某建筑物建設中的環境巖土效應★

李 佳 徐 勁 李 飛

(1.南京工業大學土木工程學院，江蘇 南京 211816； 2.鹽城工學院土木工程學院，江蘇 鹽城 224051)

1 工程概況

南通鐘聯財富中心項目位于南通市崇川區，總建筑面積80 000 m2，其中地上面積48 000 m2；地下面積32 000 m2。擬采用筏板基礎或筏板加抗拔樁。工程基坑為地下2層，地下室埋深約為±0.00以下10.10 m。北側臨近南通鐘秀供電營業廳約6.0 m，南側臨近中新一路約5.0 m。

2 工程地質概況

根據勘探結果,在鉆孔深度45.45 m內的地基土根據土的成因和物理力學性質的差異，將本次開挖層的土層分布自上而下分述如下：

①-1層素填土：灰色，表層為地坪、人工后期堆填和明溝(塘)回填物，下部為以粉土為主的素土。層厚0.50 m～2.80 m，層底標高為0.35 m～3.58 m。

①-2層淤泥質粘土：灰黑色。主要由淤泥質土、粉質粘土、和浮泥組成，流塑。層厚0.30 m～1.80 m，層底標高為-0.77 m～1.72 m。此層土主要分布于明(暗)溝(塘)底部。

②層粉質粘土夾粉土：灰、灰黃色，含云母。粉質粘土軟塑；中等密實，含云母碎片，局部夾粘性土，干強度低，韌性低，屬中壓縮性土層。層厚為0.40 m～2.70 m，層底標高為-0.19 m～2.48 m。

③-1層粉土夾粉質粘土：灰色，含云母。粉土稍密，可塑，無光澤，干強度和韌度較低；粉質粘土軟塑，稍有光澤，干強度中等，韌性中等。屬中壓縮性土層。層厚1.30 m～3.50 m，層底標高為-2.04 m～0.38 m。此層土局部分布。

③-2層粉土夾粉砂：灰色，含云母。粉土中密，無光澤，干強度低；粉砂稍密～中密，飽和，主要礦物成分為石英和長石。屬中壓縮性土層。層厚為0.60 m～4.10 m，層底標高為-3.95 m～0.33 m。

3 水文地質概況

3.1 淺部潛水

基坑地下水位于地下2.50 m，穩定地下水位標高為2.60 m。根據當地歷年水文地質資料，場地最高地下水位標高約3.60 m，最高地下水位標高約為3.40 m，最低地下水位標高約為1.40 m，水位年變化幅度約為2.00 m。

3.2 承壓水

場地內承壓水貯存于中部的粉砂夾砂質粉土，主要接受側向徑流補給及越流補給。根據地區經驗，承壓水位水頭一般為-3.0 m左右，由于地下室挖深(約8.7 m)，該層承壓水對地下車庫施工影響一般，設計時需進行承壓水突涌，基地土體隆起的計算與評價。

建筑場地現地面高程一般為3.80 m～4.20 m，工程建成后室外地坪高程約為5.15 m，因此本工程地下水抗浮設計水位可取建成后室外地坪以下50 cm。

4 建設施工過程中的環境效應

基坑開挖深度范圍內土質較差，開挖過程中，土體將由原來的靜止土壓力狀態向被動和主動土壓力狀態轉變，基坑在開挖過程中由于對土體的擾動將導致土體原有的應力狀態發生改變引起土體的變形，基坑的圍護結構將隨土體的變形而發生應力和位移的改變，若其該變量超出警戒值，將造成基坑失穩破壞甚至影響其周圍環境。

基坑周圍由于有已建建筑物或者道路，產生的集中荷載和動荷載，會引起地表水滲透加劇，繼而引起土體變形[1]。

基坑周邊存在著大量地表水，在施工過程中需對基坑降水，使土體有效應力增加[2]，在基坑施工過程中大深度地降水，加之地表水的補給，由此產生動水壓力，促使基坑土體有效應力加大，產生土體主固結沉降[3-5]。

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以上幾個問題主要涉及以下幾個方面評價。

4.1 地基基礎方案分析與評價

1)天然地基基礎方案。

本工程擬采用筏板基礎或筏板加抗拔樁，選用天然地基方案，基底標高和持力層的選擇見表1。

表1 基底標高和持力層的選擇

2)鉆孔灌注樁基礎方案。

本工程采用粉砂與粉質粘土互層作鉆孔灌注樁的樁端持力層，單樁承載力估算根據:

QUK=QSK+QPK=u∑qsikli+qPKAP進行估算，在樁徑700 mm的情況下，23 m的鉆孔灌注樁單根豎向極限承載力標準值為3 096 kN，單根豎向極限承載力建議值為3 000 kN。

鉆孔灌注樁成樁容易，無噪聲污染，因此本工程采用鉆孔灌注樁基礎是可行的，如采用灌注樁，由于場地內存在較多砂性土層，施工過程中有時可能產生縮孔及孔壁坍塌現象，因此需采用具有合適比重、粘滯度、沉淀量、造膜性的護壁泥漿，鉆孔成孔后，還需根據孔底沉渣的性質采用合適的沉渣處理方法，并在沉渣處理結束后檢查處理效果，以確保施工質量。

3)抗拔樁樁基礎方案。

4)基坑抗突涌驗算。

本工程淺層地下水為孔隙潛水?；臃秶鷥韧翆訚B透性一般，基坑坑壁、坑底主要為粉質粘土夾粘質粉土和粉砂夾砂質粉土，地下水為孔隙潛水類型，地下水位埋深淺，水量較豐富，基坑開挖時，宜采用井點或深井降水措施，否則易形成潛蝕、流砂現象。基坑在開挖過程中滲流穩定性驗算考慮的是上覆土層的重度與承壓含水層的浮托力的平衡，要使其不發生突涌就必須滿足基坑的上覆土重大于承壓水的浮托力即：

H·γS≥FS·γW·h。

其中，H為基坑底至承壓含水層頂板的間距；γS為基坑底至承壓含水層頂板間的土的加權平均重,kN/m3;h為承壓水水頭高度；γW為水的重度；FS為安全系數。

Pcr/Pw=[(8.7-3)×17]/[(8.7+0.4)×10]=1。

由以上驗算可知，在基坑開挖工程中會出現下部承壓水的浮托力與上覆土壓力相等，按建筑規范要求安全系數要大于1.1，需要布置降壓井。

4.2 鐘聯財富中心與地下室差異沉降分析

本工程與地下室存在高低層差異沉降，可通過采取沿高層周邊設置后澆帶的措施，主體施工完成可實現60%的沉降，加上沉降的連續性和漸變性，待澆筑后澆帶時二者之間的沉降差可得到一定的控制。

1)地基均勻性評價。

本工程項目采用天然地基時，本次勘察范圍內擬建建筑單體位置基礎以下主要持力層土層的坡度小于10%，同一土層厚度變化較小，土的物理力學性質相近，離散性較小，屬較均勻性地基。

2)樁基沉降估算。

采用框架結構的民用建筑的變形特征主要為相鄰柱基的沉降差，多層建筑的變形特征主要為整體傾斜。根據類似工程經驗，對于端承摩擦樁，樁基承載主要由樁側承擔，但樁端處土性對控制樁基沉降有較明顯的影響。樁基沉降估算時，樁端處應力范圍應取自重應力至自重應力加附加應力壓力段。本樁基工程壓縮層厚度約為樁端下10 m，根據預估荷載估算的高層建筑部分的地基最終沉降量約為40 mm左右。

5 城市環境巖土問題的防治

城市環境巖土工程問題，是現代社會在建設發展過程中急需解決的問題，它對本地區的可持續發展起到關鍵的引導作用[6-8]。

5.1 基坑開挖、圍護、降水方面的環境保護措施

本工程周邊環境較復雜，建議采用土井降水。建議土井井深為15 m～25 m，井間距建議取20 m～25 m，設計及施工時注意以下幾點：

1)建議已經開挖基坑的周邊，在沒有完成基礎施工前不能立即進行新項目的打樁施工，如必須打樁，應對邊坡削坡和減載，打樁采用重錘低級，間隔跳打。

2)在邊坡頂堆載或行進車輛時，必須對邊坡進行計算，控制堆載指標。

3)施工過程中需要實時監測基坑邊坡的穩定，施工時應由上至下的順序，分層開挖，不宜先切除坡角。

5.2 支護結構受力體系的環境保護措施

本工程地下室開挖位于自然地面下約8.7 m，屬于深基坑?；又饕獮榻Y構松散、直立性較差的填土和淤泥，其余土層為直立性一般的土層，且水位埋深較淺，若設計和施工不當，也會造成邊坡失穩若土方開挖過程中出現局部坑壁位移過大，坑邊出現裂隙等情況[9,10]，若發生基坑局部失穩應及時停止縱向的開挖，對失穩局部設置加密支撐，如變形發展迅速，應立即回填土方，重新設計基坑支護計劃。

6 結語

鐘聯財富中心項目在前期設計過程中分析了工程樁的施工及地基變形帶來的環境問題，提出的保護措施考慮比較周全，由于周邊環境復雜，在施工后期帶來的環境巖土問題還需要進一步觀察。保護環境和發展經濟關系到本地區可持續發展。城市地下工程中復雜的環境巖土問題更是城市化發展必須面對和解決的。因此，我們需要綜合考慮工程所處的地理環境,在實踐過程中更深層次地理解環境巖土問題的發展機制,為后續類似工程提供理論指導和實踐依據。