某建筑物建设中的环境岩土效应★

李 佳 徐 劲 李 飞

(1.南京工业大学土木工程学院，江苏 南京 211816； 2.盐城工学院土木工程学院，江苏 盐城 224051)

1 工程概况

南通钟联财富中心项目位于南通市崇川区，总建筑面积80 000 m2，其中地上面积48 000 m2；地下面积32 000 m2。拟采用筏板基础或筏板加抗拔桩。工程基坑为地下2层，地下室埋深约为±0.00以下10.10 m。北侧临近南通钟秀供电营业厅约6.0 m，南侧临近中新一路约5.0 m。

2 工程地质概况

根据勘探结果,在钻孔深度45.45 m内的地基土根据土的成因和物理力学性质的差异，将本次开挖层的土层分布自上而下分述如下：

①-1层素填土：灰色，表层为地坪、人工后期堆填和明沟(塘)回填物，下部为以粉土为主的素土。层厚0.50 m～2.80 m，层底标高为0.35 m～3.58 m。

①-2层淤泥质粘土：灰黑色。主要由淤泥质土、粉质粘土、和浮泥组成，流塑。层厚0.30 m～1.80 m，层底标高为-0.77 m～1.72 m。此层土主要分布于明(暗)沟(塘)底部。

②层粉质粘土夹粉土：灰、灰黄色，含云母。粉质粘土软塑；中等密实，含云母碎片，局部夹粘性土，干强度低，韧性低，属中压缩性土层。层厚为0.40 m～2.70 m，层底标高为-0.19 m～2.48 m。

③-1层粉土夹粉质粘土：灰色，含云母。粉土稍密，可塑，无光泽，干强度和韧度较低；粉质粘土软塑，稍有光泽，干强度中等，韧性中等。属中压缩性土层。层厚1.30 m～3.50 m，层底标高为-2.04 m～0.38 m。此层土局部分布。

③-2层粉土夹粉砂：灰色，含云母。粉土中密，无光泽，干强度低；粉砂稍密～中密，饱和，主要矿物成分为石英和长石。属中压缩性土层。层厚为0.60 m～4.10 m，层底标高为-3.95 m～0.33 m。

3 水文地质概况

3.1 浅部潜水

基坑地下水位于地下2.50 m，稳定地下水位标高为2.60 m。根据当地历年水文地质资料，场地最高地下水位标高约3.60 m，最高地下水位标高约为3.40 m，最低地下水位标高约为1.40 m，水位年变化幅度约为2.00 m。

3.2 承压水

场地内承压水贮存于中部的粉砂夹砂质粉土，主要接受侧向径流补给及越流补给。根据地区经验，承压水位水头一般为-3.0 m左右，由于地下室挖深(约8.7 m)，该层承压水对地下车库施工影响一般，设计时需进行承压水突涌，基地土体隆起的计算与评价。

建筑场地现地面高程一般为3.80 m～4.20 m，工程建成后室外地坪高程约为5.15 m，因此本工程地下水抗浮设计水位可取建成后室外地坪以下50 cm。

4 建设施工过程中的环境效应

基坑开挖深度范围内土质较差，开挖过程中，土体将由原来的静止土压力状态向被动和主动土压力状态转变，基坑在开挖过程中由于对土体的扰动将导致土体原有的应力状态发生改变引起土体的变形，基坑的围护结构将随土体的变形而发生应力和位移的改变，若其该变量超出警戒值，将造成基坑失稳破坏甚至影响其周围环境。

基坑周围由于有已建建筑物或者道路，产生的集中荷载和动荷载，会引起地表水渗透加剧，继而引起土体变形[1]。

基坑周边存在着大量地表水，在施工过程中需对基坑降水，使土体有效应力增加[2]，在基坑施工过程中大深度地降水，加之地表水的补给，由此产生动水压力，促使基坑土体有效应力加大，产生土体主固结沉降[3-5]。

每当出现被陈阿姨训的情况，小熊就会把熊老太太请出来。熊老太太扶着孙子，也不管周围有多少小孩子看着，举起拐杖对着陈阿姨就是一通数落，声音又急又脆。

以上几个问题主要涉及以下几个方面评价。

4.1 地基基础方案分析与评价

1)天然地基基础方案。

本工程拟采用筏板基础或筏板加抗拔桩，选用天然地基方案，基底标高和持力层的选择见表1。

表1 基底标高和持力层的选择

2)钻孔灌注桩基础方案。

本工程采用粉砂与粉质粘土互层作钻孔灌注桩的桩端持力层，单桩承载力估算根据:

QUK=QSK+QPK=u∑qsikli+qPKAP进行估算，在桩径700 mm的情况下，23 m的钻孔灌注桩单根竖向极限承载力标准值为3 096 kN，单根竖向极限承载力建议值为3 000 kN。

钻孔灌注桩成桩容易，无噪声污染，因此本工程采用钻孔灌注桩基础是可行的，如采用灌注桩，由于场地内存在较多砂性土层，施工过程中有时可能产生缩孔及孔壁坍塌现象，因此需采用具有合适比重、粘滞度、沉淀量、造膜性的护壁泥浆，钻孔成孔后，还需根据孔底沉渣的性质采用合适的沉渣处理方法，并在沉渣处理结束后检查处理效果，以确保施工质量。

3)抗拔桩桩基础方案。

4)基坑抗突涌验算。

本工程浅层地下水为孔隙潜水。基坑范围内土层渗透性一般，基坑坑壁、坑底主要为粉质粘土夹粘质粉土和粉砂夹砂质粉土，地下水为孔隙潜水类型，地下水位埋深浅，水量较丰富，基坑开挖时，宜采用井点或深井降水措施，否则易形成潜蚀、流砂现象。基坑在开挖过程中渗流稳定性验算考虑的是上覆土层的重度与承压含水层的浮托力的平衡，要使其不发生突涌就必须满足基坑的上覆土重大于承压水的浮托力即：

H·γS≥FS·γW·h。

其中，H为基坑底至承压含水层顶板的间距；γS为基坑底至承压含水层顶板间的土的加权平均重,kN/m3;h为承压水水头高度；γW为水的重度；FS为安全系数。

Pcr/Pw=[(8.7-3)×17]/[(8.7+0.4)×10]=1。

由以上验算可知，在基坑开挖工程中会出现下部承压水的浮托力与上覆土压力相等，按建筑规范要求安全系数要大于1.1，需要布置降压井。

4.2 钟联财富中心与地下室差异沉降分析

本工程与地下室存在高低层差异沉降，可通过采取沿高层周边设置后浇带的措施，主体施工完成可实现60%的沉降，加上沉降的连续性和渐变性，待浇筑后浇带时二者之间的沉降差可得到一定的控制。

1)地基均匀性评价。

本工程项目采用天然地基时，本次勘察范围内拟建建筑单体位置基础以下主要持力层土层的坡度小于10%，同一土层厚度变化较小，土的物理力学性质相近，离散性较小，属较均匀性地基。

2)桩基沉降估算。

采用框架结构的民用建筑的变形特征主要为相邻柱基的沉降差，多层建筑的变形特征主要为整体倾斜。根据类似工程经验，对于端承摩擦桩，桩基承载主要由桩侧承担，但桩端处土性对控制桩基沉降有较明显的影响。桩基沉降估算时，桩端处应力范围应取自重应力至自重应力加附加应力压力段。本桩基工程压缩层厚度约为桩端下10 m，根据预估荷载估算的高层建筑部分的地基最终沉降量约为40 mm左右。

5 城市环境岩土问题的防治

城市环境岩土工程问题，是现代社会在建设发展过程中急需解决的问题，它对本地区的可持续发展起到关键的引导作用[6-8]。

5.1 基坑开挖、围护、降水方面的环境保护措施

本工程周边环境较复杂，建议采用土井降水。建议土井井深为15 m～25 m，井间距建议取20 m～25 m，设计及施工时注意以下几点：

1)建议已经开挖基坑的周边，在没有完成基础施工前不能立即进行新项目的打桩施工，如必须打桩，应对边坡削坡和减载，打桩采用重锤低级，间隔跳打。

2)在边坡顶堆载或行进车辆时，必须对边坡进行计算，控制堆载指标。

3)施工过程中需要实时监测基坑边坡的稳定，施工时应由上至下的顺序，分层开挖，不宜先切除坡角。

5.2 支护结构受力体系的环境保护措施

本工程地下室开挖位于自然地面下约8.7 m，属于深基坑。基坑主要为结构松散、直立性较差的填土和淤泥，其余土层为直立性一般的土层，且水位埋深较浅，若设计和施工不当，也会造成边坡失稳若土方开挖过程中出现局部坑壁位移过大，坑边出现裂隙等情况[9,10]，若发生基坑局部失稳应及时停止纵向的开挖，对失稳局部设置加密支撑，如变形发展迅速，应立即回填土方，重新设计基坑支护计划。

6 结语

钟联财富中心项目在前期设计过程中分析了工程桩的施工及地基变形带来的环境问题，提出的保护措施考虑比较周全，由于周边环境复杂，在施工后期带来的环境岩土问题还需要进一步观察。保护环境和发展经济关系到本地区可持续发展。城市地下工程中复杂的环境岩土问题更是城市化发展必须面对和解决的。因此，我们需要综合考虑工程所处的地理环境,在实践过程中更深层次地理解环境岩土问题的发展机制,为后续类似工程提供理论指导和实践依据。