深基坑开挖对周边环境影响及防治措施分析

深基坑开挖对周边环境的影响及防治措施分析

摘要：随着城市建设的快速发展，对基坑开挖的深度的要求日益增加，深基坑的开挖成为建筑物的必需。然而深基坑由于其深度问题，在施工中会对其他的构（建）筑物等产生影响，从而成为工程中的一个复杂问题。施工方对深基坑的关注以及工作时的态度成为影响工程进度、质量及周边环境的要点。本文主要结合深基坑实例，针对深基坑开挖引起的一些问题进行分析，并提出了有效的防治措施。

关键词：深基坑 不均匀沉降 分层开挖土压力 防治措施 城市的改造和建设中涌现出诸多问题，而深基坑的开挖就所引起的问题就是其中之一，现在也越来越倍受人们注重。作为一个复杂的地质工程，作为一个基本的地质工程，深基坑的开挖涉及到方方面面，包括基坑自身强度与稳定性，以及地质环境和社会影响问题。因此保证基坑的安全，使坑内外的各个工程环节顺利进行可谓十分重要。正由于深基坑工程的独特性才会使得采取预防措施的重要性逐渐提上日程。 1 深基坑工程的独特性 1.1 基坑的深度加大。

建筑物的稳定性和基坑的深浅有着十分重要的关系，正因为人们对建筑物的需求以及土地的紧张性等因素，而导致了建筑物的本身计划高度的加大，以及开始向地下开始开发。地下室的不断出现就是案例。现在的地下室出现4 层也很正常。基坑的深度也因此需

要不断地加深。

1.2 深基坑工程所面临的环境差异化

城市地形地貌的差异化导致各种水文地质条件以及工程地质条件的出现，在深基坑的开挖中只有结合各个地方的特色，实施符合实际环境的深基坑开挖工程，才能够保证深基坑工程的顺利进行。 1.3 深基坑所处环境的多样化

现今深基坑的开挖不可避免的要在城市高楼大厦中进行，在建筑物密集之处建立是为了更好地方便群众，做好房地产的开发项目。但是往往在城市人口建筑的密集处，也是地上与地下线密集的地方。要保证深基坑的稳定性，就要处理好地上与地下的各种环境问题。

2 深基坑开挖对周边环境的影响 2.1 邻近构（建）筑物的沉降开裂

由于深基坑在开挖的时候容易使地表产生沉降问题，从而使得邻近构（建）筑物发生沉降开裂。这种沉降位移的产生大多数与开挖顺序及工艺有关，如果基坑开挖只涉及局部，那么沉降范围一般会在开挖部分出现，而且比分层分段开挖出现的沉降量更大。这种沉降位移也同支护结构的变形有关，一旦支护结构发生变形，在深基坑的附近就会发现沉降位移。当基坑发生位移的时候，严重的话还会产生地下的承压水受压力而向上喷涌的现象产生，由此更会使得基土开裂。

根据实践经验，我们从一个工程实例中来探讨分析这一情形。

本工程地下室面积为24073m2。基坑最大开挖深度约15.45米左右，围护延长米约720米，局部为坑中坑结构。基坑东侧及北侧为现有道路，南侧临河，西侧为空地。基坑支护结构采用钻孔灌注桩结合对撑加角撑的围护形式，坑中坑采用钻孔灌注桩结合角撑的围护形式，钢支撑做为坑中坑的换撑。土方开挖为垂直明挖，结构是先撑后挖。本工程开挖顺序为东南侧先挖，直至做完垫层，再对位于东南侧的坑中坑进行开挖，在开挖坑中坑过程中出现流砂，在此过程中西侧及北侧西端未进行开挖。从监测数据中看到东侧路面沉降明显，并且在东侧道路上发现路面沉降明显。 图1

2.2 边坡位移

深基坑在开挖的过程中，由于基土的挖掘与堆积，会使得边坡的外力逐渐增大，再加上边坡原有的压力，就会出现边坡位移的现象。这种边坡向下滑坡也很可能出现塌陷等情况的发生。当然，如果及时采取支护等措施，虽可以起到一定的作用，但一旦支护不当，还是不能维护边坡的稳定性。不论是开挖前，还是支护后，施工人员都要多加注意。 2.3 流砂现象的出现

流砂现象产生的原因是水在土中渗流所产生的动水压力对土体作用的结果。动水压力gd的大小与水力坡度成正比，即水位差愈大，渗透路径l愈短，则gd愈大。当动水压力大于土的浮重度时，土颗粒处于悬浮状态，土颗粒往往会随渗流的水一起流动，涌入基

坑内，形成流砂。细颗粒、松散、饱和的非粘性土特别容易发生流砂现象。基坑开挖的下陷就会导致地表层破坏引起沉降，使得粉砂颗粒从地下冒出。

3 对深基坑开挖对周边环境产生影响的分析 3.1 对邻近构（建）筑物沉降开裂情况的分析

根据图1，我们可以看到整个基坑开挖过程中道路经历的沉降时段，以均匀沉降为主。沉降发生的原因是多方面的：一方面，由于土体未整体分层开挖，导致整个基坑二侧的主动土压力和被动土压力不平衡，从而导致开挖处外侧的道路沉降量偏大；另一方面，当深基坑开挖到比较深的时候，地下水的压力就开始发生变化，基坑内的降水就会导致沉降现象的产生。

当位于差异沉降阶段时，我们可以看到虽然经历过前一阶段的均匀沉降，但是这个阶段的沉降呈现出明显的差异性。当位于沉降稳定阶段时，我们可以看到由于受到差异性沉降的影响，已经停止对基坑的开挖，而转为加固阶段。

当位于加速沉降阶段时，我们可以看到在这半个月中，沉降幅度和速度明显加大。主要是由于这一阶开挖速度快，人员配备不充分，未能及时跟进修土和对基坑的垫层浇筑，使基坑开挖后暴露时间过长，加剧了道路的沉降。另一方面，支撑体系中出现的一些施工质量问题，以及道路车辆密集且以载重量大的车为主等综合因素导致加速沉降。

3.2 对地下建筑物等对深基坑影响的分析

深基坑在开挖的时候，地下建筑物等会对其产生一定的影响，比如说地下管道等。同时这些地下建筑物以及基坑邻近建筑物也会受到深基坑的影响。第一应力状态容易使土地保持稳定性，但是深基坑的挖掘加速了这种应力状态向第二应力状态的改变，从而引起了位移等现象，这样的话对地下管道等地下设施和其他建筑物等造成了一定的影响，会使相邻近的建筑物发生开裂甚至倾斜的情况，还会使地下管道发生变形等。严格控制施工现象，安全施工事关大局。

4 深基坑开挖的防治措施 4．1 压密灌浆加固方法

压密灌浆的加固方法主要就是利用浓浆置换和压密土这一方法。先采用注浆法加固土体，待到土体容重增大后，孔隙比减小后，就会发现土体抗剪强度、压缩模量和无侧限抗压强度均有较大幅度的提高，比原先增加几倍到十几倍。采取此种措施后，筑物在很短时间内即有所回升，不均匀沉降相对减小，而且原有构（建）筑物的斜拉张裂缝和构（建）筑物顶部的横张裂缝均有不同程度的弥合，满足了用户的要求。一般而言采取的措施顺序如下：

(1)加固部位。根据经验，降水影响范围为60m，开挖影响范围约为48m，并且当构（建）筑物的基础在垂直于基坑开挖边缘这一方向上的刚度较弱时，构（建）筑物的水平拉伸将成为构（建）筑物损坏的主要原因，故靠基坑一侧出现多处裂缝。加固土层为杂填土层。

(2)加固顺序。从外围开始给杂填土层注浆，深度接近基坑开挖深度。

(3)注浆材料。选用普通硅酸盐水泥。注浆压力：浅部注浆终压为500—l000kpa，深部终压为1600—2000kpa。

(4)扩散半径尺值可根据理论公式计算，有效影响半径工程依据现场灌浆试验结合工程经验确定。

(5)注浆孔的布置：注浆孔分两排，第一排垂直孔，第二排倾斜孔，斜孔紧贴构（建）筑物基础施工。首先施工垂直孔，注入浆液在地层中形成一道垂直幕墙，以阻止地基土土体的侧向变形及斜孔浆液外侧渗流，再通过倾斜注浆孔向地基下层注入浆液，以改善地基土力学性能指标。

(6)注浆量及水灰比：根据现场试验，水灰比定为l：l，渗入适量水玻璃(3％)；注浆量可由公式推算：q=1000 。其中q 是注浆量(l)；v 是土体积(m3)；是土的孔隙率；k 是经验系数(0.3—0.5)取0.5。施工中确保每米注入水泥量不小于80kg。 4.2 采取防护措施

加固固然重要，但是在实施过程中的采取一些减少地表沉降的措施更有现实性。根据实践经验，采取分层分段开挖，地下连续结构等效果比较明显。值得注意的是基坑施工时间不宜过长。整体施工粗精得力，工程才能够顺利完工。 4.3 确定降水井数量

降水量的多少势必会对深坑基坑产生分裂等影响，要及时根据

各个地层的情况，实施有效的降水方法，以及建立可行的降水井，保证深基坑的稳定性。 5 结束语

(1)基坑的开挖与土地之间有着必然的联系，若要保证土体的形状以及保证土体的稳定性，就必需要进行适宜的基坑支护设计。 (2)基坑周边构（建）筑物沉降实测数据收集是很重要的工作，它为合理的基坑支护设计及准确的预测分析周边构（建）筑沉降提供了数值依据。

(3)影响基坑周边构（建）筑沉降的原因多种多样，如支护桩布置情况、距基坑距离、时间效应、压密注浆等。基坑支护设计中一定要合理把握，以期达到更好的支护效果。 参考文献

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[2]周志创.南京快速内环东线隧道工程基坑支护方案设计研究与现场监测分析[m].南京:中国人民解放军理工大学,2006. [3]孙家齐.工程地质[m].武汉:武汉工业大学出版社,2000.