刍议城市环境下岩土工程中存在的问题与对策

刍议城市环境下岩土工程中存在的问题与对策摘要:随着城市化进程的加快，城市环境下的岩土工程活动日益频繁，但是由于城市环境工程的特殊性，导致出现了严重的环境岩土工程问题，其中又以地下水污染和地面变形等问题尤为突出。

这些环境岩土工程问题不仅严重影响到岩土工程以及周边的建筑物的质量以及环境安全，而且还会对国家、对人们造成巨大的经济损失。

该文从岩土工程的概念出发，对国内外城市岩土工程地质的研究现状进行了分析，阐述了我国城市环境下岩土工程中所存在的环境、地面和水污染问题，并提出了解决岩土工程问题的防治措施，保护环境，促进城市经济发展。

关键词:城市环境岩土工程地下水污染地面变形
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[1]。

水资源灾害问题已经成为全球问题，严重阻碍了城市化进程，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 岩土工程的概念
岩土工程主要是指土木工程中涉及岩石、地下、土以及水中部分的工程。

岩土工程是以解决岩体和土体工程问题为目标，研究对象包括地下工程、地基与基础、边坡问题[2]。

而环境岩土工程的具体研究对象是人类在进行岩土工程活动中所产生的环境问题，是一门与岩土工程和环境科学联系密切的新兴学科。

环境岩土工程的作用是根据岩土工程的特点、技术以及方法提出科学的解决措施，对环境问题进行治理与保护。

2 国内外城市岩土工程地质研究现状
2.1 国外城市岩土工程地质研究现状
最早的工程地质学科出现于20世纪初期，起初主要是研究城市土壤以及地质构成。

但是随着社会的发展和知识的充盈，在20世纪70年代，工程地质学科的课程内容已经拓展到水源、土壤污染研究，并对环境污染的危害以及地质资源的开发与利用进行研究。

而且随着科学技术的更新，计算机系统被广泛利用到工程地质研究中，如在进行地质绘图时，研究人员就可以采用计算机绘图软件进行编图设计，这样不仅可以提高绘图质量，还可以提高研究人员的研究质量以及研究效率。

不仅如此，现在国外某些国家甚至将GIS系统应用到工程地
质研究中，对各种地图进行数字化构建，并将地质研究重点从城市规划转移到实现城市可持续发展上来。

由此可以看出，国外的城市岩土工程地质学科已经实现了质的飞跃[3]。

研究人员不仅采取先进的科学技术以及设备对城市环境岩土工程地质问题进行深入的研究，还构建了完善的指标体系，建立地质监测防控系统，对岩土工程地质进行严密的监控，以提高城市岩土工程的地质质量。

2.2 我国城市岩土工程地质研究现状
我国很早就对城市岩土工程地质问题进行研究，尤其是对于北方水资源匮乏的研究，研究人员采取针对性的研究方法，取得了非常好的成果，并促进了工程地质学的发展。

而且近10年间，我国的建筑行业发展迅速，且随着环境保护意识的不断增强，人们对于岩土工程地质研究问题越来越重视[4]。

政府也因此设置了专门的学科来对其进行细化研究和探讨。

岩土工程中的理论不仅可以指导城市进行合理规范布局建设，引导研究人员对地质原生态环境质量、地质环境特点进行深入分析，还可以预测到在城市发展过程中可能出现的地质工程问题，并根据理论知识提出科学的防控措施。

深入研究岩土工程理论，可以有效地促进城市建设进程，实现城市经济的可持续发展。

3 城市环境下岩土工程中存在的问题
3.1 城市选址和规划中的环境问题
城市选址和总体规划是城市建设中的首要环节，也是关键环节，
城市选址和总体规划不仅可以决定城市的性质、规模，还可以决定城市的发展方向。

城市选址和总体规划的依据是该地的地质环境质量以及演变趋势。

在城市发展过程中，保持城市人口规模与水土资源相协调是首要解决问题，也是关键问题，只有保持人口与资源的协调才能够实现生态平衡[5]。

政府在对城市进行规划时，如建设楼群、交通、开发经济区、地下空间利用等，因行为不当，导致出现了一系列的地质环境问题，其中包括地面下陷、水质污染等。

因此在进行城市选址和总体规划时，必须尽量避开地质质量不高的地段，并充分利用土地的承载力，对水资源进行合理开发与利用，这样不仅可以降低工程造价、减少成本支出，还可以减少地质环境问题。

研究人员在对城市进行规划时，必须将城市土地利用、水资源以及环境规划作为其规划的依据，并充分考虑城市不稳定性以及水资源的评价[6]。

3.2 工程活动引起地面变形
①为了拓展城市可用土地，政府决定对丘陵区进行扩建，但是在扩建过程中却易引发崩坍滑坡现象。

在多雨季节，这类灾害多发，会造成严重损失，尤其是对于傍山地区的城镇，如2012年10月发生的云南彝良山体滑坡事件，造成了19人死亡，而且有将近4.5万m3的滑坡体流入河流中，导致河面中断，造成近千人受灾。

在对受灾地区进行重建时费用高达上千万。

②城市为了容纳更多的人口，提高城市土地的利用率，规划进行高层建筑施工，但是随着高层建筑物的剧增，超过土地承载能力范围，
由此导致地面下陷，地表开裂。

高层建筑物在进行深基坑建设以及排水工程时，会对周围的建筑物造成巨大的影响，如果处理不当，就会使基坑出现边坡的稳定性下降，让地下水的水位大幅度的降低，由此导致建筑物以及地表出现开裂变形。

如南京某大厦，高30层，在建设过程中开挖出长60m，宽50m的基坑，且开挖深度达到11m。

在进行基坑支护工程时，主要采用的是钻孔灌注桩加两层钢管角支撑法。

大厦周围都是普通高度的建筑物，距离基坑最远的只有6m。

在后期建设过程中，由于多日阴雨，导致基坑出现边坡倾斜，致使基坑周边的建筑物出现开裂倒塌事件，经过及时的抢救后，并未出现大幅度的人员伤害，但是造成的经济损失却是巨大的。

③河湖海的塌岸。

我国的河湖海的塌岸现象严重，尤其是长江沿岸的坍塌现象。

河湖海的塌岸对于周边的城市而言，是带有毁灭性的自然灾害。

河湖海的塌岸会使坍塌的淤泥堆积在港口，对周边城市的建筑物和农田资源都会造成损害，并会造成沿江水工建筑物失效，阻塞航道[7]。

如长江沿岸的镇江六圩岸线，就曾出现过坍塌现象，总共坍塌了10km，导致近700亩的农田无法使用，所有的淤泥都堆积在镇江港，最大的淤长达到了140m/a。

建筑工程选址不当或者是出现了恶劣天气都会使河湖海出现塌岸现象。

如很多的建筑物都建在河岸旁边，但是由于在建设过程中没有正确的处理软基，导致建筑安全性、稳定性质量不达标。

一旦遇到洪水，就会出现严重的塌岸。

3.3 水资源污染问题
我国所有地区的地下水资源都受到不同程度的污染，呈现出由点到面、由城市向农村扩散的特点。

水资源污染问题是岩土工程问题中的最主要的问题，也是最难解决的问题。

而且随着地下水开采量的逐年递增，工业、生活污水以及污染物的排放量增加，使地下水环境保护工作无法顺利开展。

2010年，政府对北京市日常用水进行水质检测，发现所有水均不符合标准。

且地面以下100m内的地下水都受到了严重的污染，主要是由于废水、废物的不正当的处理导致的。

地下水质量的下降，严重危害到人们的生活和健康，也阻碍了城市经济的发展。

地下水污染的主要原因是：人类过度开采地下水，导致潜水位迅速下降，增加了包气带的厚度，使包气带的氧化作用和矿化作用增强，水中盐分增加。

承压水的过度开采，导致出现了降落漏斗，使水力坡度增加，由此导致地表水加大了对地下水的补给，扩大了污染范围。

建筑工程在施工时，尤其是进行钻孔灌注桩施工，会使施工泥浆和化学液体渗入到地层，导致地下水受到污染。

在进行地下水回灌时，因水质不良，使回灌区的地下水受到污染[8]。

4 城市环境下岩土工程问题的防治
4.1 地表环境岩土工程问题的防治
对地表环境岩土工程问题的防治措施主要从以下几方面进行，对
已经出现地面沉降地区的防治、可能出现地面沉降地区的防治和对出现地面塌陷地区的防治。

4.1.1 对已经出现地面沉降地区的防治
①减少对地下水的开采，减缓地下水位的下降趋势，对于出现地面剧烈沉降地区要停止进行地下水开采活动。

②采取人工回灌技术，将水向地下含水层进行回灌，但是要对回灌水的水质进行严格的控制，以避免污染地下水。

政府也可以根据自身城市地面的具体情况，并根据地下水运动以及地面沉降规律来制定符合实际、有效的采灌方案。

③在进行地下水开采时，要根据地下水实际开采情况来调整开采层次，条件允许的城市可以开采深层次的地下水。

4.1.2 对可能出现地面沉降地区的防治
可能出现地面沉降地区的防治的目的是为了预测是否会出现地面沉降，并对其危险性进行评估。

具体的防治措施有①根据现有的岩土工程数据来对沉降量进行估计，并对其发展趋势进行预测。

②根据水资源的总体评价结果，制定出合理的地下水开采方案，达到以最小地面沉降代价开采出最多的水资源的目标[9]。

③避免在沉降程度比较严重的地区进行建筑物的建设，在进行城市规划时，要考虑出现地面沉降的可能性。

4.1.3 对出现地面塌陷地区的防治
出现地面塌陷地区的防治措施主要有：①要重点防护地下水丰富的断层地段、地表浅薄和低洼的地区以及需要进行大量排水的地区。

②要严格控制地下水开采量以及地表水灌入量，发现塌陷的情况就必须及时采取回填措施，减少损失。

③对于地面塌陷的防治措施主要是“铺、填、截、拦、疏、排”，对于井下塌陷的防治措施是“防、排、堵、制”。

4.2 环境岩土工程中“水”问题的防治
要解决岩土工程中关于“水”问题，必须加大预防力度，采取有效的防水措施，还要采取相应的排水疏导措施，避免围岩集水对衬砌混凝土造成过大的水压力，导致出现漏水现象。

在目前，主要有3种防水技术，即全包式防水技术、半包式防水技术以及控制型防排水技术。

①全包式防水技术，主要是对围岩、地质结构以及附加防水层进行改造的以防为主的水密型防水技术。

主要利用于环境保护需求和地层沉降限制需求高的工程中。

全包式防水技术用于隧道建设工程，可以提高建筑的防水功能，让隧道在安全的地下水环境中运营。

②半包式防水技术，主要是采取有效地疏水、泄水措施，适用于保护地下水环境要求高，地层沉降限制要求低的工程中。

但是在应用过程中，必须借助其他的辅助设备和技术。

在隧道建设工程中采用半包式防水技术，可以提高隧道的耐久性，为隧道安全运行创造了良好的环境条件。

③控制型防排水技术，是一种新型的隧道防水技术，可以有效地限制地层出现沉降。

而且控制型防排水技术可以在半包式防水技术的基础
上，对排水量进行调整。

政府可以根据不同的工程提出合理的防治措施，如对于城市建设工程而言，可以采取以排为主、以防为辅、排防结合的综合整治措施；对于铁道工程，可以采取以排为主,截、堵、排相结合的防治措施；对于公路隧道工程，可以采取以排为主,防、排、截、堵相结合的防治措施；对于国防建设，可以采取以排为主、防排结合的防治措施。

5 结语
近年来人为因素造成地面沉降的事件比例持续上升，因此在对城市环境下的岩土工程防治过程中，不仅要采取最先进的技术和设备，还要求政府与社会各阶层共同协作，发挥自己最大的力量，从多方面提供支持与配合，让岩土工程问题可以从根本上得到解决。

不仅如此，地下水受污染程度严重，且污染范围在不断增加，不仅加剧了水资源的供需矛盾，而且还严重阻碍了社会经济发展。

为了解决地下水污染问题，就必须提高人们对于环境保护的意识，并正确认识水资源的重要性，采取有效的措施来对地下水进行治理与预防，实现水资源的再利用，促进社会经济的可持续发展。

参考文献
[1] 刘志春,朱秀莲.城市地下工程施工与地下水渗流引起地面沉降的分析及预测[J].国防交通工程与技术,2003,11(1):45-48.
[2] 郑伟龙,司刚平,郑秀华.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,2010,16(3):67-70.
[3] 岳立江.城市环境岩土工程地质研究现状与存在的问题[J].环境,2010,31(5):16.
[4] 孙国富.对交通隧道防排水原则的探讨[J].山东科技大学学报,2012,21(1):124-125.
[5] 薛禹群,张云,叶淑君.中国地面沉降及其需要解决的几个问题[J].第四纪研究,2013,23(6):585-593.
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[7] 许崧,阎长虹,孙亚哲.城市地下工程中的环境岩土工程问题[J].工程地质学报,2011,11(2):127-132.
[8] 蒋建平,章扬松,罗国煜,等.南京地铁地基下稳定性因素分析及对策[J].地下空间,2012,22(1):42-44.
[9] 邵艳.关于城市建设中一些环境岩土工程问题的探讨[J].安徽建筑工业学院学报(自然科学版),2011,11(2):145-147.。