深基坑施工对周边环境的影响因素分析及防治措施

2018-02-05张九会

智能城市 2018年9期

张九会

浙江省第十一地质大队，浙江温州 325006

随着城市建设的飞速发展，深基坑施工数量日益增多，规模不断扩大，与此同时，深基坑施工对周边环境的影响问题也不容忽视，如果不加以有效地防治，周边建筑物沉降或者产生裂缝、周边管道破裂以及道路病害问题会愈演愈烈。本文将简析深基坑施工对周边环境的影响因素，并从运用动态支护技术提高基坑工程质量，优化深基坑降水效果，严格遵守施工程序等三个方面浅谈防治措施。

1 深基坑施工对周边环境的影响因素

从宏观层面来看，深基坑施工对周边环境的影响因素来自两方面，即自然因素与人为因素。自然因素特指施工场地及其周边的土质状况与水文条件，如果土质过软，必然会在施工过程中受到震动。从水文条件来讲，深基坑含水量过高就会诱发周边建筑物的沉降。

人为因素主要来自于施工质量、施工工序和施工状况。施工质量不合格，不仅会严重影响周边环境的安全与否，而且关系着施工建筑的质量与寿命。从施工工序来看，深基坑施工应坚持“先撑后挖、限时支撑、分层开挖、严禁超挖”四大原则，可实际上，部分施工技术人员盲目追求施工速度，不按照施工工序，甚至会出现先挖后撑与超挖现象，继而导致围护墙严重偏移，周边道路与建筑沉降、开裂。施工状况主要是指基坑防水效果对周边环境的影响，深基坑深度很大，难免遇到地下水源，如果止水帷幕设置的不到位，就会给周边环境以及深基坑施工质量带来众多不利影响。

其次，当前开挖深基坑必须保持相对稳定的临界值，但当前很多基坑的深度都超出了标准预定范围内的临界值。此外，深基坑的施工环境相对比较复杂，会导致实际的工程施工遇到很多问题，会严重影响到工程施工的质量和进度。在实际的工程施工之前，如果对地质环境了解不清楚，或者是施工不当，很容易滋生地质安全事故。因此，开挖基坑必须正确运用动态支护技术确保深基坑与周边建筑的安全与稳定。目前，基坑支护所使用的技术方式多为直撑，即用直线形结构及其组合水平或者倾斜地架设在连续墙、桩体或者环梁等围护结构的一定高程上，以此抵挡由于开挖卸荷及其他不确定因素引起的土压力和坑壁坑周可能出现的过大变形。

不能忽视当前所使用的直撑技术存在以下不足：

①支撑前坑壁坑周将会出现一定的变形，这些变形具有不可恢复能力。

一般情况下，深基坑开挖到已经涉及支撑的安装并发挥作用必定存在一定的时间间隔。由于侧向具有卸荷作用，在这一时间段，坑壁坑周已经向坑内产生了相应的位移与变化，施工扰动与地下水流场地变化导致的坑周土体固结沉降也会增加这种位移变化。

②受到轴力作用后，支撑材料会出现相应的压缩变形。现有支撑都绝非刚性，而是具有典型的弹塑性，在土压力作用下也会产生一定的纵向压缩，进而增加坑壁坑周的变形量，这种变形也是永久性并不可恢复的，随着施工卸荷的进行，还有进一步增加的趋势。对于锚拉结构，支撑的纵向压缩变形等同于土钉和锚杆的轴向拉伸变形。

③支护体系的一些自然特点使得支护体系存在系列局限性，如水平直线形支撑，在长细比较大时，等效于细长杆，而两固端受压的细长杆在很小横向力作用下也容易发生挠曲失稳，基本不具有同时抵抗纵横向作用的能力。又如，在直撑结构作用下，支撑下面的作业空间受到限制，使直撑不具有抵抗侧向荷载的能力，一般不能直接在支撑结构上进行施工作业，这也进一步降低了支撑上部空间利用的可能性。

2 防治措施

2.1 运用动态支护技术提高基坑工程质量

关于深基坑施工对周边环境的不利影响，应综合使用动态支护技术精确量化土压力，提高深基坑施工质量，降低对周边环境的负面影响。施工技术人员要直接测定土压力，埋设元器件并扰动坑周土体，确保测试方式的科学性及测试元器件的精度等对测试结果的准确性。

支护强度满足标准要求并不意味着完全考虑各项不利因素，按照最保守的情况进行设计，在支护期间及支护能力调节的时候，能确保支护强度满足标准要求。在支护调节过程中，需要实时适当的对支护能力进行临时性补强。进行监测时，需要对深基坑变形与土压力、支护结构的内力及变形等进行过程监测，对部分结构的特征参数实施全面检测。对于支护能力动态调节工作，要根据监测结果，对支护结构的支护能力进行调节。在坑壁变形、坑周土压力增加时，可考虑增加支护能力，使得抵御坑壁变形的支护能力得到提高，反之可向减小支护能力的方向调节。在支护结构内力及变形接近临界值时，可对其支护能力实施适当减小与调节，或者采取其他辅助实施，从而弥补可能进一步发展的趋势。设计科学的调控标准是指根据结构自身特性与深基坑工程的实际情况，确定所遵从的变形及强度控制要求，指定变形及强度的临界值。而且，动态支护综合考虑了支护体系、支护能力随土压力增减变化的双向调节要求，能紧随土压力和变形的幅度及时地做好相应调节，既不需进行大量的再次设计，也省却了大规模增减支护的施工量。

再次，施工技术人员应重视发挥动态支护技术的特点，根据支护需要实施动态调节，在要增大支护能力时，可以实现对支护结构能力的增大调节，在需要减小支护能力时，要实现对支护结构的支护能力做相应减小调节，避免坑周发生沉降。而且，动态支护的这种功能特点除了能够解决对变形变化的适应能力外，也可以抵抗大量负面因素的影响。在坑壁变形或者土压力急剧增减变化后，支护体系的支护能力可以相应及时地增减变化。

2.2 优化深基坑降水效果

提高深基坑降水效果，降低降水对深基坑施工以及周边环境的影响，须根据施工场地的水文条件、深基坑开挖深度与面积、土层的渗水功能，在施工中配备优质降水机械设备、降水井，使用科学的降水方法。需要注意的是，在施工中要加固土体，提高软土层的性质功能，满足施工质量对深基坑降水的标准要求，确保深基坑维护工程的安全质量。

其次，深基坑维护工程的施工往往会涉及到槽段开挖、钻孔、混凝土搅拌和打桩等施工流程，这些施工作业难免会引发挤土效应与振动，对此，要着重优化施工程序，结合具体情况控制好施工速度，弥补以往的施工缺陷。

另外，对于止水帷幕施工作业，要控制好施工精度与垂直度，确保止水帷幕能够实现有效搭接与闭合，以此提高止水帷幕施工的水泥掺量与抗渗质量，加强深基坑的强度，降低水量对周边环境与深基坑施工的负面影响。

2.3 严格遵守施工程序

在深基坑施工中，施工技术人员要坚持“先撑后挖、限时支撑、分层开挖、严禁超挖”四大原则，严格遵守施工程序，合理搭配工序，在开挖土方后实施基地作业，及时做好垫层浇筑工作，避免土体结构发生流变，设置完好的基础底板。在进行混凝土结构支撑前，要认真核算与检验测量与定位，避免出现标高或者严重的误差，防止深基坑变形。完成混凝土结构浇筑之后，必须及时做好养护工作。对于钢支撑，施工技术人员理应确保支撑安装与焊接工作达到标准质量要求，提高钢支撑的强度。除此之外，要着力提高深基坑支护中的锚杆支护技术工艺。

目前，深基坑中的锚杆支护技术使用的是锚杆钻机，其施工工艺与护坡桩的施工工艺是一致的，锚杆施工技术需要进行护壁施工，放入钢绞线，然后进行灌浆。在实际施工过程中，需要首先对锚杆的位置进行测定，根据锚杆的倾斜角和位置进行调整，保证锚杆支护技术的质量和水平。对于深基坑支护施工技术，需要保证一是边坡的稳定性，需要保证边坡不会受到周边建筑物的影响，而且边坡的变化会对质量造成一定的影响；二是保证基坑施工的顺利进行，这样才能够保证整体工程的施工。在现代建筑工程的施工中，深基坑支护施工的应用范围比较广，而且施工的风险较小，但是深基坑的施工在城市中的施工就会相对比较困难，为了能够保证深基坑施工的顺利进行，需要选择合理的深基坑支护施工结构。另一方面，工作人员应根据具体施工情况，确保工程施工场地的无污染和安全，在进行护坡桩施工时，应采用钻孔灌注桩技术，通过水泥浆护壁以形成混凝土桩。在实际施工过程中，应该按照相关的规章制度进行施工，对于桩点的位置和结构轴线需要按照设计及规范要求进行施工，以此确保深基坑工程的施工质量。