做座深基坑所产生环境工程地质问题及其防治对策

深基坑所产生环境工程地质问题及其防治对策

环境工程地质问题的主题是人类工程—经济活动引起的地质环境的异常变化。以往对城市环境工程地质问题研究的比较多的主要是过量开采地下水而引起的地面沉降。近年来，一些特大城市的超高层建筑均有地下室，那么建地下室便需进行基坑的开挖，基坑开挖对周围地质体、环境、生态等均产生一定的影响，即会产生一系列的环境工程地质问题，这些问题的严重程度与场地的地质条件、基坑开挖深度以及周边的环境等有关。下面以南京地区为例来分析深基坑开挖中的环境工程地质问题。

南京位于长江边，有近四分之三的地域位于长江及秦淮河古河道漫滩区，地层软弱，工程地质条件复杂。地层上部以粘性土为主，下部以砂，砾石层为主，自上而下可划分为杂填土、可塑状粘土、淤泥质粉质粘土、可塑－硬塑状粘土、软塑状粉质粘土、粉砂或粉土夹软塑状粉质粘土、粉细砂、细砂，如轴承保持器、齿轮、热水泵、涡轮叶片、耐磨密封环等;中粗砂，砾砂，碎石土等。这种地层比较突出的特点是上部粘性土层为软土层与硬土层互层结构，在软土层中夹有粉细砂层透镜体，下部砂层的厚度较大（3－40m厚），为承压含水层，南京地区的超高层建筑的地下室一般为一、二层，有的达三层，开挖深度一般超过6.0m.深基坑开挖主要在上部粘性土中进行，设有二层地下室的深基坑开挖一般都穿过上部粘性土而深入至下部的砂层中。由于南京地区具有这种特殊的地层结构，因此在深基坑开挖过程中的环境工程地质问题是较为突出。

2、环境工程地质问题分析

南京地区深基坑开挖的环境工程地质问题主要为基坑边坡滑移、基坑涌水、流砂及其引起的地面沉陷、基坑井点降水引起的地面沉降、道路开裂、房屋开裂等。

2.1基坑边坡滑移

南京地区深基坑开挖一般为垂直开当两夹头间的距离发作转变时挖，边坡以松软粘性土为主，在不采取任何有效支护措施的情况下，边坡会失稳而产生滑移或坍塌，有的即使采用支护，如果支护不当，挡墙也会整体位移，使护桩变形，坑底隆起，边坡会失稳而产生滑移。如南京交通银行，基坑深6.7m，挡土桩为钻孔桩，其后设置直径0.3m的旋喷桩作止水帷幕，地下水位在地表下1.0m处。由于钻孔桩和止水桩质量差，止水帷幕未现成，基坑开挖后，东南角桩间出现大量涌泥和流砂，挡土墙向基坑内侧倾斜达0.2m，桩后现成了5～10cm的地面裂缝，边坡滑移，使东南面的和平电影院严重开裂破坏，被迫停业拆除。

2.2基坑涌水、流砂及其引起的地面沉陷

南京地区的地下水位埋藏较浅，深基坑开以诚为本的试金人；将以精良的产品挖过程中，改变了原有地下水的平衡状态，地下水便向基坑内产生流动，尤其是基坑壁或基坑底揭露砂层时，由于砂层的透水性较好，故地下水涌水现象更为严重，如不采取控制地下水的措施，则严重影响施工或无法施工。另外，如果砂层中的动水压力超过砂土本身抗渗能力时，则松散的砂土会部分或整体伴随地下水一起涌入基坑内（流砂），上部粘性土层中砂层透镜体流出后，会在粘性土中产生空洞，若空洞较大且距地面较近则会导致地面沉陷；同时由于地下水位的下降，使土体中孔隙水应力降低，有效应力增加，土体产生新的压缩变形，从而使地面产生沉降。如南京军区空后制药厂厂房基坑下面有一薄层不透水层，但该薄层不透水抵挡不住水头压力时，现成管涌；南京千帆大厦基坑由于存在连续厚层粉砂，砂土，选用压密注浆对止水缺陷补强失效，造成大量漏水、涌砂，引起基坑旁侧部分塌陷。

2.3降水引起地面沉降

南京地区很多深国内外学者也进行了相干研究基坑在开挖过程中遇到坑底含水砂层，则在承压水压力的作用下，会产生涌水、涌砂现象。如果基坑底为厚度不大的粘性土，承压含水砂层中的地下水会冲破粘性土层而产生突涌现象（即涌水、涌砂）。为防止这种现象的发生，南京地区多采取隔水（如帷幕灌浆）或降水措施，其中井点降水是深基坑防护中较为经济且效果比较显著的方案，因此南京地区许多超高层建筑均采取了这种控制地下水的措施。但由于抽取地下水使地下水位下降进而引起地面沉降，沉降过大将危及周围建筑物及道路管线的安全。如南京东正大厦基坑工地西侧在97年11月28日下午发生长约30m，宽约1.0m，深为2.0m左右的地面塌陷事故，距其深基坑支护结构约为5.0m左右。造成的原因为基坑采用井点降水，周围地下水位降低，孔隙水压力减小，有效应力增大，引起土层压密，导致地面沉降。

2.4不均匀沉降使房屋和道路开裂

由于基坑降水使地下水位降低、有效应力增大而使地基产生新的、不均匀的压缩变形。经对相邻建筑物及道路的变形监测，这种变形的不均匀程度随离基坑距离的减小而增大，当这种不均匀变形超过了建筑物和路面的承受能力时，就会产生破坏而造成房屋和路面的开裂和下沉。如南京国贸中心基坑，原设计双排深层搅拌桩止水，后因施工场地不够，仅施工一排深层搅拌桩止水，造成基坑开裂，中山东路主干道路面开裂。