地鐵深基坑開挖引起的環(huán)境效應及防治措施

1、 地鐵深基坑開挖引起的環(huán)境效應及防治措施 1、概述 近年來隨著我國地鐵建設的進展，越來越多的城市修建地鐵。而地鐵深基坑工程具有開挖難度大、工期長、費用高及對四周環(huán)境的影響大等問題，它已經(jīng)成為城市建設中一個亟待攻克的難題，其中的環(huán)境愛護問題已經(jīng)成為基坑支護中諸多問題的重中之重。因此地鐵基坑工程施工的好壞，直接影響到基坑工程的造價和平安，同時，愛護鄰近建筑（或管道）的平安并保證其正常使用具有重大的經(jīng)濟效益和社會效益。2、基坑開挖引起的環(huán)境效應城市地鐵深基坑工程具有以下特點：（1）深基坑工程施工環(huán)境條件比較差。由于高層、超高層建筑都集中在城市中心區(qū)及主要街道的兩旁，建筑密度大，人口密集，交通擁擠，施

2、工場地狹小，束縛了工程施工的手腳。（2）基坑開挖越來越深。業(yè)主為節(jié)省土地，充分利用原有基地面積和地下空間，設置車站、人防、機房及消防設施，故地鐵結構的深度和層數(shù)相應增加。（3）必需設置技術牢靠可行的支護結構來確保平安，還要考慮到對四周地下的煤氣、上水、下水、電訊、電纜等管線的影響，盡可能削減對這一系列建筑及設施的損壞性影響。（4）隨著競爭機制的增加，業(yè)主對造價、工程進度、工程質量的要求也越來越高，相應增加了施工難度。2.1降低地下水引起的環(huán)境效應降低地下水位引起的環(huán)境效應表現(xiàn)為：（1）降低地下水位引起的地面沉降；（2）地下水滲透破壞引起的基坑坍塌；（3）基坑突涌導致的基土開裂。在基坑開挖過程中

3、，通常采納井點降水來達到降低水位、固結土體、穩(wěn)定邊坡和便于開挖的目的。同時，基坑降水，由于水位降落而引起地面沉降，相應形成以水位漏斗為中心的地面沉降變形區(qū)，導致次范圍內(nèi)的建筑、道路、管網(wǎng)等設施因不勻稱沉降而發(fā)生斷裂、傾斜，影響其正常使用和平安。降低地下水位引起的環(huán)境變化機理為：（1）水位降低削減了土中地下水對地上建筑物的浮托脆弱土層受到壓縮而沉降；（2）使孔隙水從土中排出。土體固結變形，本身就是壓縮沉降過程，降水過程中，常會隨著抽出的水流帶走土層中部分微小土粒，引起四周地面沉降。地面沉降與地下水位降落是對應的，地下水位降落的曲面分布必定引起鄰近建筑物的不勻稱沉降。當?shù)孛娉两颠_到肯定程度時，建筑

4、物就會發(fā)生開裂、傾斜甚至倒塌現(xiàn)象；（3）基坑開挖時，基坑內(nèi)、周邊地下水位存在肯定的水頭差，在動水壓力作用下，基坑土會發(fā)生流（土）失、潛蝕現(xiàn)象，導致土體結構松動和破壞，引起基坑坍塌。（4）當基坑內(nèi)、外水位差較大，或基坑下部有承壓水存在，基坑使原有土壓力削減到肯定程度時，承壓水的水頭壓力大于基坑底土體浮重力，形成管涌、側涌現(xiàn)象，造成基土開裂。2.2支護結構發(fā)生變形和位移引起的環(huán)境效應支護結構發(fā)生變形和位移引起的環(huán)境效應表現(xiàn)為：（1）支護結構本身破壞而導致邊坡失穩(wěn)；（2）支護結構整體破壞而導致基坑隆起；（3）支護結構發(fā)生變形和位移而引起鄰近建筑設施破壞。支護結構發(fā)生變形和位移引起的環(huán)境效應的機理為：

5、（1）基坑地基土卸載轉變坑底原始應力狀態(tài)，在基坑開挖時，土體中自重壓力減小，土體的彈性效應使基坑底面產(chǎn)生肯定的回彈變形（隆起），坑底表現(xiàn)為彈性隆起，其特征為坑底中部隆起最高，彈性隆起在基坑開挖停止后很快就停止，基本不會引起坑外土體向坑內(nèi)移動；隨著開挖深度的增大，坑內(nèi)外高差所形成的加載和地面各種超載的作用使圍護墻外側土體向坑內(nèi)移動，使坑底產(chǎn)生向上的塑性變形，其特征為兩邊大中間小的隆起狀態(tài)；（2）在基坑四周產(chǎn)生較大的塑性區(qū)，并引起地面沉降；（3）基坑底面暴露時間過長，使基坑積水，一方面，使得粘性土的流變性，將增大墻體被動壓力區(qū)的土體位移和墻外土體向坑內(nèi)的位移，從而增加地表的沉降。（4）支撐物受破壞或錨桿體系