基坑开挖对周边环境的影响分析

张元连

摘 要：基坑在开挖过程中，容易引起水文地质问题，因此，要引起相关施工单位的注意。文章对基坑开挖的主要工作及特点作了总结，结合工程实例，对其周边的地质环境作了简述，并在此工程实例的基础上，重点介绍了基坑开挖对周边地质的影响，提出了解决开挖问题的方法，只有对基坑开挖进行良好的分析，了解其所存在的问题，才能减小与避免安全事故的发生，保证工程质量。

关键词：基坑开挖 环境 特点 计算

中图分类号：TU433 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）06（a）-0061-02

在基坑开挖过程中，会引起邻近建筑物的倾斜、周围地表沉陷及周边道路和地下管线的开裂等现象，因此，科学、经济、合理地处理水文地质问题，对基坑开挖工程尤为重要，其开挖的内容与特点具体如下。

1 基坑开挖的主要工作及特点

（1）布局的综合性。基坑开挖的过程中涉及到了土力学、结构力学、工程地质学、测量学，以及勘测、设计、施工和监理等多个环节。（2）土体的沉降效应。基坑的开挖，会对土地造成破坏，引起周围地下水的变化和土应力的改变，以及土体向坑内补偿移动，土体产生位移、沉降等。（3）土体的时间效应。在基坑开挖过程中要考虑到土体的蠕变性，比如：有的粘性土具有很强的触变性，就要等待其土体变形稳定，由此也是一个需要长时间等待观察监测的问题。（4）支挡物的临时性。一般的基坑围护大多属于临时性措施，它施工的时间不会太长，业主也不会投入太大成本，因此，安全储备较小，存在一定的风险。（5）工程的区域性。不同的地层在挖掘基坑的过程中会出现千差万别的现象，这就要求施工人员综合地考虑各种因素，针对不同地区与不同地层，采用不同的方法。以下通过结合工程实例，对基坑开挖给环境带来的影响做了详细说明。

2 工程概况

2.1 结构概况

（1）主体建筑。项目位于吉林长春某地，用地面积约30 000 m2，总建筑面积约100 000 m2，主要包括多栋28～32层高层建筑、1栋2层配套公建及下设统一的地下车库，高层建筑地下2层，地下车库为1层。（2）基坑概况。基坑东西长均约245 m，南北宽约110 m，开挖面积约为20 000 m2，周长约650 m，基坑开挖深度按垫层底标高考虑，开挖深度为5.55 m。

2.2 周围环境概况

基坑开挖边线距离用地界线大约在9.0～12.0 m左右，其中东北角局部最近处约4.0 m，并且周边道路下分布有直径200～400 mm的电力、通信、给排水、燃气等市政管道，距离坑边最近距离约11.7 m。

3 计算和分析

3.1 分析模型

基坑围护分析过程中，针对不同分析对象，可采用不同的单元类型和本构关系，具体见表1，模型宽度及高度均大于10倍基坑开挖深度，同时分析模型的竖向临空面要采用全自由度约束，底部和侧面则采用固定约束。

计算分析几何模型根据基坑围护形式、开挖深度以及周边环境特点，重点分析基坑开挖对邻近道路和管线的影响，尤其西侧基坑边线距邻近管线较近，该处应重点分析。同时基坑围护形式为灌注桩，设一道水平支撑，围护桩长14.5 m，开挖深度5.55 m。

3.2 模拟工况

根据基坑开挖顺序，模拟有以下几个工况：工况1：基坑开挖至支撑底（-1.0 m）；工况2：设第一道支撑（-0.65 m）；工况3：连续开挖到基坑底（-5.55 m）；工况4：浇筑底板，设第二道支撑（换撑，-4.2 m）；工况5：拆除第一道支撑。

3.3 分析结果

（1）围护结构及土体变形；分析基坑开挖对场地西南侧合流污水箱涵、煤气管线等的影响。根据有限元分析结果，工况1基坑变形很小；工况2、工况4不产生变形；工况3、工况5，基坑开挖至坑底和拆除第一道支撑时，产生的变形相对较大。其中拆除第一道支撑后，产生的变形最大，故主要分析工况5分析的结果：基坑边地表沉降最大值13.6 mm，距坑边距离1.8 m。

周边环境影响分析；（1）合流污水箱涵（4.8 m×2.4 m，埋深为3.2 m，距坑边为8.7 m），最大水平位移2.3 mm，最大沉降3.4 mm。（2）2周边道路沉降计算结果见表3。

由以上各计算结果可看出，基坑边地面最大竖向沉降量为10.4 mm，距坑边距离1.8 m，因此，基坑开挖会引起周边地面沉降，并且在有效影响范围内，还会对周边道路及地下管线产生一定影响。

4 解决基坑开挖问题的方法

4.1 解决基坑开挖水文问题的方法

（1）排水法。排水法是用疏导的方法将坑内的地表水和地下水有组织地经过排水系统进行排出，以削弱水对地下结构的压力，减少水的结构渗透，方便工程的实施。在排水过程中如果具备自流排水的条件，可以直接將水排出，如果没有自流排水条件且自流排水对建设工程有影响时，可采用排水法中的渗排水、盲沟排水、机械排水等方法。（2）井点降水排水法。井点降水排水法使用较灵活，且成本较低，因此，在基坑施工过程中得到了广泛应用。井点降水排水法是在基坑的周围埋设有滤水作用的井点管，按照现场勘察的实际情况配置足够需求的抽水设备，不断地将坑里的水抽走，在降水后需等待土壤的干燥，以方便后续工程的进行。

4.2 处理基坑开挖地质问题的方法

（1）施工前进行详细勘测、调查。为了有效防止基坑开挖过程中出现各种地质问题和灾害，在施工前相关工作人员应该做好勘测工作，了解地基的土层结构、相关物理力学性质及周围建筑物的分布，以获得一定的数据，通过对这些数据的分析，可以大致了解施工周围的情况，有效预防事故灾害的发生，同时也可在施工前做好各种规划，以为后期施工提供有利的方法指导，让施工可以进展得更顺利。（2）合理选择土压力计算模型及开挖、支护类型。在各地规范中对土压力、围护结构的内力计算是不同的，因此，在基坑开挖过程中要精准地计算土压力、围护结构内力等，决策者要综合考虑各种因素，选择合理的方式，保证工程的安全进行。例如可以运用有限元法、块体模型计算及其他数值法，并通过计算机的帮助，可为开挖工程提供科学、直观的指导。（3）在基坑开挖过程中出现的坡面移滑、水土流失等现象，在很大程度上都与没有进行有效坡面保护有关，因此，为了有效防止坡面滑落，在基坑开挖过程中可以在坡面抹上适宜厚度的砂浆水泥，或是在坡面覆盖一层塑料膜，让其更加坚固牢靠，以获得更长的使用寿命。（4）建立基坑开挖监测系统，有效预防灾害，同时还可以投入一些先进科技，如果不幸有事故发生，通过之前的监测也可以及时地实施救援，为后面的进程提供依据。

5 结语

总之，基坑开挖过程中的地质问题是施工过程中的一个难题。在基坑的开挖建设中涉及的工程多，施工过程漫长且操作复杂，关于基坑施工的环境问题也一直是人们所关心的，因此，在深基坑开挖过程中要注重与地质的关系，同时做好安全防患，有效保证施工过程的进行。

参考文献

[1] 黄凯.浅析基坑开挖对环境的影响[J].科技创业家，2013（10）：12-13.

[2] 汪大龙.基坑开挖对周围环境影响的有限元分析[J].工程勘察，2010（S1）：427-433.