桂劲松
天津华铁工程咨询有限公司 天津市 300000
摘要：随着当今社会城市化的推进，城市化的速度已经达到了60％左右，许多企业从事地下工程建设加速推进纵深方向发展，但是地下工程建设中环境岩土工程问题就逐渐凸显了出来，本文对城市地下工程中的环境岩土工程问题进行了分析。
关键词：城市；地下工程；环境岩土工程
引言
城市地下空间工程是指位于城市中地表以下的相关建设工程，它的涵盖范围较为广泛，比如地铁、地下购物商场、地下停车场、防空设施等建筑空间。城镇化建设迅速发展，城市中建筑规模不断扩大，导致了建设用地紧张、生存空间狭窄、交通拥挤等一系列问题，这些问题在一定程度上制约了城市经济的进一步发展。
1城市地下空间工程概述
城市地下空间工程在一定程度上随着因城市地铁建设发展起来的，比如世界上最早的地铁是建于1863年的英国伦敦大都会地铁，其干线长度约6.5km，采用蒸汽机车。而世界上最繁忙的地铁是俄罗斯莫斯科地铁，该地铁由10余条主干道组成，每天发出9000多辆火车，每天运送的旅客人数达到了1600万人次。到2018年，世界上已经有55个国家的170座城市建有地铁。我国的地铁主要以北京、上海及广州为代表，这几年来，各大中城市，如南京、厦门、深圳等也相继在建城市地铁项目，城市地铁项目的建设，在一定程度上缓解了城市交通的压力，也极大促进了地下空间工程的发展。相对于其他工程来说，地下空间工程能够提升城市的可持续发展，避免了对地表交通的影响，对预防地震等灾害有较好的安全性。而且，地下空间工程还具有较好的隔音、保温、保湿等性能，能很好地满足一些地下工厂、商业设施等的要求，对改善城市环境、完善城市功能等具有重要的意义。
2城市地下空间工程的岩土工程问题
2.1岩土体的稳定性问题
由于地下空间工程是建设于岩土体中的，所以岩土体的稳定性问题就是制约城市地下空间工程开发利用的一大问题。由于每座城市的岩土体类型、工程环境等不同，使岩土体稳定性程度有较大差异。比如上海地区软土层普遍发育，软土主要为滨海沼泽相的淤泥质软土。软土层的主要特征是含水率高、孔隙比大、压缩性强、强度较低等，在工程建设中容易出现不良工程地质现象，从而影响地下工程的建设与使用。虽然人类对于开发利用城市地下空间的历史较短，但在军事工程、矿业工程等很多方面却已经汲取了这方面经验教训，并结合城市具体的岩土体特征，对城市的岩土体稳定性问题进行解决。
2.2地下水问题
在国家标准《水文地质术语》(GB/T14157—93)中，地下水是指埋藏在地表以下各种形式的重力水。按埋藏条件不同，可将地下水分为上层滞水、潜水及承压水。大多数城市对地下空间进行开发是处于饱水岩土体中，由于地下水对岩土的体工程性质有较强的弱化作用，由地下水引起的岩土工程问题是城市地下空间建设及运营过程中经常出现的重大问题。当地下水深入岩土体中后，岩土体强度减少的过程称之为软化作用。在地下工程建设过程中，由于地层孔隙及裂隙发育，地下水渗入孔隙、裂缝中时，细小的岩土颗粒所吸附的水量会增加，造成体积膨胀，进而导致岩土颗粒崩解破坏。另外，地下水成分相对复杂，再加上近年来地下水污染现象时有发生，导致地下水中有一些腐蚀性物质，能够对地下工程结构造成侵蚀。由于地下空间工程多为钢筋混凝土结构，混凝土的一些成分会被地下水所侵蚀而导致脱落现象，钢筋在具有腐蚀物质的地下水浸泡中会导致锈蚀问题，从而引起钢筋混凝土构造被损坏，令地下工程安全性及稳定性降低。
2.3地面沉降问题
地面沉降又被称之为地陷。它是由于人类工程的经济活动，使松散的地层固结压缩，导致地面标高降低的一种局部的工程地质现象。
由于地下空间工程多为钢筋混凝土结构，它与周围土层相关性质有着显著差异。当发生地面沉降后，地下工程周围土层受压发生变形，当变形达一定程度时，将引地下空间工程结构发生不均匀变形进而导致破坏。地面沉降也会影响地表建筑物以及人员的安全。例如2013年3月26日，深圳市福田区商报东路景洲大厦小区过道发生了地陷，导致路面出现了直径5m的大坑，一名保安人员不幸掉入坑中，被救出后抢救无效死亡;2014年8月12日，山西省太原市双塔寺街山西省人民医院附近发生2处路面塌陷，该院门诊大楼楼体坍塌;2018年10月7日，四川省达州市达川区东环南路人行道发生了地陷，面积约10m2，4人不幸遇难。
地下空间工程建设导致地面沉降的主要原因是地层的应力状态的改变。由于地下工程开挖是在存在初始应力场的地层中进行的，开挖将引起地层初始应力状态的改变，而附加应力将引起地层的弹塑性变形，从而导致地面沉降。还有一方面原因是由于在地下工程建设过程中，通常会人工降低地下水水位，而地下水水位降低会降低地下水对土体的浮力作用，进而导致地面沉降。
2.4已有工程对城市地下空间工程的影响
由于各种原因，城市地下空间工程的修建通常滞后于城市建设，比如城市轨道交通工程往往建设在建筑物高度密集的地区，施工范围内各种管线也密集分布，此类既有工程对城市地下空间工程的施工将造成影响。再加上城市中很多高层建筑采用的是桩基础，有的地方桩基施工深度为80m以上，如何协调地下空间工程的开发与既有的工程的基础之间的关系，是城市地下空间开发不同于一般工程的特殊岩土工程问题。
3岩土工程问题的处理
3.1做好岩土工程勘察工作
地下工程建设中的岩土工程勘察，其任务主要是对工程场地及其周边地区的工程地质情况进行勘察，并对勘察成果进行详细记录和分析，为解决地下工程施工及使用过程中出现的各类岩土工程问题提供依据。它是工程建设开始的前提，在工程建设中具有重要的作用，岩土工程勘察的不到位或者失误会给整个工程带来难以弥补性及难以估量的损失。
3.2合理选择施工技术
城市地下空间工程的施工方法有明挖法、暗挖法及沉管法。浅埋暗挖法是在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的一种方法，其优点主要是不需要较大的施工场地、不会影响周边居民，且可以适用于复杂多变的地质条件和周边环境。但浅埋暗挖法的辅助工法施工成本较高，且施工速度较慢，再加上隧道防水易出问题，所以其缺点还是十分明显的。现在地下工程如地铁工程常使用盾构法进行施工，盾构法具有机械化程度较高，对岩土层扰动较小，施工安全程度高，掘进速度快，对环境影响程度低等特点，但也存在前期投入大、操作要求高、施工场地大等缺点。施工技术的选择，应该综合考虑地质条件、周边环境及机械化施工程度等。
3.3合理选择降水方案
在地下空间工程建设过程中，地下水所导致的事故灾害频发。绝大多数地下工程都需采用相关方案进行人工降低地下水水位，因此，选择科学合理的降水方案，可以很好地减少地下水所导致的安全事故，并能有效提升地下空间工程施工的稳定性。
3.4加强施工现场动态监测
为了及时获得地下工程建设过程中对于地面沉降、地下水水位等的影响，有效控制施工条件，对异常情况进行预防，必须加强对施工现场进行动态监测，通过分析监测成果，对异常情况进行判断，一旦发现问题，应该立刻采取相关措施，保障地下工程施工的稳步推进。
4结束语
城市地下空间的开发利用，是当今城市可持续发展的重要趋势，城市地下空间的规划已经逐渐成为城市规划的重要组成部分。加强对城市地下空间工程的岩土工程问题研究，是提高岩土工程技术应用于城市地下空间工程开发的技术保证。
参考文献：
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