城市深基坑工程中绿色施工的重要意义

人类在地球上的急速繁衍和物质生产规模的加速膨胀，已经造成了非常严重的环境污染和生态破坏，导致了全球性的环境危机，再加上能源匮乏，水资源短缺，使得人类不得不重新审视自己的生活方式。1992年联合国环境与发展大会上提出的 “可持续发展” 理念在建筑业广泛推广开来。绿色建筑、绿色施工成为世界建筑业的发展方向。实施绿色施工，是在建筑全生命周期中对环境资源造成的影响尽可能降低，是可持续发展思想在工程施工中的应用体现。

在建设可持续发展城市过程中，城市地下空间的开发利用起着非常重要的作用，它既是调节城市土地利用结构、扩充城市空间容量的重要手段，也是建立现代化城市综合交通体系，防灾救灾综合空间体系的重要途径。而这些地下空间的建设都离不开深基坑工程的施工，本文从绿色施工的角度出发，介绍城市深基坑工程施工带来各种环境问题，在此基础上重点提出在深基坑工程中应推行的绿色施工原则和有代表性的绿色施工技术措施，以期对绿色施工有一定的指导意义。

绿色施工概念及主体内涵

建筑活动是人类作用于自然生态环境最重要的生产活动之一，也是消耗自然资源较多的生产活动之一。建筑物所占用的土地和空间，建筑材料的生产、加工、运输与建成后维持功能必须的资源，以及建筑在使用过程中产生的废弃物的处理和排放等都对生态环境产生极大影响。在建筑业中推行可持续发展战略，体现在建筑整个生命周期的各个阶段，包括规划设计、施工建造、运营与维护、拆除阶段。我们通常重视城市的生态规划、建设项目的投资决策以及规划设计阶段的可持续技术的应用，如近年来讨论较多的生态城市、绿色建筑、节能设计以及绿色建材等等。

绿色施工是绿色建筑全寿命周期的一个重要组成部分，是以保持生态环境和节约资源为目标，对工程项目施工采用的技术和管理方案进行优化并严格实施，确保施工过程安全高效、产品质量严格受控的施工方法。通过合理布置，减少施工对周边环境的扰动和破坏，并应防治土壤污染、大气污染、噪声和光污染。

绿色施工技术并不是独立于传统施工技术的全新技术，而是用“可持续” 的眼光对传统施工技术的重新审视，是符合可持续发展战略的施工技术。绿色施工具有如下特点。首先，绿色施工追求科学发展观提出的 “高效、低耗、环保” 的综合效益，要求做到经济效益、社会效益、环境保护三者有机统一。当三者发生矛盾时，以环保优先为原则。其次，绿色施工要求广泛的节约资源，要求在施工过程中做到节约材料，节约用水，节约施工临时用地，节约能源，同时对建筑副产物的再利用。最后，绿色施工在对环境保护力争以预防为主，同时要求做到全面、全过程的环境保护，既要减少施工全过程的噪声超标、扬尘、运输的遗撒、大量建筑垃圾的废弃、油漆和涂料以及化学品的泄漏、有毒有害气体的泄漏等，又要减少森林、植被破坏、减少和预防地质灾害。

因此，绿色施工是以绿色技术为手段、绿色经济为基础、绿色环境为目标、绿色成本控制为目的的管理模式；是效率高、环境好、适应地方生态而又不破坏地方生态的施工模式。

城市深基坑开挖带来的不良效应

城市的发展带动了地下空间的发展，而地下空间的发展很大程度上是以深基坑工程的充分发展为前提条件的。这导致基坑的规模和深度不断增大，且往往集中于市区闹市。这些地区房屋和生命线工程密集，交通拥挤，施工场地狭小，给基坑工程的施工带来极大的难度，稍有不慎就会造成严重事故，危及周边建筑，造成严重的环境破坏和环境污染问题，导致人民生命财产的重大损失。

深基坑工程由挡土支护、支撑、防水、降水、挖土等多个紧密联系的施工环节组成，其中任一个环节都可能引发环境问题。通过对相关资料文献的研究，深基坑工程开挖可能带来的不良效应大致可以归纳为以下两大方面：

（一）深基坑施工带来的环境破坏问题

1.基坑周围地表沉降变形

在基坑开挖过程中所产生的地面沉降主要来自两个方面：一种是基坑降水产生的差异性地面沉降，一般在以深基坑为中心的环型区域内，由于基坑开挖切断了土体的含水层，地下水会不断渗流到基坑内，为了保证基坑顺利开挖，就要降低坑内地下水位，从而在抽水影响半径范围内随着抽出的水流带走土层中部分细微土粒，导致土壤会产生新的固结，引起地面沉降。当不均匀沉降大到一定程度时，建筑物就会发生开裂、倾斜甚至倒塌现象。另一种是由于围护结构的侧向水平位移引起的地面沉降，主要集中在基坑四周。根据工程实践经验，在坑外地面沉降往往是地下水疏干和围护结构水平变形叠加的结果，而围护结构变形产生的影响往往是严重的。

2.围护结构的破坏

围护体系的破坏问题主要表现为两方面的问题：围护墙体变形过大失效和撑锚结构失效。若设支撑或锚杆时，支撑的支点数量少、间距过大、偏心较大或加撑不及时，致使支撑受力过大或连接不牢固而使支撑破坏等；锚杆数量少、锚杆和锚锭连接不牢、锚杆张拉不够等，致使锚杆抗力不足而失效，基坑破坏；围护结构止水不好或止水结构失效，导致大量水夹带纱涌入基坑，造成围护结构失稳，地面塌陷。

3.基坑隆起变形

基坑开挖后，都有不同程度的隆起现象。引起基坑隆起的因素大致有以下几种：土体卸载产生的回弹；围护结构内外土压力差；围护结构变形挤压土体被动区；基底土体回弹后的松弛与蠕变；坑底粘性土吸水膨胀。另外基坑突涌也会引起基坑隆起。基底隆起量的大小是判断基坑稳定性和将来建筑物沉降的重要因素之一。过大的隆起会引起基坑失稳而导致工程事故，必须加以注意。

4.基坑流砂与管涌

若地基土为细砂、粉砂及粉土等土层，坑内降水，导致地下水自下向上流动而产生向上的动水力。当水头梯度大于临界值时，会出现流砂现象。流砂严重时可引起地表下陷和地下管线破坏。如果土层主要由粗细相差较大的两类无粘性土组成，土的细粒在在渗透力的作用下沿粗颗粒孔隙随水流走，逐渐形成管状通道，导致土体结构的破坏，土体失去稳定，即出现管涌。管涌严重时也会产生地表塌陷，影响基坑周围建筑物和地下管线安全。

5.振动破坏

在基坑工程施工过程中，由于打桩、车辆或施工设备运动等引起的机械振动次数频繁，对周围一些较脆弱建筑物，如波速很低的古建筑承重体系，往往会引起疲劳破坏。这种不利影响甚至比地震作用的影响还大。另外，打桩的振动还可能引起砂土液化。

（二）深基坑施工带来的环境污染问题

1.空气污染

基坑开挖使地面暴露会产生浮土；搅拌机在搅拌过程中会产生水泥粉尘等；污泥、渣土、开挖余土在往外运输工程中遗撒而成悬浮颗粒；在频繁干燥季风的吹扬搬运作用下，产生的悬浮颗粒和水泥粉尘等等，施工运输设备直接排放的有害气体等，会对空气造成污染。

2.噪声污染

基坑工程施工工期长，施工中降排水设备、打桩设备、混凝土施工机械、搅拌机、挖土机、运土车辆、钢管切割机和电动锯等可产生一百分贝以上的噪音，且持续时间长，尤其在混凝土浇筑工作常需连续进行，严重干扰附近居民的正常生活和工作。而一般人能接受的噪声在40dB-70dB之间。

3.水和土壤污染

在基坑工程施工过程中，会产生大量废弃物，如灌注桩、地下连续墙等排放泥浆、砼渣等，它们会污染水源，影响土壤性质；另外泥浆还会污染马路，堵塞城市排水管道，在其干燥后，还会变成灰尘，危害很大。在我国沿海地区，土层常为饱和软粘土，地质条件很差，为防止管涌、流砂、基坑隆起或围护结构过大变形等问题，往往需要在坑底或围护结构后侧灌浆以形成加固区，而这些化学灌浆多具有不同程度的毒性，从而不同程度的污染地下水和土壤，导致环境恶化。

4.固体废弃物污染

基坑施工期的固体废弃物主要指建筑垃圾，包括支撑拆除后的碎石、碎碴、砖块、钢筋、废弃包装材料等等。如果这些垃圾随意堆放而不及时处理，不但影响市容环境还会产生扬尘和水环境污染等环境问题。

5.深基坑施工对道路、能源等的需求增加环境压力

在城市繁华区进行深基坑工程施工时，由于场地狭小或技术原因，施工材料不能集中堆放在基坑周围，通常要占用一定的公共空间，加上大量施工车辆进出场地，经常造成施工场地周围道路拥堵，影响群众出行，换乘车不便，延误时间等。施工中泥浆制备、施工机械运行等导致区域内水、电供应紧张。这些因素均会影响绿色城市、绿色社区、绿色住宅的人居环境。

城市深基坑工程中绿色施工实践

绿色施工是一个系统工程，它贯穿施工设计、施工组织、施工准备、施工运行、设备维修和竣工后施工场地的生态复原等施工的整个过程，它涉及到可持续发展的各个方面，如生态与环境保护、资源与能源利用、社会与经济发展等。单就城市深基坑工程而言，绿色施工并不仅仅是指节能减排，提高环境品质，在基坑开挖现场中实施封闭施工，没有尘土飞扬，没有泥浆四溅，没有噪声扰民，在工地四周栽花种草，定时洒水等这些内容，还包括了以下几方面：

（一）加强城市岩土工程理论的研究

由于深基坑工程的复杂性，在实践中既存在着实践超越理论的现象，又存在着理论不能正确反映实际施工问题的现象。因此，要保证深基坑工程安全可靠，实现绿色施工，首先必须对地基中卸荷再加荷的变形特性以及土壤的蠕变、应力松弛特性、支护结构的变形机理、基底的隆起规律、基坑的失稳现象及验算方法、支护结构变形基底隆起和地表沉降之间的关系、地基加固效应等理论问题进行详细研究，在此基础上，才有可能提出有效的设计和施工方案。另外结合可持续发展和绿色施工的观点，研究开发新的支护形式，使临时的支护结构和永久的主体结构相结合，减少对周围环境的影响，节约大量的人力、物力和社会资源。

（二）将基坑工程的设计与施工紧密结合，实施信息化施工

基坑工程是一个土体与围护结构体相互作用动态变化的复杂系统，仅依靠理论分析和经验估计是难以把握在复杂的开挖条件下支护结构与土体的变形破坏，也难以完成满足绿色施工要求的开挖设计。可采用考虑时空效应的基坑工程施工方法。这种方法的主要特点是设计与施工密切结合，在设计和施工中，定量地计算及考虑时空效应的基坑开挖和支撑的施工因素对基坑在开挖中的内力和变形的实际影响，并以科学的施工工艺，有效控制基坑的变形，保护周围建筑物和地下管线。通过对整个工程进行系统的监测，可以了解其变化的态势，利用监测信息的反馈分析，能较好地预测基坑系统的变化趋势、保证工程不出问题。当出现险情预兆时，可及时做出预警，采取措施保证施工和环境的安全；当安全储备过大时，可及时修改设计，削减围护措施。

（三）实行科学环保的降水方案

地下水是影响基坑工程稳定的重要因素之一，从统计资料来看，约有70%的事故与地下水有关，因此基坑工程施工中应特别注意地下水的影响。绝大多数深基坑工程建设都需要人工降低地下水位，要求合理地选择降水方法，使用节能环保的降水机械，既达到降水的目的，又满足绿色施工的要求。同时还应考虑降水对邻近建筑物的影响，采用适当的措施，如井点回灌技术，防止由于降水土体固结而导致的周围建筑下沉。另外实施科学的降水方案还可以保护当地的地下水资源，减少对地下水的污染。

（四）基坑施工结合当地气候

设计者和承包商在选择基坑施工方法、施工机械，安排施工顺序，布置施工场地时应结合气候特征。这可以减少因为气候原因而带来施工措施的增加，资源和能源用量的增加，有效的降低施工成本；可以减少因为额外措施对施工现场及环境的干扰；可以有利于施工现场环境质量品质的改善和工程质量的提高。在冬季、雨季、风季、炎热夏季施工中，应针对深基坑工程特点，选择适合的季节性施工方法或有效措施。

（五）推广绿色施工管理，建立科学的绿色施工法规和制度体系

科学系统的法规、制度体系是推动绿色施工及其技术在深基坑工程领域应用的关键，在人们的思想意识尚未达到理性的自觉时，需要靠政府部门的参与和引导及切合实际的法规。目前，我国建筑法规应继续加强对环境保护和资源节约等方面的规定，技术标准及规范也应继续加强对绿色施工的要求。实施绿色施工，必须要实施科学管理，提高企业管理水平，使企业从被动地适应转变为主动的响应，使企业实施绿色施工制度化、规范化。通过开展绿色施工评价，为政府或承包商建立绿色施工的行动准则，在理论的基础上明确被社会广泛接受的绿色施工的概念及原则。

结论与展望

实施绿色施工是可持续发展思想在工程施工阶段的应用，对促进建筑业可持续发展具有重要意义。在深基坑工程中实施绿色施工除了应遵循节约资源，减少环境污染的原则外，还应加强岩土工程理论的研究，将基坑工程的设计与施工紧密结合，进行信息化施工，实施绿色施工管理、建立科学的绿色施工法规和制度体系。各种绿色施工技术正是在这些原则的指导下，在科学实践中产生并完善的。采用这些技术手段的前提是要确保工程质量。好的工程质量，可延长项目寿命，降低项目日常运行费用，利于使用者的健康和安全，促进社会经济发展，而这本身也是建筑经济可持续发展的重要体现。

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