地下工程环境岩土问题

地下工程环境岩土问题2013级土木工程3班学号：201318110325姓名：李声蕾摘要：随着城市人口的急剧增长,交通与住房拥挤状况日趋突出,在我国一些大中城市中,道路交通隧道、地铁工程、地下商城等地下工程建设项目在逐年增多。在其施工过程中经常出现基坑失稳、地面沉降、岩溶塌陷、洞室失稳、巷道突水等多种环境岩土工程问题,不仅严重影响地下工程建设和周围建筑物环境安全,而且给国家造成重大经济损失。本文针对地下工程建设的实际情况,探讨地下工程环境岩土工程问题。关键词：岩土，地下工程环境，稳定性引言：近年来，随着城市化进程的加快，城市建筑不论是在数量还是规模上都呈现不断增长之势，这使得城市空间不足的问题日益恶化。城市地下空间岩土工程的开发可以有效的解决城市空间不足的问题，满足现代城市化进程的需求。地下空间岩土工程开发本身是一项施工难度大、周期长的工程，受众多因素的影响，尤其是工程地质条件会直接影响地下空间岩土工程开发的安全。因此，在地下空间岩土工程正式施工之前，施工单位需要做好地质勘测和岩土分析工作，以保证工程开发的顺利进行和完工。1环境岩土工程环境岩土工程是研究人类岩土工程活动产生的环境问题。是岩土工程与环境科学密切结合的一门新兴的边缘交叉学科。它主要应用岩土工程的观点、技术和方法为治理及保护环境服务。环境岩土工程不仅覆盖了传统岩土工程问题,而且延伸到:①有害有毒废料控制;②湿地、海岸边、疏浚和海相沉积物;③干旱和沙漠地区;④敏感性生态地质环境及考古技术。2环境岩土工程研究内容就目前涉及的环境问题的成因,环境岩土工程的研究内容可归为如下两大类:第一类是人类与自然环境之间的共同作用问题。第二类是人类的生活、生产和工程活动引起的与环境之间的共同作用问题。它的动因主要是人类自身,有关这方面的问题统称为小环境问题。由生产活动引起的问题有采矿造成的采空区塌陷,工业有毒有害废弃物的排放,开采地下水及油气资源引起的地面沉降、海水入侵等。由工程活动引起的问题有城市建设产生的振动与土体变移动等。3地下工程中遇到的环境岩土工程问题3.1地面沉降地面沉降是指某一区域内由于自然或人类活动引起的地面下沉的现象,其特点是波及范围广,下沉速率缓慢,所以早期一般不易察觉,也不易引起人们的重视,它多发生在大中城市,对人们的生产、生活影响极大,已经成为一种严重的环境地质问题,影响和制约着当地国民经济的可持续发展。自20世纪80年代以来,我国地面沉降已由沿海城市向大面积区域性扩展,由于深部含水层开采量的增加,以及开采由浅部向深部发展,已形成以长江三角洲地区和黄淮海平原地区为中心的两大沉降区域。引起沉降的原因很多,除了活动断裂和构造沉降等自然因素外,还有地下工程开挖施工,基坑降水和抽汲地下水等人为因素。从全世界范围看,过量抽汲地下水引起地层压密、固结是造成地面沉降的主要原因。由于地面沉降具有不可逆性,一旦产生,其带来的破坏性后果是不可估量的。所以在工程降水前,首先要查明场地的水文地质条件、周围建筑物的分布情况及地下管线性质及分布范围,根据实际情况设计科学的降水方案与防范措施。如在基坑工程降水中设置竖向止水帷幕,实施坑内降水;井点降水应连续运转,尽量避免间歇和反复抽水造成的累加沉降;采用井点降水与回灌相结合的技术,在井点降水管井与需保护的建筑、管线间设置回灌井点、回灌砂井或回灌砂沟,持续、不断地用清洁水进行回灌,形成一道水幕,以减少降水曲面向外扩张,防止临近建筑物、管线等基础下土层因释放水而沉降。3.2地下水污染造成城市地下水污染除了生活污染及工业污染外,由下列的情况引起的水质污染也不容忽视:①长期超采地下水使潜水位下降,增加了包气带厚度,包气带岩土的矿化作用及氧化作用增强,使潜水含盐量增多。另外,潜水含水层变薄,水量减少,水稀释作用减弱,水中各组分浓度增大,因而矿化度升高;②由于城区下部承压水开采量大,形成降落漏斗,增加了水力坡度,加速地表水体对地下水的补给作用,致使地下水污染速度加快。受污染的潜水通过弱隔水层补给下部承压水,造成承压水污染;③建设工程施工引起的地下水污染;④工程钻探或建筑施工中使用的各类有机或无机的液体,导致水质的污染;⑤地下水开采引起水文地质条件改变,特别是多层组地下水混合开采,成井工艺不当,止水失效,以及废井使上层承压水向下渗,造成下层水质污染;⑥地下油库渗漏及城市排污管道损坏、泄漏引起地下水水质污染;⑦回灌水质不良引起人工回灌地区地下水污染。3.3基坑开挖中的环境工程问题①支护结构发生变形和位移引起的环境效应:由于支撑物受弯破坏或锚杆体系抗拔力不足,拉杆自身断裂或拉杆及锚座的连接不牢导致支护结构自身破坏,导致边坡失稳支护结构发生变形和位移而引起邻近建筑设施破坏。②打桩对周围土工环境扰动影响问题:锤击沉桩施工过程中引起的桩身及桩周附近地基土体的强烈振动,这种振动在垂直和水平方向同时存在,在振动频率较低的地基土中,垂直振动比水平振动容易感受到,且垂直振动比水平振动所引起的危害影响更大;由于振动会以应力波的形式向更远范围的地基土体扩散传播,造成沉桩区及其邻近地基土的水平位移和竖向位移,从而影响周围建(构)筑物。保护环境和发展经济是关系到人类前途和命运的大事,环境岩土工程作为一个需要多学科交叉研究的新兴领域,显示出其旺盛的生命力和十分宽广的发展前景。所以在进行开发时要充分的考虑环境的代价,地下空间的开发利用是保证城市可持续发展的重要措施,充分的调查研究地下空间的开发利用中所涉及的环境工程问题,以做到合理开发、合理利用并及时解决存在的工程问题,防患于未然,造福于人民。因此,岩土工程活动应积极利用并研制环境岩土工程控制新技术,使损害减少到最小程度。4.加强对已有岩土工程资料的开发利用尽快建立广州市统一的地质岩土工程数据信息库，城市地下空间信息按其类型可划分成地质信息、地层岩土信息、地下管线信息和地下构筑物信息等四类。随着城市建设的发展，岩土工程勘察测试的数据信息越来越多，如何有效地利用和开发这些数据信息，为城市规划部门和勘察设计部门提供所需资料，是城市岩土工程研究中面临的一个重要课题。对已有岩土工程勘察数据的整合、开发、利用，既可以使人们对具体工程的岩土工程问题的认识更全面更合理，而且也可节省大量不必要的资金投入。对于广州市的城市地下空间规划与建设，乃至整个城市建设来说，集中建设一个比较完整的地质岩土工程信息库是非常必要的。因此，笔者建议政府协调有关部门（如规划部门、建设部门、有关科研院所）筹建广州市岩土工程数据信息库，并对外开放，为今后的城市建设和科学研究服务。（2）统筹地下空间开发过程中各部门的统一协调。城市地下空间的开发中各部门按照各自的发展需要自行建设地下工程，缺乏整体性、系统性。由于相互之间缺乏沟通与联系，常造成工程的变更、受阻，给城市建设带来影响。例如：计划埋设管道的线路，却已经造好地下工程，使得管道线路不得不改道，而改道又造成大量增加成本，或在已经埋设好的地下管道下面建设地下工程，则又将地下管道重新开挖。因此如何加强地下空问开发过程中各部门的统一协调，是高密度建城区地下空间开发过程中必须克服的一个重要问题。建议专门成立地下空间管理部门，负责广州市地下空间开发利用的综合管理工作，统筹协调地下空间开发中的重大问题。（3）成立专门针对解决运营过程中岩土工程问题的岩土公司或机构。目前，国内在针对地下空间开发运营中的专门的岩土公司或机构尚属待发展阶段，成立能够在地下空间运营中提供咨询、管理、监测，以及解决所遇到岩土工程问题的勘察设计等配套的综合性专业岩土公司或机构，将有广阔的发展前景。结束语：综合上文，地下空间岩土工程开发是一项多学科、多领域的长期复杂性工程，是城市化发展到一定阶段的必然趋势。然而工程地质问题影响了城市地下空间的开发质量与效果，区域稳定的工程地质问题、岩土开发的地下水问题以及地下岩土的稳定性问题是目前地下空间岩土工程开发的主要地质问题。作为岩土工程开发项目的管理者，应该高度重视工程开发中的地质问题，结合施工地区的地质条件，从多方面提出有效的地下空间岩土开发工程地质勘测的新思路，保证地下空间岩土开发工程安全、高效的完成，从而最大程度实现工程的经济效益与社会效益。参考文献：[1]韩文峰，宋畅.城市地下空间开发利用的工程地质与岩土工程[J].田径城市建筑学院学报，2011（1）[2]官善友，朱锐，高振宇.地质条件对武汉市地下空间开发的影响及分区评价[J].黑龙江科技信息，2011（9）[3]伍法权.中国21世纪若干重大工程地质与环境问题[J].工程地质学报，2011（2）[4]刘玉梅.中国城市工程地质类型划分及城市环境工程地质问题的探讨[J].长春地质学院学报（水文地质工程地质专辑），2008.[5]盛继亮;;地下工程围岩稳定性模糊综合评价模型研究[J];岩石力学与工程学报;2003年S1期[6]孙志军;吕振绘;王义海;;地下工程的事故分类及防治措施[J];建筑设计管理;2009年05期[7]韩宝锡;;后浇带的设计与施工[J];中国科技信息;2006年14期[8]王洪;;施工后浇带在设计与施工中的应用[J];民防苑;2006年01期[9]钱七虎;戎晓力;;中国地下工程安全风险管理的现状、问题及相关建议[J];岩石力学与工程学报;2008年04期[10]第六届软土地层地下工程施工中的岩土工程问题国际研讨会[J];岩土力学;2008年06期[11]韩文峰，谌文武，宋畅.城市地下空间开发利用的工程地质与岩土工程［J］.天津城市建设学院学报，2011(1)[12]官善友，朱锐，高振宇.地质条件对武汉市地下空间开发的影响及分区评价［J］.黑龙江科技信息，2011(9)[13]伍法权.中国21世纪若干重大工程地质与环境问题［J］.工程地质学报，2011（2）[14]陈宗基．地下巷道长期稳定性的力学问题[J]．岩石力学与工程学报，1982，l(1)：1-20.[15]李晓昭．地下工程优势面控稳控水机制及其数值分析[D]．南京：南京大学博士后研究工作报告，1998