淺析地基基礎工程技術與環境問題

文｜山西遠通地質工程有限公司 任艷軍

近年來，我國經濟建設發展很快，地基基礎工程技術相比之前有了顯著進步。但是在地基基礎工程技術發展的同時，對環境也產生了一定的不良影響，給工程建設帶來了巨大損失，這是得不償失的。因此，加強地基基礎工程技術研發，充分應用先進的技術手段減少對環境的污染，對于保護環境，促進地基基礎工程與環境的協調發展有著重要的意義。

一、地基基礎工程技術與環境問題

當前，我國存著在多種多樣的環境問題，這些環境問題的影響范圍與解決方法差異很大。比如水源污染、大氣污染、地面下沉、土壤污染以及早噪音污染等，都是人們日常生活中較為常見的環境問題。因為這些環境問題會給人們工作造成的不利影響，因此日益受到群眾的重視與關心，同時也要加大相關資金的投入力度，這樣才能有效解決環境問題。但是人們卻很少關注施工工程對環境的不利影響。尤其需要注意的是，在最近十多年時間里，巖土工程師既要考慮工程技術方面的問題，也要考慮環境因素對工程的制約。在地基基礎工程中，比如地基處理、基坑工程施工以及擠土樁等，都會在施工過程中對周圍環境產生不利影響，并且極易造成工程事故，為工程建設和國家財產帶來不可估量的損失，嚴重威脅社會的和諧穩定發展。對于這類問題，不僅僅是環境工程師的責任，也需要巖土工程師加入進來。因此，如何在確保工程安全的前提下，加強對環境的保護，是擺在廣大巖土工程師面前的難點問題。

二、地基處理技術與環境問題

地基處理技術因為能夠改善地基工程性質，所以越來越受到廣泛應用，并取得了較好的經濟及工程效益。在保護環境的過程中，地基處理技術發揮著重要作用，也就是將地基處理技術的某些特點充分用于改善環境之中。目前，對于地基處理技術的運用，在改善環境方面十分顯著，主要有下面六點：一是地基污染治理；二是解決水源污染；三是提高固體廢棄物利用率；四是控制地基變形；五是降低噪音及振動造成的環境問題；六是解決臭氣散發問題。

三、基坑施工造成的環境問題

基坑工程是一種有著較強綜合性的技術，它和基坑穩定、施工管理、施工開挖、工程地質勘察、降水、結構設計等有著緊密的聯系。地面下沉、邊坡變形、坑底隆起、支擋結構變形以及涌砂、流砂等是在基坑施工過程中常見的環境巖土工程地質問題。不正確的基坑開挖方法，會導致邊坡出現嚴重變形，并因為土體回彈作用，坑底土體將變得松弛，而坑底土在其影響之下，會產生向上隆起現象。而基坑降水措施不當，會產生涌砂，地表會因此下沉；支護結構被破壞，會對地質造成不利影響，地質環境也會變得惡劣，尤其是在支護結構被破壞后，基坑邊坡會變得不穩，從而進一步造成地表下沉，建筑出現不同程度的開裂現象，嚴重者會發生倒塌。基坑如果是砂性地層，一旦出現嚴重的涌砂，就會降低邊坡的穩定性。從上訴幾點可以看出，基坑工程是一個十分系統的工程，在基坑開挖過程中出現的各種環境巖土工程問題都是存在一定的聯系的。

（一）基坑開挖與降水造成的環境問題

基坑開挖中的地質工程問題往往都比較復雜，不僅有著基坑穩定性與強度上的問題，并且在基坑開挖過程中，因為基坑遭到破壞，地表出現嚴重下沉現象，會給地質環境帶來惡劣的影響。通常情況下，如果出現這類現象，其影響是深遠的、廣泛的，甚至超過事故本質對工程造成的影響。不管哪種基坑工程，開其開挖時都必定會遭遇水土環境問題，即環境巖土工程地質問題。在基坑開挖過程中產生的環境巖土工程地質問題，會對社會環境帶來嚴重的影響，有著深遠而巨大的危害。

在基坑施工中，利用井點降水措施，能夠有效控制地下水位，讓基坑土體更加穩定，增強邊坡穩定性，開挖也更加方便。除此之外，基坑出現降水，是由于水位下降導致地表下沉，從而在一定范圍內產生地表沉降變形區，在這個范圍內的所有建筑、道路以及管網設施都會出現不同程度的開裂現象，整個工程的安全性就會降低。因地下水降低導致的環境問題有：一是地下水位降低造成地表下降；二是地下水滲透破壞造成基坑坍塌；三是基坑涌砂造成基土斷裂；四是造成周圍建筑有下沉現象出現。而基坑施工開挖時為環境帶來的影響，是基坑開挖與環境一起作用的結果。目前，在我國很多城市中，基坑開挖帶來的環境問題是地質環境問題中的重要內容，同時也是我國當前需要重點解決的環境問題之一。

（二）支護結構破壞與環境問題

一直以來，地下連續墻都是被廣泛運用的基坑支護技術。對環境影響小、可自由調節墻體長度、能逆作法施工、極適應地層結構、支護結構抗彎剛度強以及較強防滲透性能是地下連續墻的主要優點。雖然這樣，在實際中仍然會產生很多安全問題，支護結構破壞與環境問題主要包括以下三點：一是支護結構被破壞后，就會降低邊坡的穩定性；二是支護結構被破壞后，就會對四周建筑環境的影響。支護結構變形與位移造成環境問題的原因：一是卸載基坑基土后，改變了基坑底部原有的應力狀態，基坑開挖中，土體自重壓力不斷減小，在土體彈性效應作用下，基坑底部會出現隆起，而基坑中部隆起程度最大，當基坑開挖停止后，彈性隆起也隨之停止，體外土體一般不會移動到坑內。當增加了開挖深度之后，由于出現地面超載及坑內外高差加載，導致圍護墻外部土體移動到了坑內，造成坑底出現朝上的塑性變形，其隆起狀態為中部小兩側大；二是基坑四周出現大面積的塑性區，并導致地表下降；三是基坑底部長時間被暴露，并且基坑內出現積水，粘性土在吸收大量水后，體積不斷膨脹，降低了抗剪強度，增大了回彈變形。另外，因為粘性土具有流變性特點，墻外土體在坑內的位移及墻體被動壓力區的土體位移會增加，地表下降程度將提高；四是錨桿抗拔力較弱、支撐物被破壞、錨座連接不牢固以及拉桿斷裂等，都會影響支護結構的支撐力，如果其穩定性降低，就會導致地基土不再維持之前的強度。只要地基基礎工程出現上述現象，會導致基坑支護結構受到極大破壞，甚至發生倒塌現象。這樣既拖延工期，也浪費很多搶救資金，更嚴重者還會造成人員傷亡。整個工程會遭受極大經濟損失，并且也會給社會帶來十分惡劣的影響。因此，基坑工程是巖土工程中的一個重難點，與減少事故發生、提高工程質量密切相關。

四、樁基施工與環境問題

在樁基施工過程中，會對周圍土體造成較為劇烈的震動，同時從震動的方向上看，是水平方向與垂直方向是共同進行的。有些地基土體振動頻率不高，更容易感受到垂直方向的振動，并且垂直振動相比于水平振動，其危害性是巨大的。在震動過程中，會以應力波的形式將其擴散傳播到更遠范圍，導致沉樁及其四周基土發生豎向與水平方向的位移，所以會對四周的建筑帶來影響。另外，打樁震動也會產生強烈的噪音，對人們的身心健康十分不利。打樁施工對四周環境造成的影響為：一是樁和土體發生位移與變形，破壞了土體之前維持的平衡狀態，會對地下管線等地下設施及四周建筑產生不利影響；二是在邊坡及其四周打樁過程中，會對環境產生影響；三是基坑開挖和打樁之間的影響；四是樁周土和單樁擠土效應的擾動；五是單樁承載力和土的在固結隨時間而不斷增加。

五、結語

總之，環境問題是我國存在的重要問題之一。近年來我國環境變化很大，工程活動是其中不可忽視的重要因素。隨著我國城市化進程不斷加速，地鐵、建筑、隧道以及道路交通等工程建設發展也很快，但是其中的環境問題也越來越凸顯。因此，要加強技術的研發、在各類地基基礎工程中應用新技術、新材料。同時，在工程開發中尤其要考慮到是否會影響環境，協調好工程開發與環境間的關系，做好防范措施，這樣才能讓環境問題得到有效解決。