探讨高层建筑深基坑环境事故及技术防范

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【摘 要】在深基坑工程施工阶段，施工人员除了确保自身及建筑安全，还应将环境的影响也减少到最低。虽然施工单位并不十分强调环境事故及技术防范问题，但是在具体施工中由于以往的经验释然，很多深基坑环境保护都潜移默化地应用到工程中来，例如，选用刚度大的围护结构，地基加固和坑外加固对基坑近旁建筑物基础。它们的主要的作用机理是减少基坑开挖影响，提高周围环境的抗变形能力和切断影响途径。本文结合了深基坑工程的相关特点，从几个角度论述了高层建筑深基坑环境事故及技术防范措施，希望能给同行带来一点助益。

【关键词】深基坑；高层建筑；环境事故；技术防范

一、高层建筑深基坑支护工程的特点

1.1　建设越来越困难

为了节约土地，应充分利用基地面积，地下建筑一般是基地面积的90％，并接近相邻的建筑。地下开挖深度越来越深。深基坑工程不应该仅仅局限于现在之局面，还应该向长达100米的长度和宽度方向发展。

1.2　施工条件越来越差

如今的高层建筑深基坑施工大多集中在城市地区，这些地区的建筑密度大、人口密度大、交通拥堵，有的深基坑施工场地甚至十分狭窄；

1.3　对周围环境越来越严重的影响

基坑工程包括挡土、支护、防水、降水、挖掘等环节，它们之间联系密切，其中任何一个环节发生故障，都有可能导致的基坑周围发生的环境问题。特别是在在软土、高水位深基坑开挖的复杂条件下，很容易产生土滑移、基坑不稳定现象、桩移、升沉、支护结构故障、严重的漏水、流土等病害。这些事故占总数一般工程的20％左右，甚至有些地方高达30％，对周围的建筑物、管道的安全都构成了威胁，并造成了严重的环境问题。

二、深基坑支护中的典型环境事故

在深基坑开挖所造成的环境事故的主要方面有：基坑降水引起地面沉降；建筑物的不均匀沉降、断桩；坑壁土流和冻胀引起的地面沉降；基坑支护结构；倒塌的整个支撑结构的整体滑落失稳“坠脚”；围护结构土钉墙支护变形；土体滑坡等等。因此，针对深基坑施工现场存在的各类环境问题，施工单位要协调各个参建单位，做好深基坑支护的施工工作，采取各种措施保证施工技术以及施工人员的生命财产安全。这就需要施工人员在工程实践中谨慎处理问题，落实实施要点，为我国基坑工程安全、文明、环境等相关领域做出贡献。

三、在深基坑开挖的环境事故预防

目前对基坑周围的环境保护，已积累了许多经验，例如选用刚度大的围护结构，进行基坑内外的地基加固以提高土体抗变形能力，对基坑近旁的建筑物和构筑物进行基础加固或地基处理，在基坑及建筑物之间设置隔断桩或隔断墙以及注浆保护等。尽管对基坑周围环境的保护方法千差万别，但根据其作用的机理来看不外乎以下三大类，即减小基坑开挖的影响，提高周围环境的抗变形能力和切断影响途径。

3.1　深基坑支护加固方法

1）施工中采取的主要变形控制技术为考虑时空效应的支撑与开挖技术，制定适宜的基坑开挖与支撑施工参数。2）连续墙趾注浆、连续墙竖向沉降的控制。连续墙顶部做一道现浇钢筋混凝土圈梁，通过一个单一的连续墙梁连接成一个整体。3）加强深基坑围护结构的强度和刚度。4）在被动区地基加固被动区的土壤中，如注浆加固，带网格状水泥搅拌桩加固等。5）深基坑支护，采用自顶向下的建设。这种逆作法施工导致的墙体变形、地面沉降与明挖法相比，可以避免60％的其他环境保护问题。

3.2　深基坑周围建筑物的加固方法

3.2.1　基础托换法

通常基础托换法的施工工艺有两种：①将拟托换的基础上的荷载传递到桩（或沉井）上。设置桩的方法有：千斤顶压入法、打入法及钻孔灌注法等。桩可能是粗直径的，定向排列的群桩，也可能是细直径的、不定向排列的树根桩。②从原结构物基底向下挖坑达到合适的地基持力层，然后用混凝土填充形成墩，使荷载传给墩；或者将基础扩大，以减小基底压力。这些方法适用于地下水位以上的基础。我们知道，在建筑基础加固，无论是现浇桩，还是树根桩、锚杆静压桩都具备一定的建筑负荷的深度和较大的刚度，这样就可以尽可能地减少地基沉降幅度，给建筑深基坑的环境安全积极作用。

3.2.2　直注浆加固建筑地基基础

该方法在原有的基础上，注入适当的灌浆材料，通过填充孔的加固土体，控制建设造成土壤松动，塌陷和变形的地基不均匀沉降，使地面建筑物遭受破坏的可能性大大降低。灌浆方法适用于保护的多层建筑独立或条形基础，通过直注浆加固，我们可以将独立基础、条形基础用浇筑的钢筋混凝土变成筏形基础，并在基底预留灌浆机械，以确保在挖掘过程中，根据倾斜和沉降监测值，并对基坑底部及时使用适量的双液分层快速快凝注浆，以调整不均匀沉降的压力和流量。

3.2.3　建筑物加固

加强建筑物结构的刚度，以适应地面沉降所造成的变形。

3.3去除影响源法

所谓的去除影响源方法，主要是通过两种方法跟踪补偿方法和分区法。

3.3.1跟踪补偿方法

跟踪补偿法与要保护建筑物的形式、基坑与建筑物的相对位置有关，一般在基坑与所要保护的建筑物之间布置1排（也可2排），距基坑围护结构2～3m，孔距根据支撑情况调整，一般为2～4m。布孔范围为建筑物两侧各　10m　左右的区域，即基坑开挖影响显著区域。每层注浆为该层支撑到上层支撑之间的深度，对最下道支撑下面土体开挖后注浆与否，可根据受保护建筑物的等级及开挖土体的深度大小决定。跟踪补偿方法是使用变形的保持结构和该建筑物的位置的时间差相应的变形，基坑的变形被传递到前者的建筑物，由于变形的保持结构的土壤灌浆，从而有效地降低了地层位移，以达到环保的目的。

3.3.2　综合方法

深基坑的具体情况和监测信息反馈，综合运用上述三种方法综合方法的基础上。值得注意的是，就目前的趋势来看，深基坑开挖中的环境保护方法中包括了消极和积极的保护法。消极保护方法是事先对基础和加固或加密集的支持，开挖后的安全性达到了相当高的程度，以保护环境。这种方法具有高安全性的优点，施工监控水平是比较低的，但时间长、成本高。实证法是在基坑支护结构和准确的预测基坑地层位移，精心施工，基坑及其周边环境的安全保护和监测的基础上设计的，虽然在设计和建设水平较高，但与消极保护的方法，可以大大节约建设成本，缩短工期的项目。

3.3.3　分区方法

基坑支护施工中，应安排在建筑和建筑附近（或结构）之间的隔墙，以减少土体水平位移和沉降，避免施工导致的建筑物（或结构）的伤害。隔断墙墙体可由钢板桩、地下连续墙、树根桩、深层搅拌桩和对地层进行注浆加固等构成，承受由基坑工程施工引起的侧向土压力和由地基差异沉降产生的负摩阻力，减少建筑物一侧的土体变形。

四、结束语

我国现代经济建设现在处于快速发展时期，土木建筑行业也是蓬勃发展，一些高深基础设施建设和大型房建工程亦是层出不穷，众所周知土木建筑的主要材料是混凝土材料，而在高层建筑深基坑建设中，环境保护问题更是受到社会广泛关注的问题，随着新型技术的发展与应用，这给深基坑环境保护产生了一些新问题，以上只是对深基坑环境事故以及技术防范措施进行了归纳，还有如施工管理上的措施也是保证良好工程环境的方法。可以看到，如果我们采取合适的技术防范措施，高层建筑深基坑环境事故是完全有可能减少降低的。

参考文献：

[1]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.

[2]赵锡宏，陈志明，胡中雄.　等高层建筑深基坑围护工程实践与分析［M］.　上海：同济大学出版社，1996.

[3]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.