曾宇琴
中国建筑第二工程局有限公司江苏分公司 江苏南京 210001
摘要：城市的建设扩张背景下，地下空间开发重要性逐渐受到重视并引起社会各界广泛关注。作为城市发展中重要资源类型，地下空间的开放为城市经济建设、交通建设提供了强有力支撑。随着地下空间开放程度的加大，基坑工程与地下工程安全及环境影响受重视性逐渐加强，本文简单阐述了当前基坑工程与地下工程发展状况，并从工程安全及环境影响控制角度提出几点建议。
关键词：基坑工程;?常见问题;?控制措施;
基坑工程与地下工程属于大型工程中的重要环节，例如城市修建地下车站或地铁等公共设施时，需考虑到此类基坑多处于繁华地段且周围存在建筑物，在基坑开挖时必须考虑到对周边建筑物稳定性的影响以及开挖过程中降水对土体有效应力及物理力学性质的影响，可能出现支护结构不稳定、地表沉降等危险，对邻近管线及建筑均可能产生负性影响。本文以基坑工程与地下工程建设为切入点，研究了此类工程安全及环境影响的控制。
1 基坑工程与地下工程发展现状
近年来随着城市建设用地紧张度的不断增加，地下空间的开发与有效利用成为了城市建设不可或缺的环节。随着基坑挖掘深度的加大，建设难度也会随之显著增加，尤其在现如今不少基坑工程深度已达到地下30米左右且规模明显增大。施工过程中会遇到多种问题，影响着基坑的稳固性以及工程的整体质量安全。
现如今城市的建设发展中基坑开挖大多会受到原有地铁隧道、地下管线、铁路、周边建筑的影响，开挖过程中可能引起周围土体应力场变化，继而影响土体结构稳定性，这是造成周边地下管线、道路、建筑物受力不均匀、出现开裂破坏、结构沉降等危险的主要原因。除此之外，下水的控制也在深基坑开挖中受到重视，基坑深度的增加需要严格考虑承压水的有效控制，否则一旦发生水土流失或坑底突涌问题，将直接造成工程破坏甚至人员伤亡。
2 安全隐患及环境影响类别及控制措施
2.1 变形控制问题
我国上世纪中后期基坑周围环境相对较为简单，在基坑工程变形控制方面只需强调基坑稳定控制即可，大多以旋臂和放坡为主要支护方式，即便需要设置锚杆或水平支撑，大多也是出于保障稳定性并减少结构内力的目的。随着城市的发展，当前我国深基坑周围大多环境变得复杂，尤其是软土地区稳定性及工程变形控制难度明显增大。城市发展下，基坑工程与地下工程大多处于城市中心位置，其附近存在地下管线、城市道路、建筑物、地铁隧道等，环境效应极强。在开挖过程中，周围土体应力场的变化可能直接造成土体出现变形而导致周围地下管线道路或建筑物开裂破坏、不均匀沉降，直接导致安全性受到影响，因此此类地区的深基坑设计风险高难度大且对变形控制有着严格要求。由于深基坑施工可能造成区域性沉降、临近处变形以及基坑内变形，因此环境变形控制要求及精度显著提升，尤其是高铁、机场、地铁之类的环境条件，精度已经控制到毫米级别。在设计与施工中均需认识到基坑工程与地下工程的变形控制属于复杂、动态状态，变形控制必须不断严格。
2.2 水平支撑体系冗余度问题
城市建设规模的逐步加大背景下，基坑开挖深度呈现明显加大趋势，数十米基坑现如今已经并不罕见。随着城市对地铁建设的需求不断攀升以及人们对高层楼房居住环境要求的不断提升，基坑开挖深度进一步延伸，基坑规模大幅增长。
传统建设基坑工程与地下工程中涉及到的基坑水平支撑理论是建立在构建强度设计基础之上的，整个支撑体系的冗余度无法有效保障，因此水平支撑结构可能会受到局部破坏的影响而出现连续性破坏。以冗余度形式水平支撑体系为例，不同环梁支撑平面布置方案下的连续破坏及冗余度存在差异。
通过模拟局部构建破坏时水平支撑结构体系的变化情况确定了其整体破坏荷载，在此基础上提出了综合冗余度因子这一概念，也就是在综合考虑水平支撑设计荷载冗余度基础上设定相关评价指标。
2.3 大长度基坑连续破坏
基坑工程与地下工程早期开挖深度不大时稳定性方面基本处于可控状态，但若开挖深度较大，基坑失稳机理则会受到更多因素影响。当开挖深度达到20米以上，软土地区基坑支护体系则变得逐渐复杂，存在多道水平支撑体系以及地下连续墙体系。加上基坑内外人工进行的土体加固，此时基坑的稳定性破坏因素较多，支护结构、地下水、土壤的耦合作用体系中某一环节或部分失效均可能引发稳定性受损而导致大规模垮塌。在一些基坑垮塌案例中，支护结构连续垮塌大多为垮塌一定范围后终止，并不会沿着基坑长度无限制垮塌。当前基坑基于平面问题破坏模式已经无法反映深基坑的连续破坏机理以及特点，必须对连续破坏的演变机理深入研究，假设引发连续破坏的各项因素及传递发展机理。从沿着基坑长度、宽度、深度等多方面展开研究并建立连续倒塌可能性的评价方法及量化评价指标，设计出防止基坑结构连续倒塌的有效施工方法。
大长度基坑连续破坏类型指的是基坑沿着长度方向出现连续性破坏，大多由局部破坏引发，可能出现数十米甚至百米以上的破坏事故且呈现明显连续性。由局部破坏引发大规模连续破坏不仅会造成工期的延长，还可能出现较大安全事故。相关研究者对悬臂排桩支护基坑局部支护桩破坏倒塌展开试验模型设计，研究了支护结构内力变化以及局部破坏引发的土压力相关规律，结果显示基坑局部破坏或垮塌会造成邻近桩的内力在短时间内突然增大，坑外土体向基坑中滑落导致临近支护结构主动区卸载，此时荷载过程处于延后状态。研究者通过对荷载传递系数的分析认定局部破坏会造成其相邻不同位置的其它桩内力倍数提高，其它相邻桩的安全系数以及承载力直接关系到连续破坏的发展程度及发生率。除此之外，基坑施工盾构掘进过程中需注意地面隆陷的预防，以免造成周围建筑物受到破坏甚至引发社会群体事件。
2.4 地下水控制
基坑深度的增加造成基坑开挖过程中承压水控制难度逐渐加大，甚至成为了对基坑开挖的制约性问题。由于承压水而引发流土或坑底突涌危险造成的安全事故近年来并不罕见，一旦发生流土或坑底突涌往往难以在短时间内有效控制，极易引起人员伤亡。另外，若承压含水层分布厚度加大，即便采用超深止水帷幕或较深的地下连续墙也难以决断。承压含水层抽水降压将直接影响到周围环境以及工程安全，尤其对于大城市地区或新地区建设中，某个局部区域可能存在多个基坑施工。在施工过程中承压水大量抽降极易引发坑内地下水位大幅下降，这是造成地层大范围沉降的重点因素。因此在基坑工程及地下工程施工时必须注意承压水抽降的有效控制，尽可能降低流土及坑底突涌发生率。
除此之外，地下工程漏水漏砂灾害也会直接造成工程安全性受到影响。此类灾害大多由地下水引发，尤其在隧道工程施工中盾构施工中盾尾与螺旋输送机涌水涌砂引起盾构机入洞出洞过程中对地下连续墙造成破坏引发安全事故，或管片张开量过大引发安全事故。相对而言，涌水涌砂事故多发生于在土压平衡盾构或盾尾的螺旋输送机出口，主要因盾构机姿态偏差或盾尾密封不严造成；螺旋输送机喷涌大多因水压过大或富水砂层土体改良效果未达标造成；施工过程中采用注浆法或冻结法进行土体加固，可能造成涌水涌砂事故。漏水漏沙灾害的控制方面，需严防缝隙或孔洞的进一步发展，严格控制管片接缝张开程度；对于土体流失松动区采用水玻璃水泥双液浆之类的快凝浆液进行注浆加固，避免慢凝浆液无法达到有效堵漏效果。
3 结束语
随着城市建设的发展，基坑工程与地下工程数量呈不断增多趋势，此类工程在设计、建设等方面相较于普通工程具有显著特殊性，因此必须更重视工程安全及环境影响控制。工程管理方应统筹影响施工安全各因素及环境影响类别，有针对性的提升预见性，保障工程安全进展。
参考文献
[1]张新波.基坑工程与地下工程安全及环境影响控制研究[J].低碳世界，2021,11(02):109-110.
[2]彭林.深厚软土地区深大基坑风险评价和应对措施[J].山西建筑，2019,45(09):66-68.