郭 賽

中鐵三局集團第四工程有限公司

基坑開挖對周圍環(huán)境的影響分析

郭 賽

中鐵三局集團第四工程有限公司

地鐵車站深基坑工程大都位于城市鬧區(qū)，周邊環(huán)境復(fù)雜多樣，地下管線縱橫交錯，車輛、人流往來不息，再加上施工場地狹窄，這就給施工帶來了極大的困難。土方開挖的過程中容易引起土體變形，如果不能很好的控制會對周邊環(huán)境造成極壞的影響。因此在深基坑施工過程需要嚴格控制好深基坑對周圍環(huán)境的影響。本文結(jié)合沈陽地鐵十號線北大營街站地鐵車站深基坑工程為例進行分析，并參照現(xiàn)場施工情況和監(jiān)測數(shù)據(jù)，對地鐵基坑建設(shè)對周圍環(huán)境的影響進行分析討論，提出了相應(yīng)的控制技術(shù)。

地鐵車站；深基坑；監(jiān)測數(shù)據(jù)

0 前言

近年來，隨著經(jīng)濟快速發(fā)展，大量基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，城市內(nèi)可用建設(shè)面積越來越少，地下空間成為城市建設(shè)的發(fā)展方向，深基坑工程也越來越普遍。深基坑工程往往坐落人口密集地區(qū)，地狹人稠，同時還有大量建筑物和重要管線的存在，在施工過程中必須嚴格保證基坑的穩(wěn)定和變形。地鐵深基坑建設(shè)對周圍環(huán)境的影響，主要是深基坑開挖和降水過程中破壞了土體自然平衡狀態(tài)，引起土體變形，從而引起周圍建、構(gòu)筑物及地下重要管線的變形等。

1 工程實例

1.1 工程概況

北大營街站為地鐵四號線與十號線的換乘站，位于北海街與合作街路口以西；北海街道路紅線寬60m，合作街道路紅線寬30m。北海街路中設(shè)有高架橋，北海街與合作街路口為斜向相交，路口東南角為沈陽市大東區(qū)城市管理局第六環(huán)境衛(wèi)生管理所，南側(cè)為高層住宅小區(qū)思和苑，西南角為小區(qū)北海嘉園，西北角為沈陽市第十人民醫(yī)院市胸科醫(yī)院，北側(cè)為合作新村，建筑未退后道路紅線，站點周邊以居民區(qū)為主，人、車流均較密集。

1.2 工程地質(zhì)條件

沈陽地區(qū)地貌上屬于渾河沖洪積扇，地勢平坦，市內(nèi)最高處是東部的大東區(qū)，海拔65m，最低處是西部的鐵西區(qū)，海拔36m，平均海拔約50m，地勢由東向西緩慢傾斜。本站位于沖洪積扇中部，沉積的地層顆粒粗，分布連續(xù)，局部地段上覆粘性土層。本站范圍內(nèi)的地下水賦存于圓礫、礫砂等土層中，按埋藏條件劃分，屬第四系孔隙潛水。穩(wěn)定水位埋深約為6.8m~7.6m，相當于水位標高40.24m~41.51m，含水層厚度約30.4m。

2 對周圍環(huán)境的影響

2.1 地鐵深基坑對周邊建筑的影響

地鐵深基坑一般位于城市主干道上，建、構(gòu)筑物密集，基坑施工場地狹小，另外有重要的建、構(gòu)筑物等需要保護，所以在深基坑施工過程中需要對周邊建筑物進行持續(xù)的監(jiān)測。另外還需要對基坑進行及時的支護，同時在臨近建筑物的位置還要采取加固措施，以保證建筑物的安全。由于深基坑開挖是對原狀土體的擾動和破壞過程，會使坑內(nèi)土體產(chǎn)生回彈現(xiàn)象，同時基坑降水會使土層產(chǎn)生固結(jié)沉降，造成建筑物下方的土體發(fā)生沉降變形。在本換乘站施工過程中，距離基坑最近的是位于北海街與合作街交叉路口東南角32號五層住宅樓。為了保證施工安全，我們首先對住宅樓基礎(chǔ)進行加固，同時在施工的過程中，對建筑物的沉降、水平位移和地下水位進行持續(xù)的監(jiān)測。由圖1可知，建筑物沉降最大值為6.89mm，在可控范圍之內(nèi)。

2.2 深基坑對地下管線的影響

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，城市地下管線錯綜復(fù)雜，在基坑場地周圍可能存在各式各樣的地下管線，如果遭到破壞就會嚴重影響到人民的正常生活，因此深基坑在開挖之前就必需對基坑周圍的的地下管線進行防護。由于在深基坑施工時土體的受力狀態(tài)會發(fā)生變化，降水過程也會引起基坑周圍土體沉降，加之車輛行人頻繁出入，這將導(dǎo)致基坑周圍影響范圍內(nèi)的地下管線會隨之變形、破壞。北海街換乘站深基坑周圍地下管道復(fù)雜，存在許多不同類型的地下管線。這使得施工變得更加困難。因此在深基坑開挖施工過程中必需注意安全，同時對其進行監(jiān)測。如果發(fā)現(xiàn)地下管線受到影響較大，立即采取應(yīng)對措施，改移地下管線的位置。由圖2可以看出： 隨著基坑的開挖，管線開始沉降，其中地下管線最大沉降值為 7.05 mm，且達到最大值后，管線沉降趨于穩(wěn)定，并伴有上升的趨勢。

圖1 32號樓沉降曲線

圖2 地下管線沉降曲線

3 控制措施

在深基坑開挖之前，需要對水文地質(zhì)條件進行調(diào)查研究，了解土體的基本特特征及其各項參數(shù)，為每個環(huán)節(jié)的處理措施提供可靠依據(jù)。對周圍地理環(huán)境要認真調(diào)查，對于建、構(gòu)筑物、地下管線等重要基礎(chǔ)設(shè)施進行提前預(yù)測并進行加固處理，尤其是離基坑比較近且危險的建、構(gòu)筑物要采取超前預(yù)注漿等加固措施。對深基坑開挖全過程進行適時監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行實時調(diào)整、優(yōu)化施工工藝。做好明水疏排以及暗水降排措施，嚴格控制降水過程。深基坑工程不可避免的會出現(xiàn)一些意外的情況，因此要預(yù)先估計危險源的存在，并提前制定解決方案。

4 總結(jié)

深基坑施工變形的原因主要有以下兩個方面： 一是在基坑開挖之前，一般需要采取相應(yīng)的降水措施。而地下水位的降低往往會引起地表沉降。這樣在深基坑開挖影響范圍之內(nèi)的建、構(gòu)筑物、管線等都因此產(chǎn)生不均勻沉降，引起裂縫、傾斜甚至倒塌，影響到各項工程和設(shè)施的正常使用和安全。二是在深基坑掘進工程中，土體原始狀態(tài)被擾動破壞，破壞土體結(jié)構(gòu)的初始應(yīng)力狀態(tài)，土體內(nèi)部的應(yīng)力場發(fā)生變化，進而引起地表沉降和橫向移動，對周圍環(huán)境造成不良的影響。

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