工程深基坑开挖对周边环境的影响及防治措施

深基坑开挖对周边环境的影响及防治措施

摘要：随着城市建设的快速发展，对基坑开挖的深度的要求日益增加，深基坑的开挖成为建筑物的必需。然而深基坑由于其深度问题，在施工中会对其他的建筑物等产生影响，从而成为抵制工程中的一个复杂问题。施工方对深基坑的关注以及工作时的态度成为负面影响减低的要点。本文主要结合深基坑实例，针对深基坑开挖引起的一些问题进行分析，并提出了有效的防治措施。

关键词：深基坑不均匀沉降土压力防治措施

城市的改造和建设中涌现出诸多问题，而深基坑的开挖就所引起的问题就是其中之一，现在也越来越倍受人们注重。作为一个复杂的地质工程，作为一个基本的地质工程，深基坑的开挖涉及到方方面面，包括基坑自身强度与稳定性，以及地质环境和社会影响问题。因此保证基坑的安全，使坑内外的各个工程环节顺利进行可谓十分重要。正由于深基坑工程的独特性才会使得采取预防措施的重要性逐渐提上日程。

l 深基坑工程的独特性

1．1 基坑的深度加大。

建筑物的稳定性和基坑的深浅有着十分重要的关系，正因为人们对建筑物的需求以及土地的紧张性等因素，而导致了建筑物的本身计划高度的加大，以及开始向地下开始开发。地下室的不断出现就是案例。现在的地下室出现4层也很正常。基坑的深度也因此需要不断地加深。

1．2深基坑工程所面临的环境差异化

城市地形地貌的差异化导致各种水文地质条件以及工程地质条件的出现，在深基坑的开挖中只有结合各个地方的特色，实施符合实际环境的深基坑开挖工程，才能够保证深基坑工程的顺利进行。

1．3深基坑所处环境的多样化

现今深基坑的开挖不可避免的要在城市高楼大厦中进行，在建筑物密集之处建立是为了更好地方便群众，做好房地产的开发项目。但是往往在城市人口建筑的密集处，也是地上与地下线密集的地方。要保证深基坑的稳定性，就要处理好地上与地下的各种环境问题。

2 深基坑开挖对周边环境的影响

2．1 邻近建筑物的沉降开裂

由于深基坑在开挖的时候容易使地表产生沉降问题，从而使得邻近建筑物发生沉降开裂。这种沉降位移的产生大多数与地表水的含水量有关，如果地表水的含水量降低的话，沉降范围一般而言会比较大。这种沉降位移也同护坡的变形有关，一旦护坡发生变形，在深基坑的附近就会发现沉降位移。当基坑发生位移的时候，严重的话还会产生地下的承压水受压力而向上喷涌的现象产生，由此更会使得基土开裂。

根据实践经验，我们从以下工程中来探讨分析这一情形。这个工程的地下水大约深埋在1.3米的位置，存在着三种类型的地下水：一是浅层潜水型，二是弱承压水型，三是及基岩裂隙水。根据这一地层结构，探测这一过程沉积环境，以野外勘探和现场原位的方式进行测试，以结合土工试验成果来加以综合分析，从上到下，这一土层依此为：人工杂填土、亚粘土、亚粘土一粉细砂、淤泥质亚粘土。

大约在开挖前的两周开始对工程进行降水维护，这样的话可以保证土体在开挖的时候有足够的水份来保证稳定性。在钻孔灌注桩桩顶开始设置钢筋混凝土冠梁，位于隧道的地方则采用钢管支撑体系。土方开挖为垂直明挖，结构是先撑后挖。开挖的深度为每层钢支撑高度3米，开挖的时候就注意进行坡面挂网喷浆和钢支撑支护。在实际中，我们可以看到边开挖基坑紧邻的建筑已经开始出现了裂缝，虽然程度各不相一，有的横向拉裂，局部有少量地砖翘起。如图1所示。

图1 房屋沉降监测数据曲线图

2．2边坡位移

深基坑在开挖的过程中，由于基土的挖掘与堆积，会使得边坡的外力逐渐增大，再加上边坡原有的压力，就会出现边坡位移的现象。这种边坡向下滑坡也很可能出现塌陷等情况的发生。当然，如果及时采取支护等措施，虽可以起到一定的作用，但一旦支护不当，还是不能维护边坡的稳定性。不论是开挖前，还是支护后，施工人员都要多加注意。

2．3流砂现象的出现

基坑开挖势必会对地面产生破坏，当粉砂层小于10%，或者粘土层小于10%的时候就会出现流砂，还有一种出现流砂的情况是粉粒含量过大，超过四分之三。基坑开挖的下陷就会导致地表层破坏引起沉降，使得粉砂颗粒从地下冒出。

3 对深基坑开挖对周边环境产生影响的分析

3.1对邻近建筑物沉降开裂情况的分析

根据图1，我们可以看到当位于均匀沉降阶段时，大概要历时3个月。在这一阶段，以均匀沉降为主，沉降发生的原因是多方面的。一方面，当深基坑开挖的比较深的时候，地下水的压力就开始发生变化，基坑内的降水就会导致沉降现象的产生。另一方面，是由于止水帷幕的影响，当止水帷幕没有形成封闭式使，坑内的降水就会使坑外的地表降低。

当位于差异沉降阶段时，我们可以看到虽然经历过前一阶段的均匀沉降，但是这个阶段的沉降呈现出明显的差异性。

当位于沉降稳定阶段时，我们可以看到由于受到差异性沉降的影响，已经停止对基坑的监测，而转为加固阶段。

当位于加速沉降阶段时，我们可以看到在这半个月中，沉降幅度和速度明显加大。主要是由于这一阶段雨水的偏多，使得坑内积水的增加而影响的，止水帷幕在这里也加剧了地面沉降。另一方面，支撑体系中出现的一些施工质量问题，以及钢支撑的安装没有到位，和预应力的施加未符合设计要求等综合因素导致加速沉降。

3.2对地下建筑物等对深基坑影响的分析

深基坑在开挖的时候，地下建筑物等会对其产生一定的影响，比如说地下管道等。同时这些地下建筑物以及基坑邻近建筑物也会受到深基坑的影响。第一应力状态容易使土地保持稳定性，但是深基坑的挖掘加速了这种应力状态向第二应力状态的改变，从而引起了位移等现象，这样的话对地下管道等地下设施和其他建筑物等造成了一定的影响，会使相邻近的建筑物发生开裂甚至倾斜的情况，还会使地下管道发生变形等。严格控制施工现象，安全施工事关大局。

4 深基坑开挖的防治措施

4．1压密灌浆加固方法

压密灌浆的加固方法主要就是利用浓浆置换和压密土这一方法。先采用注浆法加固土体，待到土体容重增大后，孔隙比减小后，就会发现土体抗剪强度、压缩模量和无侧限抗压强度均有较大幅度的提高，比原先增加几倍到十几倍。采取此种措施后，建筑物在很短时间内即有所回升，不均匀沉降相对减小，而且房屋原有的斜拉张裂缝和承重墙顶部的横张裂缝均有不同程度的弥合，满足了用户的要求。

一般而言采取的措施顺序如下：

(1)加固部位。根据经验，降水影响范围为60m，开挖影响范围约为48m，并且当建筑物的基础在垂直于基坑开挖边缘这一方向上的刚度较弱时，建筑物的水平拉伸将成为建筑物损坏的主要原因，故靠基坑一侧出现多处裂缝。加固土层为杂填土层。

(2)加固顺序。从外围开始给杂填土层注浆，深度接近基坑开挖深度。

(3)注浆材料。选用普通硅酸盐水泥。注浆压力：浅部注浆终压为500一l000kPa，深部终压为1600—2000kPa。

(4)扩散半径尺值可根据理论公式计算，有效影响半径工程依据现场灌浆试验结合工程经验确定。

(5)注浆孔的布置：注浆孔分两排，第一排垂直孔，第二排倾斜孔，斜孔紧贴建筑物基础施工。首先施工垂直孔，注入浆液在地层中形成一道垂直幕墙，以阻止地基土土体的侧向变形及斜孔浆液外侧渗流，再通过倾斜注浆孔向地基下层注入浆液，以改善地基土力学性能指标。

(6)注浆量及水灰比：根据现场试验，水灰比定为l：l，渗入适量水玻璃(3％)；注浆量可由公式推算：Q=1000。其中Q是注浆量(L)；V是土体积(m3)；是土的孔隙率；K是经验系数(0.3—0.5)取0.5。施

工中确保每米注入水泥量不小于80kg。

4．2采取防护措施

加固固然重要，但是在实施过程中的采取一些减少地表沉降的措施更有现实性。根据实践经验，采取分层分段开挖，地下连续结构等效果比较明显。值得注意的是基坑施工时间不宜过长。整体施工粗精得力，工程才能够顺利完工。

4.3确定降水井数量

降水量的多少势必会对深坑基坑产生分裂等影响，要及时根据各个地层的情况，实施有效的降水方法，以及建立可行的降水井，保证深基坑的稳定性。

4.4其他预防措施

正因为影响深基坑的因素各种各样，造成基坑的变形以至于建筑物塌陷，以及周边建筑物开裂等情况，在采取以上三种措施的时候，还要注意采取一些应急措施。当发现基坑变形的时候，或者出现一些危险情形比如说当时的环境局限性时，就要果断处理，以底板分块施工或者是增加斜支撑等方式来解决这样的矛盾。即使周边环境不出现过多问题，在深基坑开挖时也要注意及时将主动的土压力降低，可以采取墙后卸土的方式。一旦周边环境有局限性时，就要用草袋等压在坑内底角的被动区。如果在深基坑开挖的时候。，遇上流砂严重的情况，就要不断地往坑里面填水，以保证安全性。

5结束语

(1)基坑的开挖与土地之间有着必然的联系，若要保证土体的形状以及保证土体的稳定性，就必需要进行适宜的基坑支护设计。

(2)基坑周边建筑物沉降实测数据收集是很重要的工作，它为合理的基坑支护设计及准确的预测分析周边建筑沉降提供了数值依据。

(3)影响基坑周边建筑沉降的原因多种多样，如支护桩布置情况、距基坑距离、时间效应、压密注浆等。基坑支护设计中一定要合理把握，以期达到更好的支护效果。