城市地下工程中的环境岩土工程问题

城市地下工程中的环境岩土工程问题
发表时间：2018-12-17T11:59:29.563Z 来源：《基层建设》2018年第31期作者：郑腾
[导读] 摘要：随着城市化进程的不断加快，城市环境下的岩土工程活动逐渐频繁，但是由于城市环境工程具有一定的特殊性，导致出现了严重的环境岩土工程问题，其中有以地下水污染和地面变形等问题比较影响。

1.太原理工大学建筑与土木工程学院山西太原 030024；
2.山西庆民房地产开发有限公司山西太原 030021
摘要：随着城市化进程的不断加快，城市环境下的岩土工程活动逐渐频繁，但是由于城市环境工程具有一定的特殊性，导致出现了严重的环境岩土工程问题，其中有以地下水污染和地面变形等问题比较影响。

这些环境岩土工程问题不仅严重的影响到了岩土工程及周边建筑物的质量，还对国家及人们的经济造成极大的损失。

本文就针对我国城市地下工程中环境岩土工程问题进行深入探讨。

关键词：地下；环境；岩土；工程
城市化是全球经济发展的必然趋势，为了满足城市化发展的需求，人类进行大量的城市环境岩土工程活动，以促进城市经济发展。

但是由于在进行岩土工程时，因环境的特殊性以及工程特点，导致对环境岩土工程周边的环境、地面以及水资源造成严重的影响，出现一系列的城市环境岩土工程问题。

而在所有岩土工程问题中又以水资源灾害最为严重，且影响更为广泛。

水资源灾害问题已经成为全球问题，严重阻碍了市化进程，对城市经济发展造成严重损害地面变形以及水资源污染问题。

已经成为了城市环境岩土工程的两大难题因此，为了解决这些岩土工程问题，政府必须加强对其的防治，尤其是地表环境岩土工程问题以及水问题的防治，以减少因岩土工程问题给人类以及社会造成的损害，实现水资源的可持续利用，保护生态环境，实现城市经济又好又快发展。

1、环境岩土工程研究内容的分类
环境岩土工程研究的内容大致可以分为三类:1)环境工程。

主要指用岩土工程的方法来抵御由于天灾引起的环境问题。

例如:抗沙漠化、洪水、滑坡、泥石流、地震、海啸等。

这些问题通常泛指为大环境问题。

2)环境卫生工程。

主要指用岩土工程的方法抵御由于各种化学污染引起的环境问题。

例如城市各种废弃物的处理、污泥的处理等。

3)人类工程活动引起的一些环境问题。

例如在密集的建筑群中打桩时,由于挤土、振动、噪声等对周围居住环境的影响;深基坑开挖时,降水和边坡位移等。

2、环境岩土工程的研究现状
20世纪50年代至60年代公害事件的显现，人们不断探索，反思，并已取得了基本的共识。

国外对环境岩土工程的研究主要集中于垃圾土、污染土的性质、理论与控制等方面，而国内则在此基础上有较大的扩展。

就目前涉及的问题来分，可以归纳为两大类:第一类是人类与自然环境之间的共同作用问题。

这类问题的动因主要是由自然灾变引起的。

例如地震灾害、土壤退化、洪水灾害、温室效应等。

这些问题通常称为大环境问题。

第二类是人类的生活、生产和工程活动与环境之间的共同作用问题。

它的动因主要是人类自身。

例如城市垃圾、工业生产中的废水、废液、废渣等有毒有害废弃物对生态环境的危害;工程建设活动如打桩、强夯、基坑开挖、盾构施工对周围环境的影响;过量抽汲地下水引起的地面沉降等等。

有关这方面的问题，统称为小环境问题。

3、地下工程中遇到的环境岩土工程问题
3.1地面沉降
地面沉降是指某一区域内由于自然或人类活动引起的地面下沉的现象，其特点是波及范围广，下沉速率缓慢，所以早期一般不易察觉，也不易引起人们的重视，它多发生在大中城市，对人们的生产、生活影响极大，已经成为一种严重的环境地质问题，影响和制约着当地国民经济的可持续发展。

自20世纪80年代以来，我国地面沉降已由沿海城市向大面积区域性扩展，由于深部含水层开采量的增加，以及开采由浅部向深部发展，已形成以长江三角洲地区和黄淮海平原地区为中心的两大沉降区域。

引起沉降的原因很多，除了活动断裂和构造沉降等自然因素外，还有地下工程开挖施工，基坑降水和抽汲地下水等人为因素。

从全世界范围看，过量抽汲地下水引起地层压密、固结是造成地面沉降的主要原因。

由于地面沉降具有不可逆性，一旦产生，其带来的破坏性后果是不可估量的。

所以在工程降水前，首先要查明场地的水文地质条件、周围建筑物的分布情况及地下管线性质及分布范围，根据实际情况设计科学的降水方案与防范措施。

如在基坑工程降水中设置竖向止水帷幕，实施坑内降水；井点降水应连续运转，尽量避免间歇和反复抽水造成的累加沉降；采用井点降水与回灌相结合的技术，井点降水管井与需保护的建筑、管线间设置回灌井点、回灌砂井或回灌砂沟，持续、不断地用清洁水进行回灌，形成一道水幕，以减少降水曲面向外扩张，防止临近建筑物、管线等基础下土层因释放水而沉降。

3.2地下水污染
造成城市地下水污染除了生活污染及工业污染外，由下列的情况引起的水质污染也不容忽视：①长期超采地下水使潜水位下降，增加了包气带厚度，包气带岩土的矿化作用及氧化作用增强，使潜水含盐量增多。

另外，潜水含水层变薄，水量减少，水稀释作用减弱，水中各组分浓度增大，因而矿化度升高；②由于城区下部承压水开采量大，形成降落漏斗，增加了水力坡度，加速地表水体对地下水的补给作用，致使地下水污染速度加快。

受污染的潜水通过弱隔水层补给下部承压水，造成承压水污染；③建设工程施工引起的地下水污染；④工程钻探或建筑施工中使用的各类有机或无机的液体，导致水质的污染；⑤地下水开采引起水文地质条件改变，特别是多层组地下水混合开采，成井工艺不当，止水失效，以及废井使上层承压水向下渗，造成下层水质污染；⑥地下油库渗漏及城市排污管道损坏、泄漏引起地下水水质污染；⑦回灌水质不良引起人工回灌地区地下水污染。

3.3基坑开挖中的环境工程问题
①支护结构发生变形和位移引起的环境效应：由于支撑物受弯破坏或锚杆体系抗拔力不足，拉杆自身断裂或拉杆及锚座的连接不牢导致支护结构自身破坏，导致边坡失稳支护结构发生变形和位移而引起邻近建筑设施破坏。

②打桩对周围土工环境扰动影响问题：锤击沉桩施工过程中引起的桩身及桩周附近地基土体的强烈振动，这种振动在垂直和水平方向同时存在，在振动频率较低的地基土中，垂直振动比水平振动容易感受到，且垂直振动比水平振动所引起的危害影响更大；由于振动会以应力波的形式向更远范围的地基土体扩散传播，造成沉桩区及其邻近地基土的水平位移和竖向位移，从而影响周围建（构）筑物。

4、环境岩土工程的展望
20世纪90年代后，我国进入了大规模工程建设时期。

从沿海地区开始，逐步向内陆扩展，高层建筑、地铁、道路、隧道等的建设以及城市化进程步伐的加快向环境岩土工程不断提出新的挑战。

同时，环境的变化，地震、洪涝灾害的频频发生，温室效应的加剧，水土流失，土壤退化等大环境，也引发了一系列新的环境岩土工程问题。

相对发达国家来说，我国的岩土工程工作者面临更为艰巨的任务。

一方
面，我国正处于大规模工程建设时期，有许多工程问题需要解决;另一方面，基于可持续发展要求，我们面临严峻的环境保护与治理工作。

在环境岩土工程问题上，未来几年应重点并解决下面几个问题。

其中，西部问题，包括生态环境建设、保护区域稳定性与地下工程。

东部问题，包括大城市地面变形不稳定性、悬河化水资源、水环境等。

5、结语
地下空间的开发利用是保证城市可持续发展的重要措施,对地下空间开发利用中所涉及的环境工程问题应进行充分的研究和调查,积极利用并研制环境岩土工程控制新技术,以做到合理开发、合理利用并及时解决存在的工程问题,防患于未然,真正造福于人民。

参考文献
[1]方晓阳.21世纪环境岩土工程展望[J].岩土工程学报,2015,22(1):1-11.
[2]白彦光,武胜忠.环境岩土工程的内容和特点[J].太原理工大学学报,2015,34(1):85-87.
[3]郑威龙,司刚平.城市环境岩土工程的地下水灾害问题[J].中国地质灾害与防治学报,2015,16(3):59-61.。