南京地區(qū)深基坑所產(chǎn)生環(huán)境工程地質(zhì)問題及其防治對策

摘要：本文結(jié)合南京地區(qū)深基坑實例，針對基坑失穩(wěn)所造成環(huán)境工程地質(zhì)問題，分析了地質(zhì)問題所產(chǎn)生的原因，提出了防治對策，對深基坑施工的順利進行及保護周邊環(huán)境具有一定的實際意義。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)問題的主題是人類工程—經(jīng)濟活動引起的地質(zhì)環(huán)境的異常變化。以往對城市環(huán)境工程地質(zhì)問題研究的比較多的主要是過量開采地下水而引起的地面沉降。近年來，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行基坑的開挖，基坑開挖對周圍地質(zhì)體、環(huán)境、生態(tài)等均產(chǎn)生一定的影響，即會產(chǎn)生一系列的環(huán)境工程地質(zhì)問題，這些問題的嚴重程度與場地的地質(zhì)條件、基坑開挖深度以及周邊的環(huán)境等有關(guān)。下面以南京地區(qū)為例來分析深基坑開挖中的環(huán)境工程地質(zhì)問題。南京位于長江邊，有近四分之三的地域位于長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、粉細砂、細砂，中粗砂，礫砂，碎石土等。這種地層比較突出的特點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，有的達三層，開挖深度一般超過6.0m。深基坑開挖主要在上部粘性土中進行，設(shè)有二層地下室的深基坑開挖一般都穿過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)，因此在深基坑開挖過程中的環(huán)境工程地質(zhì)問題是較為突出。2環(huán)境工程地質(zhì)問題分析南京地區(qū)深基坑開挖的環(huán)境工程地質(zhì)問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、基坑井點降水引起的地面沉降、道路開裂、房屋開裂等。2.1基坑邊坡滑移南京地區(qū)深基坑開挖一般為垂直開挖，邊坡以松軟粘性土為主，在不采取任何有效支護措施的情況下，邊坡會失穩(wěn)而產(chǎn)生滑移或坍塌，有的即使采用支護，如果支護不當，擋墻也會整體位移，使護樁變形，坑底隆起，邊坡會失穩(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重開裂破壞，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，深基坑開挖過程中，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，尤其是基坑壁或基坑底揭露砂層時，由于砂層的透水性較好，故地下水涌水現(xiàn)象更為嚴重，如不采取控制地下水的措施，則嚴重影響施工或無法施工。另外，如果砂層中的動水壓力超過砂土本身抗?jié)B能力時，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，會在粘性土中產(chǎn)生空洞，若空洞較大且距地面較近則會導(dǎo)致地面沉陷；同時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，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，選用壓密注漿對止水缺陷補強失效，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)很多深基坑在開挖過程中遇到坑底含水砂層，則在承壓水壓力的作用下，會產(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，其中井點降水是深基坑防護中較為經(jīng)濟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而引起地面沉降，沉降過大將危及周圍建筑物及道路管線的安全。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，距其深基坑支護結(jié)構(gòu)約為5.0m左右。造成的原因為基坑采用井點降水，周圍地下水位降低，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)對相鄰建筑物及道路的變形監(jiān)測，這種變形的不均勻程度隨離基坑距離的減小而增大，當這種不均勻變形超過了建筑物和路面的承受能力時，就會產(chǎn)生破壞而造成房屋和路面的開裂和下沉。如南京國貿(mào)中心基坑，原設(shè)計雙排深層攪拌樁止水，后因施工場地不夠，僅施工一排深層攪拌樁止水，造成基坑開裂，中山東路主干道路面開裂。3事故防治由于在基坑支護結(jié)構(gòu)上的作用具有許多不確定因素，以及在設(shè)計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)問題的類別以及基坑周邊的環(huán)境狀況。南京地區(qū)深基坑周圍一般建筑物多，道路縱橫，管線交錯，支護方案的實施要確保這些民用設(shè)施的正常使用。南京地區(qū)最早的基坑開挖深度一般不超過8.0m，因此當時所采用的支護技術(shù)比較單一，主要是懸臂型支護排樁，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圍土體。后來隨著基坑開挖深度加大（深度一般大于10m），深基坑開挖中的環(huán)境工程地質(zhì)問題愈來愈復(fù)雜，對引起基坑事故的原因，通?？梢詺w納為以下幾個主要方面：3.1地下水滲漏取在開挖過鎮(zhèn)程中會經(jīng)效常遇到支茅護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)點的水量名不大，而拳且水中基所本上不夾毒帶泥沙，種此時只要夏及時用塊鋪凝市材料漲把漏水點非堵住就可宇以了。侵如果墻面救上出現(xiàn)具鞠有一定壓除力的較大逼漏水，而煮且在水中補夾帶著較領(lǐng)多泥砂，忌在開挖面敵上明顯的制泥沙沉積銀。此時，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茅給情況，碧如有上下敲水管漏水頸，必須及筆時修復(fù)。事待漏點的刪水壓減低氣后，馬上佩在基坑內(nèi)顫把漏洞堵藍好。隨后尚要進一步室觀察在開方挖面上沿德墻邊附件朱有沒有隆槽起、冒砂撿或冒氣現(xiàn)病象，在沉似積的砂堆軟中仔細觀烈察有沒有糖存在滲水匪通道。如婆果存在這奶種現(xiàn)象，桿表面開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)具體聽情況立即澆采取補救幻措施。常辛規(guī)方法如味有：此（門1蔬）用地質(zhì)仁雷達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，增補渴隔水帷幕缸。湊（麗2飽）在基坑殺內(nèi)，把開犁挖面以下衫的沿著支著護墻的那姓部分土層陸進行注漿耳加固，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挖面滴以下插入斤深度材的釋1誘／成2準，加固深止度一般不紐超豬過障4拉m據(jù)，或根據(jù)候抗?jié)B驗算句確定。晌3.2謠恢承壓水影滋響招在基坑底認部有承壓擋水，而且肥坑底的不判透水土層崖又沒有足法夠的厚度育時，容易離時坑內(nèi)土吐體產(chǎn)生較尸大的隆起鑰，嚴重時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)生級隆起破壞導(dǎo)之前，可填能雜支護籠墻邊以及剛支撐立柱崇四周看到遮冒水，冒霸砂現(xiàn)象。霉對待承壓并水，可以件采用穿過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裙結(jié)構(gòu)強度羞不足，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，會披有可能引碎起土體滑干動，使支前護構(gòu)件遭曬到破壞，奉甚至導(dǎo)致升整個支護嚇結(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，蒸使周圍雀環(huán)境速受到嚴重第破壞。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）清除基逆坑周圍的蹤地面荷載銹，并盡可疊能卸除部暴分基坑邊童上的土方棉，以減小選支護結(jié)構(gòu)稅上的側(cè)向要荷載。廚（忘3誕）情況嚴定重時，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)外沿滑沸動面上下凍進行加固裝，滑動面匯的位置可責(zé)以根據(jù)現(xiàn)探場所表現(xiàn)擇出的滑動期現(xiàn)象，結(jié)鴨合工程孝地質(zhì)瓜資料進行兼估計。加黨固的方法碎可采用能夾有效的提周高土層抗玩剪強度的脊地基處理獻方法，如碎注漿，高鞭壓噴射等吳，也可以鍛沿滑動面露打抗滑樁傾加固。是以上各種較事故搶險們措施中，唐注漿方法水是一種不危得已的方抓法。因為汗處理不妥肆往往會由膽于注漿壓框力使地基幸土的原狀煉結(jié)構(gòu)破壞腰而于事無樂補。因此賽必須嚴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)束語巾近年來，隊南京地區(qū)梳超高層怪建筑開深基坑開討挖所采取犧的支護措效施種類繁陽多，總的諒來看，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)濟下上的巨大常浪費，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。因畝此深基坑傍開挖的規(guī)窯范化、程壓序化、科悲學(xué)化對減臘少或防止佩深基坑事怖故即環(huán)境頌工程地質(zhì)錯問題所產(chǎn)利生的危害敵無疑是有固積極作用除的，尤其桂是在基坑搶開挖之前姨通過詳細恨的工程地郊質(zhì)勘察，蜘分析與評年價可能出瑞現(xiàn)的環(huán)境慎工程地質(zhì)夢問題，在俘此基礎(chǔ)上逝，進行合承理的支護礎(chǔ)設(shè)計是必股不可少的墓；此外基傻坑施工期青間強調(diào)信