影响，通常采用设置止水帷幕（如深层搅拌桩、注浆帷幕、旋喷桩、素混凝土墙及素混凝土排桩墙等），将降水影响范围基本限制在基坑以内。但止水帷幕造价较高（尤其是后三者），施工难度大，易发生渗漏现象。另外由于旋喷桩、素混凝土墙及素混凝土排桩墙等止水帷幕刚度大，抗拉强度低，对地基土体位移的适应能力较差，当地基土体位移增大时，止水帷幕易产生裂缝而发生渗漏。

 

　　鉴于止水帷幕的上述不足，采用回灌法来缓解基坑降水对周围环境的影响是比较经济、简便、可行的方法[5]。该法借助于工程措施，将水引渗于地下含水层补给地下水，从而稳定和抬高局部因基坑降水而引起的地下水位降低，防止由于地下水位降低而产生不均匀沉降。回灌法可分为地表入渗补给法和井点灌注法。前者包括沟渠补给和坑井入渗补给，其优点是施工简单、便于管理且费用低廉，但占地面积大，单位面积的入渗率低，且入渗量总是随时间而逐渐减少。因此，目前在工程中大量使用的是井点灌注法。该法由回灌井点与回灌总管、回灌支管、流量计、水箱、水源组成回灌系统，补给水源从水箱先后经回灌总管、流量计、回灌支管进入回灌井点，对地下水进行补给。

 

　　四、工程实例

 

　　广东省惠州市某地产项目位于惠州市惠城区，主楼31层，设三层地下室，埋深11.2m。裙楼建3层，主体结构采用框支剪结构。其基坑施工难点为在施工过程中要对紧邻基坑（距离基坑开挖边线4.3～5米）的居民区住宅楼实施保护。基坑及周边环境具有如下特点：

 

　　（1）基础为单桩独立承台，承台尺寸小且间距较大，基坑大面积开挖至底板底，采用单挖承台方式，支护设计深度按梁底4.1m考虑。开挖面主要为第1层杂填土和第2层粘土，杂填土均匀性差，强度低；粘土厚度大，有一定强度。

 

　　（2）基坑北侧及西侧开挖线就在围墙处，无放坡余地，施工时须拆掉围墙。围墙外有地下管线。东侧紧邻一栋8层桩基住宅楼，无放坡余地，东南侧为一6层旧住宅楼，最近一个角距离基坑2.3m，最远12m，该住宅楼为浅基形式，目前已经发生均匀下沉现象。

 

　　（3）开挖过程中的土中失水可能会造成6层住宅楼的进一步沉降，故应做好基坑周边尤其是6层楼侧的封水工作。

 

　　（4）经综合分析确定本基坑安全等级为一级。

 

　　经过反复从经济、安全、工期等方面的比较以及总结以往的工程经验，并结合本工程的周边环境、开挖深度、土层条件等具体情况，决定本基坑采用喷锚支护+粉喷桩的复合支护措施。喷锚支护具有紧跟开挖面，随开挖随支护，施工速度快、工期短，节省造价等优点。粉喷桩（坡边二排、坡脚一排），以减少边坡土体在支护过程中向坑内的涌水量，防止旁边6层楼进一步沉降，同时起到提高坡脚土层强度、稳定坡脚的作用。

 

　　该楼的深基坑工程，利用上述研究内容解决了该基坑支护设计及基坑施工对周围环境的影响问题。并通过现场监测，证明在基坑支护设计和施工过程中采取的一系列措施是合理可行的。

 

　　参考文献：

 

　　[1]王利民，曾马荪，陈耀光.深基坑工程周围建筑及围护结构的监测分析.建筑科学，2000，16(2)：35~37

 

　　[2]王照宇，王洪霞.深基坑支护结构的环境土工问题及其对策.岩土工程界，2002，5(12)：27~29

 

　　[3]李大勇，龚晓南.深基坑开挖对周围地下管线影响因素分析.建筑技术，2003，34(2)：94~96

 

　　[4]沈永耀.深基坑开挖的环境监测.工程勘察，1996(1)：51~55

 

　　[5]杨丽君，周卫东.深基坑工程中常见的问题和处理对策.西部探矿工程，2003(8)：63~64