探討高層建筑深基坑環境事故及技術防范

【摘 要】在深基坑工程施工階段，施工人員除了確保自身及建筑安全，還應將環境的影響也減少到最低。雖然施工單位并不十分強調環境事故及技術防范問題，但是在具體施工中由于以往的經驗釋然，很多深基坑環境保護都潛移默化地應用到工程中來，例如，選用剛度大的圍護結構，地基加固和坑外加固對基坑近旁建筑物基礎。它們的主要的作用機理是減少基坑開挖影響，提高周圍環境的抗變形能力和切斷影響途徑。本文結合了深基坑工程的相關特點，從幾個角度論述了高層建筑深基坑環境事故及技術防范措施，希望能給同行帶來一點助益。

【關鍵詞】深基坑；高層建筑；環境事故；技術防范

一、高層建筑深基坑支護工程的特點

1.1 建設越來越困難

為了節約土地，應充分利用基地面積，地下建筑一般是基地面積的90％，并接近相鄰的建筑。地下開挖深度越來越深。深基坑工程不應該僅僅局限于現在之局面，還應該向長達100米的長度和寬度方向發展。

1.2 施工條件越來越差

如今的高層建筑深基坑施工大多集中在城市地區，這些地區的建筑密度大、人口密度大、交通擁堵，有的深基坑施工場地甚至十分狹窄；

1.3 對周圍環境越來越嚴重的影響

基坑工程包括擋土、支護、防水、降水、挖掘等環節，它們之間聯系密切，其中任何一個環節發生故障，都有可能導致的基坑周圍發生的環境問題。特別是在在軟土、高水位深基坑開挖的復雜條件下，很容易產生土滑移、基坑不穩定現象、樁體位移、升沉、支護結構故障、嚴重的漏水、流土等病害。這些事故占總數一般工程的20％左右，甚至有些地方高達30％，對周圍的建筑物、管道的安全都構成了威脅，并造成了嚴重的環境問題。

二、深基坑支護中的典型環境事故

在深基坑開挖所造成的環境事故的主要方面有：基坑降水引起地面沉降；建筑物的不均勻沉降、斷樁；坑壁土流和凍脹引起的地面沉降；基坑支護結構；倒塌的整個支撐結構的整體滑落失穩“墜腳”；圍護結構土釘墻支護變形；土體滑坡等等。因此，針對深基坑施工現場存在的各類環境問題，施工單位要協調各個參建單位，做好深基坑支護的施工工作，采取各種措施保證施工技術以及施工人員的生命財產安全。這就需要施工人員在工程實踐中謹慎處理問題，落實實施要點，為我國基坑工程安全、文明、環境等相關領域做出貢獻。

三、在深基坑開挖的環境事故預防

目前對基坑周圍的環境保護，已積累了許多經驗，例如選用剛度大的圍護結構，進行基坑內外的地基加固以提高土體抗變形能力，對基坑近旁的建筑物和構筑物進行基礎加固或地基處理，在基坑及建筑物之間設置隔斷樁或隔斷墻以及注漿保護等。盡管對基坑周圍環境的保護方法千差萬別，但根據其作用的機理來看不外乎以下三大類，即減小基坑開挖的影響，提高周圍環境的抗變形能力和切斷影響途徑。

3.1 深基坑支護加固方法

1）施工中采取的主要變形控制技術為考慮時空效應的支撐與開挖技術，制定適宜的基坑開挖與支撐施工參數。2）連續墻趾注漿、連續墻豎向沉降的控制。連續墻頂部做一道現澆鋼筋混凝土圈梁，通過一個單一的連續墻梁連接成一個整體。3）加強深基坑圍護結構的強度和剛度。4）在被動區地基加固被動區的土壤中，如注漿加固，帶網格狀水泥攪拌樁加固等。5）深基坑支護，采用自頂向下的建設。這種逆作法施工導致的墻體變形、地面沉降與明挖法相比，可以避免60％的其他環境保護問題。

3.2 深基坑周圍建筑物的加固方法

3.2.1 基礎托換法

通常基礎托換法的施工工藝有兩種：①將擬托換的基礎上的荷載傳遞到樁（或沉井）上。設置樁的方法有：千斤頂壓入法、打入法及鉆孔灌注法等。樁可能是粗直徑的，定向排列的群樁，也可能是細直徑的、不定向排列的樹根樁。②從原結構物基底向下挖坑達到合適的地基持力層，然后用混凝土填充形成墩，使荷載傳給墩；或者將基礎擴大，以減小基底壓力。這些方法適用于地下水位以上的基礎。我們知道，在建筑基礎加固，無論是現澆樁，還是樹根樁、錨桿靜壓樁都具備一定的建筑負荷的深度和較大的剛度，這樣就可以盡可能地減少地基沉降幅度，給建筑深基坑的環境安全積極作用。

3.2.2 直注漿加固建筑地基基礎

該方法在原有的基礎上，注入適當的灌漿材料，通過填充孔的加固土體，控制建設造成土壤松動，塌陷和變形的地基不均勻沉降，使地面建筑物遭受破壞的可能性大大降低。灌漿方法適用于保護的多層建筑獨立或條形基礎，通過直注漿加固，我們可以將獨立基礎、條形基礎用澆筑的鋼筋混凝土變成筏形基礎，并在基底預留灌漿機械，以確保在挖掘過程中，根據傾斜和沉降監測值，并對基坑底部及時使用適量的雙液分層快速快凝注漿，以調整不均勻沉降的壓力和流量。

3.2.3 建筑物加固

加強建筑物結構的剛度，以適應地面沉降所造成的變形。

3.3去除影響源法

所謂的去除影響源方法，主要是通過兩種方法跟蹤補償方法和分區法。

3.3.1跟蹤補償方法

跟蹤補償法與要保護建筑物的形式、基坑與建筑物的相對位置有關，一般在基坑與所要保護的建筑物之間布置1排（也可2排），距基坑圍護結構2～3m，孔距根據支撐情況調整，一般為2～4m。布孔范圍為建筑物兩側各 10m 左右的區域，即基坑開挖影響顯著區域。每層注漿為該層支撐到上層支撐之間的深度，對最下道支撐下面土體開挖后注漿與否，可根據受保護建筑物的等級及開挖土體的深度大小決定。跟蹤補償方法是使用變形的保持結構和該建筑物的位置的時間差相應的變形，基坑的變形被傳遞到前者的建筑物，由于變形的保持結構的土壤灌漿，從而有效地降低了地層位移，以達到環保的目的。

3.3.2 綜合方法

深基坑的具體情況和監測信息反饋，綜合運用上述三種方法綜合方法的基礎上。值得注意的是，就目前的趨勢來看，深基坑開挖中的環境保護方法中包括了消極和積極的保護法。消極保護方法是事先對基礎和加固或加密集的支持，開挖后的安全性達到了相當高的程度，以保護環境。這種方法具有高安全性的優點，施工監控水平是比較低的，但時間長、成本高。實證法是在基坑支護結構和準確的預測基坑地層位移，精心施工，基坑及其周邊環境的安全保護和監測的基礎上設計的，雖然在設計和建設水平較高，但與消極保護的方法，可以大大節約建設成本，縮短工期的項目。

3.3.3 分區方法

基坑支護施工中，應安排在建筑和建筑附近（或結構）之間的隔墻，以減少土體水平位移和沉降，避免施工導致的建筑物（或結構）的傷害。隔斷墻墻體可由鋼板樁、地下連續墻、樹根樁、深層攪拌樁和對地層進行注漿加固等構成，承受由基坑工程施工引起的側向土壓力和由地基差異沉降產生的負摩阻力，減少建筑物一側的土體變形。

四、結束語

我國現代經濟建設現在處于快速發展時期，土木建筑行業也是蓬勃發展，一些高深基礎設施建設和大型房建工程亦是層出不窮，眾所周知土木建筑的主要材料是混凝土材料，而在高層建筑深基坑建設中，環境保護問題更是受到社會廣泛關注的問題，隨著新型技術的發展與應用，這給深基坑環境保護產生了一些新問題，以上只是對深基坑環境事故以及技術防范措施進行了歸納，還有如施工管理上的措施也是保證良好工程環境的方法。可以看到，如果我們采取合適的技術防范措施，高層建筑深基坑環境事故是完全有可能減少降低的。

參考文獻：

[1]唐業清，李啟民. 崔江余. 基礎工程事故分析與處理［M］. 北京：中國建筑工業出版社，1999.

[2]趙錫宏，陳志明，胡中雄. 等高層建筑深基坑圍護工程實踐與分析［M］. 上海：同濟大學出版社，1996.

[3]曾憲明，林潤德. 易平基坑與邊坡事故警示錄［M］. 北京：中國建筑工業出版社，1999.