南京地區(qū)深基坑所產(chǎn)生環(huán)境工程地質(zhì)問(wèn)題及其防治對(duì)策

摘要：本文結(jié)合南京地區(qū)深基坑實(shí)例，針對(duì)基坑失穩(wěn)所造成環(huán)境工程地質(zhì)問(wèn)題，分析了地質(zhì)問(wèn)題所產(chǎn)生的原因，提出了防治對(duì)策，對(duì)深基坑施工的順利進(jìn)行及保護(hù)周邊環(huán)境具有一定的實(shí)際意義。關(guān)鍵詞：環(huán)境工程地質(zhì)深基坑管涌流砂1引言環(huán)境工程地質(zhì)問(wèn)題的主題是人類(lèi)工程—經(jīng)濟(jì)活動(dòng)引起的地質(zhì)環(huán)境的異常變化。以往對(duì)城市環(huán)境工程地質(zhì)問(wèn)題研究的比較多的主要是過(guò)量開(kāi)采地下水而引起的地面沉降。近年來(lái)，一些特大城市的超高層建筑均有地下室，那么建地下室便需進(jìn)行基坑的開(kāi)挖，基坑開(kāi)挖對(duì)周?chē)刭|(zhì)體、環(huán)境、生態(tài)等均產(chǎn)生一定的影響，即會(huì)產(chǎn)生一系列的環(huán)境工程地質(zhì)問(wèn)題，這些問(wèn)題的嚴(yán)重程度與場(chǎng)地的地質(zhì)條件、基坑開(kāi)挖深度以及周邊的環(huán)境等有關(guān)。下面以南京地區(qū)為例來(lái)分析深基坑開(kāi)挖中的環(huán)境工程地質(zhì)問(wèn)題。南京位于長(zhǎng)江邊，有近四分之三的地域位于長(zhǎng)江及秦淮河古河道漫灘區(qū)，地層軟弱，工程地質(zhì)條件復(fù)雜。地層上部以粘性土為主，下部以砂，礫石層為主，自上而下可劃分為雜填土、可塑狀粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、可塑－硬塑狀粘土、軟塑狀粉質(zhì)粘土、粉砂或粉土夾軟塑狀粉質(zhì)粘土、粉細(xì)砂、細(xì)砂，中粗砂，礫砂，碎石土等。這種地層比較突出的特點(diǎn)是上部粘性土層為軟土層與硬土層互層結(jié)構(gòu)，在軟土層中夾有粉細(xì)砂層透鏡體，下部砂層的厚度較大（3－40m厚），為承壓含水層，南京地區(qū)的超高層建筑的地下室一般為一、二層，有的達(dá)三層，開(kāi)挖深度一般超過(guò)6.0m。深基坑開(kāi)挖主要在上部粘性土中進(jìn)行，設(shè)有二層地下室的深基坑開(kāi)挖一般都穿過(guò)上部粘性土而深入至下部的砂層中。由于南京地區(qū)具有這種特殊的地層結(jié)構(gòu)，因此在深基坑開(kāi)挖過(guò)程中的環(huán)境工程地質(zhì)問(wèn)題是較為突出。2環(huán)境工程地質(zhì)問(wèn)題分析南京地區(qū)深基坑開(kāi)挖的環(huán)境工程地質(zhì)問(wèn)題主要為基坑邊坡滑移、基坑涌水、流砂及其引起的地面沉陷、基坑井點(diǎn)降水引起的地面沉降、道路開(kāi)裂、房屋開(kāi)裂等。2.1基坑邊坡滑移南京地區(qū)深基坑開(kāi)挖一般為垂直開(kāi)挖，邊坡以松軟粘性土為主，在不采取任何有效支護(hù)措施的情況下，邊坡會(huì)失穩(wěn)而產(chǎn)生滑移或坍塌，有的即使采用支護(hù)，如果支護(hù)不當(dāng)，擋墻也會(huì)整體位移，使護(hù)樁變形，坑底隆起，邊坡會(huì)失穩(wěn)而產(chǎn)生滑移。如南京交通銀行，基坑深6.7m，擋土樁為鉆孔樁，其后設(shè)置直徑0.3m的旋噴樁作止水帷幕，地下水位在地表下1.0m處。由于鉆孔樁和止水樁質(zhì)量差，止水帷幕未現(xiàn)成，基坑開(kāi)挖后，東南角樁間出現(xiàn)大量涌泥和流砂，擋土墻向基坑內(nèi)側(cè)傾斜達(dá)0.2m，樁后現(xiàn)成了5～10cm的地面裂縫，邊坡滑移，使東南面的和平電影院嚴(yán)重開(kāi)裂破壞，被迫停業(yè)拆除。2.2基坑涌水、流砂及其引起的地面沉陷南京地區(qū)的地下水位埋藏較淺，深基坑開(kāi)挖過(guò)程中，改變了原有地下水的平衡狀態(tài)，地下水便向基坑內(nèi)產(chǎn)生流動(dòng)，尤其是基坑壁或基坑底揭露砂層時(shí)，由于砂層的透水性較好，故地下水涌水現(xiàn)象更為嚴(yán)重，如不采取控制地下水的措施，則嚴(yán)重影響施工或無(wú)法施工。另外，如果砂層中的動(dòng)水壓力超過(guò)砂土本身抗?jié)B能力時(shí)，則松散的砂土?xí)糠只蛘w伴隨地下水一起涌入基坑內(nèi)（流砂），上部粘性土層中砂層透鏡體流出后，會(huì)在粘性土中產(chǎn)生空洞，若空洞較大且距地面較近則會(huì)導(dǎo)致地面沉陷；同時(shí)由于地下水位的下降，使土體中孔隙水應(yīng)力降低，有效應(yīng)力增加，土體產(chǎn)生新的壓縮變形，從而使地面產(chǎn)生沉降。如南京軍區(qū)空后制藥廠廠房基坑下面有一薄層不透水層，但該薄層不透水抵擋不住水頭壓力時(shí)，現(xiàn)成管涌；南京千帆大廈基坑由于存在連續(xù)厚層粉砂，砂土，選用壓密注漿對(duì)止水缺陷補(bǔ)強(qiáng)失效，造成大量漏水、涌砂，引起基坑旁側(cè)部分塌陷。2.3降水引起地面沉降南京地區(qū)很多深基坑在開(kāi)挖過(guò)程中遇到坑底含水砂層，則在承壓水壓力的作用下，會(huì)產(chǎn)生涌水、涌砂現(xiàn)象。如果基坑底為厚度不大的粘性土，承壓含水砂層中的地下水會(huì)沖破粘性土層而產(chǎn)生突涌現(xiàn)象（即涌水、涌砂）。為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，南京地區(qū)多采取隔水（如帷幕灌漿）或降水措施，其中井點(diǎn)降水是深基坑防護(hù)中較為經(jīng)濟(jì)且效果比較顯著的方案，因此南京地區(qū)許多超高層建筑均采取了這種控制地下水的措施。但由于抽取地下水使地下水位下降進(jìn)而引起地面沉降，沉降過(guò)大將危及周?chē)ㄖ锛暗缆饭芫€的安全。如南京東正大廈基坑工地西側(cè)在97年11月28日下午發(fā)生長(zhǎng)約30m，寬約1.0m，深為2.0m左右的地面塌陷事故，距其深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)約為5.0m左右。造成的原因?yàn)榛硬捎镁c(diǎn)降水，周?chē)叵滤唤档?，孔隙水壓力減小，有效應(yīng)力增大，引起土層壓密，導(dǎo)致地面沉降。2.4不均勻沉降使房屋和道路開(kāi)裂由于基坑降水使地下水位降低、有效應(yīng)力增大而使地基產(chǎn)生新的、不均勻的壓縮變形。經(jīng)對(duì)相鄰建筑物及道路的變形監(jiān)測(cè)，這種變形的不均勻程度隨離基坑距離的減小而增大，當(dāng)這種不均勻變形超過(guò)了建筑物和路面的承受能力時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生破壞而造成房屋和路面的開(kāi)裂和下沉。如南京國(guó)貿(mào)中心基坑，原設(shè)計(jì)雙排深層攪拌樁止水，后因施工場(chǎng)地不夠，僅施工一排深層攪拌樁止水，造成基坑開(kāi)裂，中山東路主干道路面開(kāi)裂。3事故防治由于在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)上的作用具有許多不確定因素，以及在設(shè)計(jì)理論上存在著不完善現(xiàn)狀，要避免產(chǎn)生重大基坑事故的最好辦法是采取預(yù)防為主的對(duì)策。因此只要在施工期間引起高度重視，采取有效的防治措施，則可將環(huán)境工程地質(zhì)問(wèn)題所產(chǎn)生的危害減至最小甚至根除。選擇防治措施考慮的因素主要是環(huán)境工程地質(zhì)問(wèn)題的類(lèi)別以及基坑周邊的環(huán)境狀況。南京地區(qū)深基坑周?chē)话憬ㄖ锒?，道路縱橫，管線交錯(cuò)，支護(hù)方案的實(shí)施要確保這些民用設(shè)施的正常使用。南京地區(qū)最早的基坑開(kāi)挖深度一般不超過(guò)8.0m，因此當(dāng)時(shí)所采用的支護(hù)技術(shù)比較單一，主要是懸臂型支護(hù)排樁，如打入或靜壓預(yù)制樁，大直徑鉆孔或挖孔灌注樁等，其作用主要是支撐基坑周?chē)馏w。后來(lái)隨著基坑開(kāi)挖深度加大（深度一般大于10m），深基坑開(kāi)挖中的環(huán)境工程地質(zhì)問(wèn)題愈來(lái)愈復(fù)雜，對(duì)引起基坑事故的原因，通?？梢詺w納為以下幾個(gè)主要方面：3.1地下水滲漏取在開(kāi)挖過(guò)鎮(zhèn)程中會(huì)經(jīng)效常遇到支茅護(hù)墻上的俯局部滲漏遵。這些滲哈漏主要是漫施工質(zhì)量詞引起的。架如果滲漏戰(zhàn)點(diǎn)的水量名不大，而拳且水中基所本上不夾毒帶泥沙，種此時(shí)只要夏及時(shí)用塊鋪凝市材料漲把漏水點(diǎn)非堵住就可宇以了。侵如果墻面救上出現(xiàn)具鞠有一定壓除力的較大逼漏水，而煮且在水中補(bǔ)夾帶著較領(lǐng)多泥砂，忌在開(kāi)挖面敵上明顯的制泥沙沉積銀。此時(shí)，據(jù)在墻背往側(cè)往伴隨發(fā)繩生較大的擾地面沉降首，地下水汁位出現(xiàn)聚賺降，對(duì)于用這種情況倚需要給予撓高度重視斷。首先應(yīng)抓該了解墻僑背水源補(bǔ)茅給情況，碧如有上下敲水管漏水頸，必須及筆時(shí)修復(fù)。事待漏點(diǎn)的刪水壓減低氣后，馬上佩在基坑內(nèi)顫把漏洞堵藍(lán)好。隨后尚要進(jìn)一步室觀察在開(kāi)方挖面上沿德墻邊附件朱有沒(méi)有隆槽起、冒砂撿或冒氣現(xiàn)病象，在沉似積的砂堆軟中仔細(xì)觀烈察有沒(méi)有糖存在滲水匪通道。如婆果存在這奶種現(xiàn)象，桿表面開(kāi)挖梯面以下還愚有墻體施賴工質(zhì)量，順或者可能賀是支護(hù)結(jié)述構(gòu)抗?jié)B流乎不夠。這寒種情況下盜，應(yīng)該暫某?；觾?nèi)絹挖土，并蛾根據(jù)具體聽(tīng)情況立即澆采取補(bǔ)救幻措施。常辛規(guī)方法如味有：此（門(mén)1蔬）用地質(zhì)仁雷達(dá)等物巴探手段查直明墻背土而體中可能塑已經(jīng)現(xiàn)成撤的空洞，嘴以及空洞何的位置和術(shù)大小，然高后用注漿蹈或高壓噴倆射等方法愈把空洞填刷實(shí)，增補(bǔ)渴隔水帷幕缸。湊（麗2飽）在基坑殺內(nèi)，把開(kāi)犁挖面以下衫的沿著支著護(hù)墻的那姓部分土層陸進(jìn)行注漿耳加固，提把高土體的巨抗?jié)B性能批。土體的信加固寬度作可取墻體樸在開(kāi)挖面滴以下插入斤深度材的釋1誘／成2準(zhǔn)，加固深止度一般不紐超豬過(guò)障4拉m據(jù)，或根據(jù)候抗?jié)B驗(yàn)算句確定。晌3.2謠恢承壓水影滋響招在基坑底認(rèn)部有承壓擋水，而且肥坑底的不判透水土層崖又沒(méi)有足法夠的厚度育時(shí)，容易離時(shí)坑內(nèi)土吐體產(chǎn)生較尸大的隆起鑰，嚴(yán)重時(shí)核可能沖潰但基坑底部抹的不透水劈層，在基?？油鈧?cè)土壁體頂面引竟起較大的惱地面沉降踐。在發(fā)生級(jí)隆起破壞導(dǎo)之前，可填能雜支護(hù)籠墻邊以及剛支撐立柱崇四周看到遮冒水，冒霸砂現(xiàn)象。霉對(duì)待承壓并水，可以件采用穿過(guò)亭坑底不透胖水層的減喂壓井處理錘。方3.3繳驚土體變形撐如果支護(hù)裙結(jié)構(gòu)強(qiáng)度羞不足，墻灰體剛度較推小，插入怒深度不夠分，或者在遣墻后有大邪量的水土泥流失，會(huì)披有可能引碎起土體滑干動(dòng)，使支前護(hù)構(gòu)件遭曬到破壞，奉甚至導(dǎo)致升整個(gè)支護(hù)嚇結(jié)構(gòu)倒坍歷；在地面蠟現(xiàn)成裂縫憲，產(chǎn)生大泰量沉降甚膠至塌陷；鼻在基坑內(nèi)怒產(chǎn)生大量務(wù)隆起，使農(nóng)主體工程掛的工程樁興產(chǎn)生位移顛。同時(shí)，蒸使周?chē)腑h(huán)境速受到嚴(yán)重第破壞。遇季到這種情芒況，一般龜可采取如疏下措施：夠（乘1批）封堵在稼地面出現(xiàn)茶的所有裂?？p，防止先雨水或其棕它地面水籍流入縫隙突。停（籠2褲）清除基逆坑周?chē)嫩櫟孛婧奢d銹，并盡可疊能卸除部暴分基坑邊童上的土方棉，以減小選支護(hù)結(jié)構(gòu)稅上的側(cè)向要荷載。廚（忘3誕）情況嚴(yán)定重時(shí)，應(yīng)座立即向基忽坑內(nèi)回土縱，待土層渣加固后再帶重新挖除憑。趕（此4枕）將基坑常內(nèi)外沿滑沸動(dòng)面上下凍進(jìn)行加固裝，滑動(dòng)面匯的位置可責(zé)以根據(jù)現(xiàn)探場(chǎng)所表現(xiàn)擇出的滑動(dòng)期現(xiàn)象，結(jié)鴨合工程孝地質(zhì)瓜資料進(jìn)行兼估計(jì)。加黨固的方法碎可采用能夾有效的提周高土層抗玩剪強(qiáng)度的脊地基處理獻(xiàn)方法，如碎注漿，高鞭壓噴射等吳，也可以鍛沿滑動(dòng)面露打抗滑樁傾加固。是以上各種較事故搶險(xiǎn)們措施中，唐注漿方法水是一種不危得已的方抓法。因?yàn)楹固幚聿煌姿镣鶗?huì)由膽于注漿壓框力使地基幸土的原狀煉結(jié)構(gòu)破壞腰而于事無(wú)樂(lè)補(bǔ)。因此賽必須嚴(yán)格榴控制注漿銅壓力，寧慎低不高，棉寧慢不快愚。而且應(yīng)扎在漿液中亦摻合高效納速凝盡材料挽?？?旨蝕結(jié)束語(yǔ)巾近年來(lái)，隊(duì)南京地區(qū)梳超高層怪建筑開(kāi)深基坑開(kāi)討挖所采取犧的支護(hù)措效施種類(lèi)繁陽(yáng)多，總的諒來(lái)看，大喇多都是成憑功的，但毒有些基坑魄也出現(xiàn)一醉些大小事弱故，造成演了分經(jīng)濟(jì)下上的巨大常浪費(fèi)，但葵迄今為止吸尚未出現(xiàn)蒜整體塌坑靜的毀滅性澤事故。因畝此深基坑傍開(kāi)挖的規(guī)窯范化、程壓序化、科悲學(xué)化對(duì)減臘少或防止佩深基坑事怖故即環(huán)境頌工程地質(zhì)錯(cuò)問(wèn)題所產(chǎn)利生的危害敵無(wú)疑是有固積極作用除的，尤其桂是在基坑搶開(kāi)挖之前姨通過(guò)詳細(xì)恨的工程地郊質(zhì)勘察，蜘分析與評(píng)年價(jià)可能出瑞現(xiàn)的環(huán)境慎工程地質(zhì)夢(mèng)問(wèn)題，在俘此基礎(chǔ)上逝，進(jìn)行合承理的支護(hù)礎(chǔ)設(shè)計(jì)是必股不可少的墓；此外基傻坑施工期青間強(qiáng)調(diào)信