基坑工程与地下工程安全及环境影响控制 王喜龙

发表时间:2021/6/17   来源:《基层建设》2021年第7期   作者:王喜龙
[导读] 摘要:建筑项目工程施工过程中,逐渐增加地下空间的开发和利用,通过当今的技术和工程施工过程,克服地下空间施工中存在的问题,这个时候就需要工程施工企业各部门之间的配合,实施和完善基坑工程和地下工程施工的施工项目具体流程,提高施工效率和质量,确保施工项目在安全的施工环境中进行。
        佛山市铁路投资建设集团有限公司  广东佛山  528000
        摘要:建筑项目工程施工过程中,逐渐增加地下空间的开发和利用,通过当今的技术和工程施工过程,克服地下空间施工中存在的问题,这个时候就需要工程施工企业各部门之间的配合,实施和完善基坑工程和地下工程施工的施工项目具体流程,提高施工效率和质量,确保施工项目在安全的施工环境中进行。
        关键词:基坑工程;地下工程;安全;环境影响控制
        1基坑工程与地下工程概述
        随着现代城市的建设与发展,基坑工程和地下工程数量越来越工程开挖深度越来越大,如一个城市在2003年以前,最大的城市基坑开挖深度一般保持在10~15米,自2003年以来,当城市开始一些高层建筑工程和地铁施工时,开挖深度逐渐增加,很快就超过了20m,甚至有些基坑工程超过30m。此外,在一些城市,基坑工程的开挖深度达到最大值41m。在基坑规模和深度不断增加的过程中,地下工程项目的施工难度也越来越大,在施工过程中遇到的问题越来越多,影响施工安全和环境的因素也越来越多。
        2基坑工程与地下工程安全问题分类
        根据地下基坑工程和地下工程在实际施工中存在的安全问题以及对环境的影响,将此类工程的安全问题主要分为三类。
        2.1基坑工程和地下工程施工过程引起的变形及其环境影响
        在基坑工程和地下工程的施工和运营过程中,容易破坏局部地形结构,进而引起局部地形地貌的变形。基坑工程和地下工程施工过程中引起的变形不仅会给当地居民的生活带来极大的不便,甚至可能会破坏当地的建筑结构,大面积影响施工现场植被的正常生长。
        2.2基坑工程及地下工程在实际施工和后期运营过程中发生局部土层塌陷、土层空洞、水土流失问题,对环境产生恶劣影响,甚至引发灾害。此类问题的出现,因关系到土、水之间的相互作用,还有土和水之间存在的强耦合情况,所以当前不能用渗流与固结理论、本构模型、数值分析等理论和方法进行此类问题的解决。
        2.3因为支护结构出现局部破坏及土体出现局部剪切破坏,进而造成隧道及基坑发生局部破坏,同时因此类局部破坏造成城市地下工程发生连续破坏及坍塌等问题。由地下水渗漏引发的结构局部破坏、水土流失问题,并因此进一步造成隧道与深基坑发生坍塌现象,会在三维方向出现连续破坏与渐进破坏情况,整个破坏演变机理属于一个多场强耦合、非线性、大变形的动力问题。
        3基坑工程与地下工程施工中的安全问题控制措施
        建设项目工程施工期间,基坑工程与地下工程施工是该项目施工中的重点工程,主要包括基坑支护工程,即支挡结构,维持坑内土体平衡,实现降低地下水水位,防止工程施工中地下水渗透破坏土体平衡,同时基坑工程施工中,涉及面较广,包括地质勘察、基坑支护结构设计、基坑工程变形监测,因其较强的综合性,工程施工难度较大,极易产生严重的工程施工安全问题,影响该项目工程的实际建设进程。为此,工程施工企业根据项目需要,制定完善的基坑工程与地下工程施工安全问题控制措施,保证建设项目工程施工工作顺利开展。
        3.1变形控制
        该建设项目基坑工程施工过程中,受外部环境因素、主要作业方式以及建造形式的影响,挖掘、运营期间,对建筑项目基坑结构造成破坏,引发基坑工程变形问题,对建筑工程施工过程带来阻碍,情况严重还将对建设区域周边生态环境造成不良影响,针对上述问题,施工人员要采取多种控制手段,防止建设项目工程施工进度受基坑工程影响。一方面,针对基坑工程受降水影响而变形问题,工程施工人员采用回灌主动控制技术,在基坑与水道之间建造回灌井,对自然降水和地下水进行有效回灌,降低基坑工程内部土体的沉降速度,缓解雨水或地下水对基坑结构的支撑压力,对基坑结构起到有效的稳定和固定作用,强化基坑工程施工手段;另一方面,针对作业方式不当和建造形式有误引起的基坑工程安全问题,主要包括以下三种情况:①基坑支护结构侧移;②地表及地下土体变形;③地面沉降。工程施工人员在结合工程实际施工情况的前提下,制定的安全控制措施如下:首先,基坑降水导致基坑支护结构侧移,施工人员通过潜水降水实验,完善基坑水平支撑结构。有效控制基坑支护结构侧移情况;其次,对基坑承压层进行降压处理,将土体变形进行三段式空间分布,根据分布状况灵活调整降压井深度、潜水层深度、承压层含水深度以及弱透水层深度,进而解决土体变形问题;最后,施工人员要综合考虑建筑基坑顶部及两侧压力情况,调节基坑土体周围水位高度,控制土体沉降现象。


        3.2连续破坏和控制措施
        基坑工程尤其是大长度基坑工程在施工与运营期间,很容易在沿长方向出现局部破坏问题,进而引发大长度连续破坏事故,长度可从数十米至百米以上不等。对于这种情况,可通过悬臂排桩对基坑局部支护桩发生的破坏坍塌模型进行支护。
        此支护方法的使用,可使基坑出现坍塌瞬间增大压力,并基于荷载传递系数相关处理技术减少基坑内滑入的坑外土体量,结合荷载传递系数减轻基坑局部受到的破坏力,促使基坑邻近桩体全面提升自身承载力安全系数,并以此有效控制基坑长度层面受到的破坏。
        以往对基坑进行水平层面的支撑设计,主要是基于强度实现的,而传统设计不能对整个基坑体和参数支撑,所以不能控制基坑水平方向发生的连续破坏。对于基坑出现水平方向的破坏情况,可通过离散元软件模拟钢筋混凝土相关杆件,保证基坑结构水平方向的支撑体系有足够支撑力,同步在基坑结构设计期间对荷载冗余度进行评价指标的科学设计,保证整体工程建设效果。
        3.3基坑工程对周边既有隧道产生的影响和控制措施
        基坑工程及地下工程在实际设计和施工期间,可通过隔离桩对工程周边建筑物实现被动控制和影响,同时对隔离软土地基加以使用,有效减少荷载出现的盈利传播,逐渐减少对周边建筑与环境产生的负面影响。将隔离桩合理的设置在隧道和基坑围护结构之间,可减少因基坑开挖造成的坑外土体变形传递力量,同时将水平隔离桩设置在地表以下的一定深度内,能够发挥其在工程结构内部的牵引作用,减少土体发生的水平位移现象,并明确基坑内部与外部受到的深度影响。
        通过埋入式隔离桩技术进行隔离墙的系统化搭建,可对隔离桩相关作用机制实现有效控制,并开展相关参数分析,保证隔离桩能充分对隧道水平位移和坑外土体加以控制,并发挥其牵引和阻隔作用。
        将埋入式隔离桩设置在工程一定深度内,可对桩长和桩顶埋深实现合理优化,降低其牵引作用,充分体现其隔离作用,使隧道发生的水平位移减少,提升地下隧道和基坑之间产生的隔离效果。
        地下隧道工程中,隧道出现形变会在一定程度上影响施工效果,此时可通过对微扰动注浆进行分析以改善相应变形情况。
        注浆出现的土体体积应变模型可对隧道发生的水平位移进行纠偏,在注浆工作开展的初期,会出现管片转动情况,对隧道接头张开量产生一定影响,在注浆量逐步增加期间,地下隧道横向收敛会呈现出逐渐缩小趋势,注浆量纵向与横向也会发生错台量,逐步增加对隧道产生的侧向位移力量,以此减轻基坑工程和地下工程建设对地下自然环境造成的影响,提升工程施工生态效果,保证此类工程和生态环境互不干扰。
        3.4漏水漏砂灾害控制
        针对基坑与地下工程施工中漏水漏砂灾害现象,施工人员可以通过迅速降水、地下工程灌水以及控制缝隙孔洞连续发展的方式,有效控制漏水漏砂灾害问题,提高基坑工程和地下工程施工质量。
        结束语
        综上所述,在施工项目施工的过程中,很容易受到周围环境的影响。因此,要求施工人员制定有效的安全防控措施和环境影响控制措施,减少环境对工程施工的不利影响,提高施工质量和效率,加快工程建设进程。
        参考文献:
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