深基坑施工中的环境保护探究

王缉成

（广西六合源建筑安装有限责任公司，广西 南宁 530000）

自20世纪80年代以来，随着经济的不断发展，我国城市化进入了一个新的发展时期，作为城市化产物之一的高层建筑在数量上越来越多，并由此带来了施工期间大量的深基坑开挖和支护岩土的工程问题。深基坑工程的开挖必将引起周围地层中地下水位变化和周围土层应力场的改变，导致周围地层土体的变形，从而造成邻近建（构）筑物和地下管线的下沉、位移和倾斜，对相邻建筑物、构筑物及市政基础设施的安全构成威胁，因此，如何在日益复杂的条件下，尽可能地减小深基坑开挖带来的环境效应，是未来基坑工程面临的重大课题。下面，本人结合多年的实际工作经验，对深基坑施工过程中对环境产生的影响加以分析，并提出相应的防治措施，从而避免和降低工程施工时带来的负面效应。

1 深基坑工程的特点

（1）建筑趋向高层化，基坑向大深度方向发展。

（2）基坑开挖面积大，长度与宽度有的达数百米，工程规模日益增大，给支撑系统带来较大的难度。

（3）在软弱的土层中，基坑开挖会产生较大的位移和沉降，对周围的建筑物、市政设施和地下管线造成影响，因此对深基坑稳定和位移控制的要求很严。

（4）深基坑施工工期长、场地狭窄，降雨、重物堆放等对基坑稳定性不利，基坑工程施工条件差；基坑工程施工条件差。

（5）在相邻场地的施工中，打桩、降水、挖土及基础浇注混凝土等工序会相互制约与影响，增加协调工作的难度。

（6）岩土性质千变万化，地质埋藏条件和水文地质条件的复杂和不均匀性，造成勘察所得的数据离散性很大，难以代表土层的总体情况，并且精度较低，给深基坑工程的设计和施工增加了难度。

（7）深基坑工程施工周期长，从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程，常需要经历多次降雨、周边堆载、振动、施工不当等许多不利条件，其安全度的随机性较大，事故的发生往往具有突发性。

2 深基坑施工引起的环境问题分析

2.1 对相邻建筑物的影响

当基坑周边影响范围内存在建筑物时，在方案设计前，应充分调查了解周边建筑物的情况，包括建筑物高度、结构形式、基础形式及埋深、建筑物使用功能等，以评估建筑物与基坑间的相互关系，有针对性地采取措施，确保基坑的稳定和建筑物的安全。

2.2 对地下管线的影响

地下管线的敷设越来越密集，各种管线的埋藏深度不同，对变形的敏感程度也不同。市区内的地下管线主要包括自来水管、电力电缆、电信管线、通讯光缆、煤气管道、供热管道、雨水及污水管道等，埋深一般在地表以下1～4 m范围内。地上管线对变形的敏感程度主要取决于接头的构造。基坑开挖后，由于坑底隆起或支护结构位移引起坑外地层移动，相应地引起沉降变形，而地上管线也随之下沉，引起管线的挠曲变形，当管线的变形超过其承受限度时造成管线的破坏。一些重要管线如煤气管道、高压电缆、通讯光缆等一旦被破坏，其后果是十分严重的，应予以足够的重视。

2.3 对周边环境的影响

深基坑工程往往位于城市的中心地带，周边环境比较复杂，一旦因基坑开挖引起周边环境的破坏，如道路裂缝、地表沉陷、管线破裂、建筑物变形受损等，其影响与损失巨大。基坑开挖对环境的不利影响主要有以下几个原因：

（1）支护结构产生了过大的变形，从而导致坑外土层的移动，使地表产生沉降。支护结构的破坏分两个层次：①失稳破坏；②过大变形。支护结构的失稳破坏，不仅对整个地下室工程造成严重的经济损失，严重时将影响整个建设项目的成败；支护结构在未失稳倒塌的情况下若发生过大的变形，虽然未必会对地下工程造成严重后果，但过大的变形同样会导致周边环境的严重破坏。

（2）基坑降水或排水等导致局部地下水位下降，土层产生压密，引起地表塌陷、不均匀沉降。当地下水位升降变化只在地基基础底面以下某一范围内发生变化时，对地基基础的影响不大，地下水位的下降仅稍增加基础的自重。当地下水位在基础底面以下压缩层范围内下降时，岩土的自重应力增加，可能引起地基基础的附加沉降，如果沉降不均匀或地下水位突然下降，可能使建筑物发生变形破坏。

（3）在基坑开挖过程中，因措施不当引起涌砂、坑外水土流失，从而在支护结构外侧形成地下空洞并导致地层沉陷。一般来讲，在地下水位高、含水层渗透性好的场地开挖基坑，当基坑周边存在对沉降变形敏感的建筑物、道路、地下管线与设施时，应当采取止水措施，截断基坑内外的水力联系；或采取降水与回灌措施，维持基坑外地下水位的稳定。在采取了止水帷幕的基坑支护系统中设置锚杆时，还应注意在砂层中成孔时防止孔内涌砂导致坑外地面下沉现象的发生。

3 施工中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以下几种：

3.1 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。

3.2 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。

3.3 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。

3.4 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。

3.5 缓解基坑降水对周围环境的影响

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。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。

1 孙 铭.深基坑施工特点、环境影响、防治措施及监测[J].中国新技术新产品，2009（06）

2 何日新.深基坑施工对周边环境影响的保护措施分析及应用[J].城市建设与商业网点，2009（08）

3 吴健勇.深基坑开挖对环境工程地质问题及防治措施[J].城市建设与商业网点，2009（23）