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摘要：随着经济的发展，城镇化进程的加快，推动了地下空间的发展。随着地下工程的迅速发展，在施工时对周边的环境影响也越来越复杂。本文就深基坑开挖对周围环境影响展开探讨。
关键词：深基坑；周边环境；数据监测
引言
基坑工程一般都位于比较复杂的环境下，地面高层建筑较多，路面负荷较大，地底市政管线错综复杂，给基坑施工带来了极大的困难。基坑开挖后周边土体暂时处于真空状态，原有的土应力不断释放扩张，造成支护结构破坏和周围道路塌陷，引起相邻建筑物地基不均匀沉降，甚至造成建筑物垮塌。因此，对基坑的设计和施工规范要求越来越严格，深基坑施工过程中首先要保证坑内的作业安全，其次要保证对周围环境的影响要在可控范围内，因此，动态监测在基坑施工中意义重大。
1建筑工程深基坑开挖施工技术
对于深基坑的开挖，首先要按照基坑工程设计来设定合理的施工数据。规范根据深基坑开挖中的分层、步骤、平衡等原则来制定开挖与支撑的顺序与相关数据。其中，最为关键的施工数据就是分层开挖层数、每一层的开挖深度等。根据预设的施工步骤与施工数据进行施工，让深基坑的开挖施工工序更加清晰明了。例如，在长条状地铁车站深基坑开挖中，要注意按照一定的规律进行分段开挖、浇筑，同时在开挖中再细分小段进行开挖与支撑。开挖与支撑同时进行，施加支撑预应力，每一小段的开挖与支撑都控制在一定范围内。又例如，在高层建筑地下室深基坑施工过程中，可以根据地下土质环境的实际情况选择不同的开挖技术。其中，分层盆式开挖技术是其中普遍使用的技术之一，该技术分层开挖，在每层开挖时先将中间部分进行处理，或首先完成指定区域的浇筑支撑，进而将支撑挡墙的土堤进行拆除，同时安装顶住挡墙的部分支撑。每一分步的开挖与支撑都需要根据深基坑具体的开挖情况来确定。具体来说，机械设备开挖方法有放坡开挖、中心岛式开挖等。中心岛式开挖需要由施工人员明确中间土墩的高度、边坡坡度以及挖土的步骤。在挖土中运用分层开挖形式，先把第一层全部挖去，然后将土墩留置于中间，将周围部分进行分层开挖。在开挖中主要使用反铲挖土机。对于面积较大的深基坑，基坑土方开挖需要分层分块进行。在开挖到一定深度时，如需要钻孔灌注桩则需要提前浇筑垫层，以利用垫层对围护墙进行支撑，避免围护墙进行变形。如深基坑开挖面积小，深度较大时，机械设备难以深入开挖，施工队伍则需要采用人工配合机械开挖的方式。
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2深基坑施工对周围环境影响分析
2.1开挖过程产生基坑周围地层移动分析
诸多研究表明；基坑开挖引起基坑周围地层移动的主要原因是坑底土体隆起和支护结构的位移，基坑变形包括围护墙体的变形、基坑周围地层移动和坑底隆起。坑底隆起是因基坑内外土面高差而形成的加载作用，和地面各种超载的作用，使支护结构外侧土体产生向基坑内移动，基坑坑底产生向上的塑性隆起，同时在基坑周围产生较大的塑性区，使基坑周围地层移动，从而诱发地表沉降。支护结构的位移是支护结构外侧受到主动土压力和基坑底部支护结构内侧受到被动土压力，不平衡土压力使支护结构产生变形和位移。支护结构的位移不仅使支护结构外侧发生地层位移，而且使支护结构外侧塑性区扩大，因而增加了支护结构外侧土体向坑内的移动和相应的坑内隆起，支护结构的位移是引起基坑周围地层移动的重要原因。
2.2深基坑开挖引起周围建筑物变形
深基坑开挖引起周围土体位移，土体位移则直接导致建筑物变形甚至破坏，当前深基坑“变形控制”的最终目的在于科学有效地保护基坑周围建筑物。影响建筑物变形的因素很复杂，主要包括基坑周围地层位移、建筑物至基坑距离、建筑物与基坑相对位置关系、建筑基础形式及埋深、建筑结构类型等5个方面。深基坑开挖引起的建筑物变形主要从定性上的变形形式、定量上的变形描述2个方面进行分析，并在此基础上，实现对建筑物变形的预测．深基坑开挖引起的建筑物变形预测是一个涉及到岩土－结构相互作用交叉领域的岩土工程难题，正逐渐引起学者们的高度重视和研究兴趣。
2.3基坑开挖过程地下水对周围环境影响分析
目前，解决地下水的方法：一是“堵”，即在支护结构上（或外侧）设置止水帷幕；二是“引”，即采用抽取地下水，降低地下水位。由于地质和技术上的原因，止水帷幕方法出现渗漏水是常有的事，从而导致基坑周围水位不同程度地下降。而降水方法更是令基坑周围水位呈水力漏斗变化。由于降水或渗漏水：一方面，坑外水位不同程度下降，使土体中的自重应力重新调整，坑外土体的有效应力增大，进而导致坑外土体出现不同程度的固结压缩沉降；另一方面，降水过程中大量细颗粒土的带出，使土体中出现孔洞，一旦土中有效应力增加，将出现较大的地面沉降。而地下水水位一般靠基坑近处较低，离基坑远处较高，因此，地面呈不均匀沉降状态，严重时会使地面结构或建筑物产生裂缝或倾斜。
3深基坑施工对周围环境影响的控制措施
3.1制定完善的降水方案
开挖前三周应开始降水，对淤泥质土层保证足够的降水时间。降水期间重点观测基坑外侧的水位变化以及建筑物沉降、裂缝情况，若出现水位变化较大、建筑沉降过快应立即停止坑内降水工作，并立即采取措施。基坑外应布设承压水观测井，基坑内应布设降压井，当承压水水头埋深超过临界状态时开启降压井降低承压水水头，防止突涌发生。
3.2控制支护结构位移和坑底隆起的措施
（1）采用时空效应施工原理，在基坑开挖过程中，适当减少每步开挖土方的空间尺寸、减少每步开挖所暴露的基坑挡墙的无支撑暴露时间，遵循“分段、分层、分块挖土，先中间后两边，随挖随撑，限时完成”的原则，合理地发挥土体自身的抵抗变形的潜力。（2）控制出现超挖、早挖现象。这里的超挖是针对基坑施工的每一个工况而言，既要控制竖向挖土深度，还应控制水平分段挖土范围。早挖是指支撑或围护结构未达到设计规定强度或龄期条件下开挖。目的是防止强度或刚度不足，加大变形甚至破坏。（3）控制出现超载和振动荷载。不仅要控制施工荷载的数值，还应控制荷载的位置和作用时间不应超过原设计要求。对于软土和砂土应避免振动荷载作用。（4）坑底除积水，防扰动，早封底。基坑的积水、扰动都会加大坑底隆起，从而加大基坑周围的沉降，因此，开挖面的排水沟和集水井要及时设置，提高降低土体自身抗变形能力。（5）检查换撑条件，控制换撑的构造要求，防止因换撑构造不到位，换撑时间不及时而造成支护结构的变形增加。（6）对锚杆支撑或钢管工具式内支撑出现松驰现象时，可以采用补张拉或补加预应力的方法，以减少支护结构的变形。
结语
基坑开挖施工过程是土体应力释放的过程，出现支护结构变形和周围环境的变化是正常现象，但周围环境变化应控制在一定幅度范围内，超出这个幅度范围，就会产生道路和建（构）筑物的沉降、开裂、倾斜、甚至垮塌等问题。因此，我们需要根据工程实际条件，从支护结构位移变形、基坑整体稳定性和地下水水位变化影响等角度进行预控分析，采取积极的有针对性的应对措施，才能取得较好的效果。
参考文献
［1］李光照，郑刚.软土地区深基坑工程存在的变形与稳定问题及其控制——基坑施工全过程可产生的变形[J].施工技术，2016.
［2］沈辉，罗先启，李野，彭波，杨德，春.深基坑施工对地铁车站影响的数值仿真分析[J].地下空间与工程学报，2015.
论文作者:王鹏
论文发表刊物:《防护工程》2018年第33期
论文发表时间:2019/2/20
标签：基坑论文; 结构论文; 深基坑论文; 建筑物论文; 位移论文; 地层论文; 周围环境论文; 《防护工程》2018年第33期论文;