基坑开挖产生的沉降和地层变形对环境的影响

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1、题题 目：目：基坑工程对环境的影响基坑工程对环境的影响学学 院：院： 土木建筑工程学院 专业班级：专业班级： 岩土工程 0902 班 学学 号：号： 09121517 学生姓名：学生姓名： 孟 燕 教师姓名：教师姓名： 张鸿儒 2010 年年 11 月月 18 日日基坑开挖对环境的影响基坑开挖对环境的影响沉降和地层变形沉降和地层变形文献综述文献综述随着城市建设的发展，多层及高层建筑、地下商场、地下通道等工程大量兴建，与之相应的基坑开挖工程也日益增多，开挖深度也愈来愈深，所谓基坑开挖的环境 效应问题就是基坑开挖使土体内应力重新分布，土体由初始应力场状态变为第二应 力状态，致使围护结构产生变形、位

2、移，若设计、施工不当，就会产生过量的地面 变形，引起基坑周围地表沉陷，从而对临近建筑物和地下设施带来不利影响1。在 基坑工程施工中，除应确保自身安全外，还要尽量减少对周围环境的影响2。1.1.基坑开挖对环境的影响基坑开挖对环境的影响34341.11.1 对相邻建筑物的影响对相邻建筑物的影响当基坑周边影响范围内存在建筑物时，在方案设计前，应充分调查了解周边建 筑物的情况，包括建筑物高度、结构形式、基础形式及埋深、建筑物使用功能等， 以评估建筑物与基坑问的相互关系，有针对性地采取措施，确保基坑的稳定和建筑 物的安全。1.21.2 对地下管线的影响对地下管线的影响地下管线的敷设越来越密集，各种管线的

3、埋藏下管线主要包括自来水管、电力 电缆、电信管线、通讯光缆、煤气管道、供热管道、雨水及污水管道等，埋深一般在地表以下14 m范围内。地上管线对变形的敏感程度主要取决于接头的构造。基 坑开挖后，由于坑底隆起或支护结构位移引起坑外地层移动，相应地引起沉降变形， 而地上管线也随之下沉，引起管线的挠曲变形，当管线的变形超过其承受限度时造 成管线的破坏。一些重要管线如煤气管道、高压电缆、通讯光缆等一旦被破坏，其 后果是十分严重的，应予以足够的重视。1.31.3 对周边环境的影响对周边环境的影响深基坑工程往往位于城市的中心地带，周边环境比较复杂，一旦因基坑开挖引 起周边环境的破坏，如道路裂缝、地表沉陷、管

4、线破裂、建筑物变形受损等，其影 响与损失巨大。基坑开挖对环境的不利影响主要有以下几个原因(1)支护结构产生了过大的变形，从而导致坑外土层的移动，使地表产生沉降。 支护结构的破坏分两个层次，一是失稳破坏，二是过大变形。支护结构的失稳破坏， 不仅对整个地下室工程造成严重的经济损失，严重时将影响整个建设项目的成败； 支护结构在未失稳倒塌的情况下若发生过大的变形，虽然未必会对地下工程造成严重后果，但过大的变形同样会导致周边环境的严重破坏。 (2)基坑降水或排水等导致局部地下水位下降，土层产生压密，引起地表塌陷、 不均匀沉降。当地下水位升降变化只在地基基础底面以下某一范围内发生变化时， 对地基基础的影响

5、不大，地下水位的下降仅稍增加基础的自重。当地下水位在基础 底面以下压缩层范围内下降时，岩土的自重应力增加，可能引起地基基础的附加沉 降，如果沉降不均匀或地下水位突然下降，可能使建筑物发生变形破坏。 (3)在基坑开挖过程中，因措施不当引起涌砂、坑外水土流失，从而在支护结构 外侧形成地下空洞并导致地层沉陷。一般来讲，在地下水位高、含水层渗透性好的 场地开挖基坑，当基坑周边存在对沉降变形敏感的建筑物、道路、地下管线与设施 时，应当采取止水措施，截断基坑内外的水力联系；或采取降水与回灌措施，维持 基坑外地下水位的稳定。在采取了止水帷幕的基坑支护系统中设置锚杆时，还应注 意在砂层中成孔时防止孔内涌砂导致

6、坑外地面下沉现象的发生。 (4)基坑工程对周边环境的影响还有施工振动与噪声的影响。在居民生活区内开 挖基坑时，施工产生的振动及噪声问题尤为突出。在基岩中开挖基坑时，因爆破产 生的振动会对环境产生不良影响，应予以重视，在方案设计与施工中应考虑到这些 因素的影响。2.2.影响地表沉降和地层变形的因素影响地表沉降和地层变形的因素引起周围地表沉降和变形的因素大体有：墙体变位；基坑回弹、隆起；井点降 水地层固结；抽水造成砂土损失、管涌、流砂等。后两个因素可从施工管理、施工 技术上加以控制或消除，而前三种因素是主要因素，只能通过合理设计、施工减小 沉降去消除。如何预测和减小它们引起的地层沉降为当前急待进一

7、步解决的课题5。2.12.1 支护结构变形引起的沉降支护结构变形引起的沉降66根据不同条件，基坑工程的支护结构变形与地表沉降曲线形式有三种如图1。(1)地 层较软弱而且支护结构人土深度不大，但第一道支撑及时，支护结构底处由于坑底 隆起发生较大的水平位移，结构旁边地表出现较大的沉降，该沉降值主要取决于坑 底隆起量。(2)支护结构有较大的入土深度或其底嵌入性较大的地层，但第一道支撑 施加不及时或未加支撑，此时支护结构相当于下端固定上端自由的悬臂梁，顶部位 移最大，支护结构旁边出现较大地表沉降，此时沉降主要取决于支护结构的变形。 （3）支护结构有较大人土深度或其底嵌入刚性较大的地层，且第一道支撑施工

8、及时， 支护结构变位类同于梁的变形。此时地表沉降最大值位于距墙一定距离处，其值主 要取决于变位和基坑回弹。 (1)和（2）两情况产生的变位较大，在周围环境要求较 高时，必须避免。2.22.2 基坑降水引起的沉降基坑降水引起的沉降在深基坑开挖过程中，降低地下水位过大或围护结构有较大变形时，可能会引起基坑周围地面沉降。若不均匀沉降过大时，还有可能引起建筑物倾斜，墙体、道 路及地下管线开裂等严重问题。如南京市中心新街口广场西侧的南京友谊大厦，建 筑面积约为38000m2 。地上l8层，地下2层，基坑深度为8m，局部电梯井部位深达 lOm。在基坑降水过程中，由于过多地降低地下水位使地下降水漏斗逐渐扩大

9、，土层 含水量显著降低，土体产生排水固结，造成周围地面不同程度的沉降和开裂，对周 围环境产生极大危害。 此外基坑止水帷幕渗漏也会造成环境问题。如地下连续墙接缝不吻合或在透水 层处有蜂窝空洞；拉森式钢板桩沉桩遇石等硬物出现偏移不咬缝；旋喷止水桩在水 下成型不佳等，当止水帷幕出现渗漏时，往往来势猛又大量漏水漏砂，边坡失稳、 坍塌、倒桩及附近建筑、路面急剧沉陷。3 3 减少基坑施工对环境影响的措施减少基坑施工对环境影响的措施77 1212基坑工程属于地下工程，隐蔽性较大，情况复杂，出现工程质量事故的概率也比较大，一旦出现质量问题，事后纠正和补救也较困难，为此必须严把施工质量关。 通过对大量基坑事故的

10、分析可知，造成事故的主要原因有建设单位的管理问题、基 坑工程地质勘查问题、设计问题、施工问题和监理问题。因此，对这类问题应采取 以预防为主的对策。针对上述基坑环境工程地质问题影响因素分析，其预防治理措 施主要包括：3.13.1 加强深基坑工程的勘察工作加强深基坑工程的勘察工作深基坑工程的成败取决于勘察、设计、施工、监测、监理等5个方面分工配合的 优劣，其中某一方面的失误或失控，均会出现安全问题。勘察单位必须高度重视深 基坑工程的水文地质勘察工作。对深基坑施工中因地下水引发的事故要有足够认识， 不能用常规勘察手段去对待深基坑工程的勘察；不能简单地以顶板以上上层滞水情 况对待潜水的复杂水文地质条件

11、。对于承压水的顶板，承压水头的大小，所建议的 水文地质参数与土层的主要力学参数，应进行专门的试验。3.23.2 建立可靠的设计管理办法建立可靠的设计管理办法由于基坑支护设计与地质及水文条件密切相关，地基土参数的试验方法、取值， 地下水的影响等往往是确定支护结构设计的主要因素。同时如打桩、降水、开挖等 施工过程也可能会改变地基土的性质。因此，要求设计人员除具备结构设计知识外， 还应具有一定的岩土工程施工经验。深基坑支护设计单位必须经过专门资质审查， 合格后才允许从事深基坑工程的设计。3.33.3 大力推进动态设计与信息施工技术大力推进动态设计与信息施工技术岩土工程的设计大多数情况下是与实际工程实

12、践密不可分的，尤其是基坑支护 这种临时性结构其受力的不确定因素很多，为了保证较为经济地实现安全施工，将 修改完善的设计意图贯彻于不断变化的具体实际条件的应用与处理中，达到安全施 工和节省造价的目的。3.43.4 强化对施工降水的管理工作强化对施工降水的管理工作严格审查基坑降水设计方案及技术措施，认真对待地下水及浅层滞水、管线渗 漏水的治理工作。重视降水施工质量，科学安排降水施工，力求取得最佳降水效果。 采取多种有效措施处理好残留水，创造无水作业的施工条件。3.53.5 加强施工监测与安全管理加强施工监测与安全管理施工监测在确保基坑施工安全方面的作用不可忽视。深基坑支护施工过程中， 通过密切监测

13、基坑位移情况，对施工过程中可能出现的险情进行及时的预测和预报。 并及时研究、分析施工中存在的问题，通过反分析方法计算和修正岩土力学参数， 对后续的开挖方案与开挖步骤提出建议，并立即采取有针对性的安全措施，防患于 未然。3.63.6 提高专业化施工能力，促进技术进步提高专业化施工能力，促进技术进步目前无论是地铁工程还是房建工程，在深基坑工程领域投入的建设资金尤为可 观，施工单位应继续充实深基坑开挖、支护的施工队伍素质及装备，积极开发新工 艺，增加技术手段。参考文献参考文献1 龙开学.基坑开挖对周围环境的影响及其防治措施J.广西城镇设，2008，5 2 蒋建平.高层建筑深基坑开挖中的环境事故及其防

14、治技术J.建筑技术， 2004，35（5）. 3 俞进萍，何亚伯，陈悦华基于锚杆围护结构的深基坑开挖过程中侧向位移的 预测控制J建筑技术开发，2002，29(6)：2930 4 陶志兴.深基坑施工环境影响问题及预防措施J.建筑技术与应用,2007,7. 5 孙志斌. 深基坑工程对周围环境的影响J.岩土工程界，2006,9(5). 6 杨平深基坑施工对周围环境影响的分析J山东建筑工程学院院报， 199510(3) 7 唐业清，李启民，崔江余基础工程事故分析与处理M北京：中国建筑工业 出版社，1999. 8 曾宪明，林润德，易平基坑与边坡事故警示录M北京：中国建筑工业出版 社，1999. 9 黄 强深基坑支护工程设计M北京：中国建材工业出版社1995 10 沈保汉桩基与深基坑支护技术进展M北京：知识产权出版社2006 11高大钊深基坑工程M北京：机械工业出版社，1999. 12龚晓南，高有潮深基坑工程设计施工手册M北京： 中国建筑工业出版社， 1998