1樓:中地數媒
基坑降水引起環境問題的原因較為繁雜,歸納起來大致可分為兩大類:
(1)降水不當
降水不當主要表現為五個方面:
① 在基坑開挖排水過程中,邊坡產生較大的水力坡度、地下水向坑內滲流產生管湧;
② 降水井結構不合理或洗井不規範,當抽取地下水時帶走大量土顆粒,導致土體被掏空,造成地面塌陷或開裂;
③ 圍護結構防滲性差,坑外土顆粒流失;
④基坑底板以下有承壓水,坑底至承壓含水層頂板之間的土體壓力小於承壓水的頂託力,坑底產生突湧,流砂、流土等;
⑤ 水質變化,特別是沿海地區特別容易導致海水入侵,淡水資源鹹化。
只要在勘察時給以足夠認識,設計科學、嚴謹,施工合理規範,並在施工管理和監測等各方面加強工作,進行資訊化施工,以上不良現象是可以避免的。具體可參閱建設部制定的中華人民共和國行業標準《建築與市政降水工程技術規範(jgj/t111-98)。
(2)水位降落
此類環境影響無論各項工作如何認真、科學、嚴謹都無法避免,只要有水位下降,就會產生沉降,其主要體現在以下兩個方面:
① 地面沉降、開裂、塌陷
有些城市由於建築市政工程降水引起的地面沉降與地下水超採引起地面沉降疊加,加劇了沉降速度,如上海在「八五」期間市政工程建設與各種建築施工,其範圍之廣,規模之大,建築速率之快均前所未有。1991~2023年由施工引起的平均地面沉降量約7.5mm,年均沉降約1.
3mm,佔總沉降量的13.2%。
② 建築物、構築物及地下管線位移和沉降變形
基坑降水引起的地面沉降往往表現為不均勻沉降,從而影響周圍建(構)築物和管線的正常使用。
對於基坑降水後發生沉降的基本原理,普遍的觀點認為是水頭降低、土層失水、有效應力增加,地層壓密、固結,如圖2.8所示。可見基坑降水引起地面沉降的根本在於水位降低、土體固結。
圖2.8 基坑降水地面沉降作用框圖
基坑工程環境影響控制
2樓:中地數媒
為了避免或減少基坑工程帶來的環境問題,學者們從多個角度進行了研究,具體如下:
(1)地面沉降**
避免地面沉降帶來的環境問題,首先要對基坑工程引發的地面沉降量進行**,以此指導基坑的設計、施工。基坑工程帶來的地面沉降主要由兩部分組成,基坑降水引發的地面沉降和基坑支護結構位移引發的地面沉降,其中前者對環境影響的半徑更大,後者對基坑臨近建(構)築物、地下管線影響較大(蔣國盛,2000)。近年來,**基坑降水引發地面沉降的研究成果較多,個別學者綜合考慮了降水和支護結構對地面沉降的共同作用。
ggambolatig(1974)研究威尼斯的由多層含水層與弱透水層組成的地下水系統抽水引起的地面沉降問題時最早提出兩步走的地面沉降**模型,即水流模型和土體變形模型分別計算,該模型首先由概化的軸對稱擬三維地下水流模型計算含水層中水頭h的變化,根據含水層和弱透水層的水頭h變化計算有效應力的變化,從而計算各土層的變形量,這些變形量之和即為地面沉降量。顧小芸等(1998)考慮三維滲流和一維次固結變形,均通過孔隙比和滲透係數之間的關係實現土體變形和滲流的耦合,提出了各自的地面沉降部分耦合模型。
r.w.lewis(1978)以biot固結理論為基礎提出完全耦合模型,並於2023年將其運用於威尼斯的地面沉降計算中,結果表明水頭下降和地面沉降比兩步計算較快地趨於穩定。
周志芳(2004)在土層降水-固結過程中,考慮到滲透係數和貯水系數隨土層物理力學引數的非線性變化,提出了深基坑降水與沉降的非線性耦合計算方法。
駱祖江(2006)將地下水滲流場和土體應力場進行耦合,建立了深基坑降水與地面沉降變形的水土全耦合三維數學模型,並採用三維有限元數值分析方法,以上海市環球金融中心深基坑降水為例,模擬**了基坑中心水位降至標高-23.4m時基坑周圍地下水滲流場與地面沉降變形場的分佈特徵。結果表明,全耦合模型穩定性好,收斂速度快,能模擬複雜三維地質體和整個基坑降水工程的結構。
王翠英(2006)通過比較大量深基坑降水地面沉降實測值與理論值,得出理論沉降修正係數,對類似地層的基坑降水工程**沉降量具有實用價值。
陳錦劍(2006)為**基坑開挖及降水過程中周圍土體的沉降,採用基於比奧固結理論的有限單元法在大型有限元軟體中建立軸對稱模型進行了分析。結果表明:該方法可以反映抽水引起的孔隙水壓力變化及土體沉降變化規律,是種實用可行的方法。
(2)基坑支護結構變形**
基坑支護結構變形**的方法有以下五類:
① 在基坑施工過程中,對監測資料進行實時統計分析,研究基坑變形發展趨勢。利英博(2003)對廣州某深基坑的變形位移進行了監測,並通過分析其發展趨勢指導基坑施工。
② 從基坑變形機理的角度,基於數值模擬的方法進行研究。任建喜(2007)以北京地鐵奧運支線森林公園車站南基坑為工程背景,採用有限元法研究了影響地鐵深基坑圍護結構變形的主要因素,**了圍護結構的變形。李琳(2007)就杭州和上海軟土地區46個成功深基坑的實測結果進行了研究和總結,分析了基坑開挖深度與最大側移及其位置的關係。
丁勇春(2008)通過對上海軟土地區地鐵車站基坑實測資料的分析,**了基坑圍護結構變形、坑外土體變形及地表沉降的一般規律。侯永茂(2009)採用三維有限元分析方法研究得到了無支撐基坑變形的規律。王桂平(2009)針對軟土地基基坑工程存在的「時空效應」特性,在杆繫有限元法的基礎上,綜合考慮土體的時空效應作用,提出軟土地區基坑支護結構內力和變形的工程實用計算方法。
賈彩虹(2010)採用非穩定滲流-應力耦合的方法對基坑降水開挖過程中的變形問題進行數值模擬分析,計算了坑底開挖的隆起量和樁後地表沉降。
③ 基於灰色理論進行研究。趙昌貴(2008)、胡冬(2009)用灰色系統**理論建立了深基坑變形的非等時距gm(1,1)**模型。閆韶兵(2006)應用等維gm(1,1)模型**基坑變形,經過精度檢驗和殘差修正,**精度較高,編寫了實用的matlab演算法程式。
④ 基於神經網路進行研究。賀志勇(2008)基於bp神經網路建立了深基坑變形**模型。賈備(2009)將灰色理論和bp神經網路相結合,王江(2007)將混沌優化演算法和bp神經網路相結合,李玉岐(2004)將修正權值和閥值時的學習速率和動量項變為可調引數,分別提出了改進bp神經網路。
劉勇健(2004)將遺傳演算法與神經網路相結合建立了深基坑變形的實時預報模型。王萬通(2008)將模糊控制理論與神經網路技術相結合,建立了一種基於模糊神經網路的深基坑施工變形**模型。王寧(2009)將基坑變形影響因子構造為考慮開挖深度的瞬時變形影響因子和考慮蠕變效應的歷史變形影響因子,利用徑向基函式神經網路建立了深基坑變形的監測模型,可實現對後期開挖的深基坑變形的非線性**。
周先存(2009)基於多分支神經網路進行了深基坑變形多點**研究。袁金榮(2001)在分析灰色系統與神經網路基本原理的基礎上,結合前人研究成果和例項分析,認為灰色系統不宜用於地下連續牆水平位移的**,神經網路是解決基坑變形**的有效方法。
⑤ 基於支援向量機進行研究。趙洪波(2005)較早的將支援向量機應用於**深基坑變形,表達了深基坑變形與其影響因素之間的非線性對映關係,**結果表明,利用支援向量機進行深基坑變形是可行的、有效的。徐洪鐘(2008)應用最小二乘支援向量機迴歸建立了基坑位移與時間的關係模型。
師旭超(2010)利用遺傳演算法來搜尋支援向量機與核函式的引數,提出了深基坑變形**的進化支援向量機方法,該方法避免了人為選擇引數的盲目性,同時提高了支援向量機的推廣**能力。
(3)選用合理的支護結構
怎樣選擇支護結構,各地區的經驗和地方規範要求不盡相同。但一般來講,地下連續牆、帶支撐(拉錨)的排樁、能用於不同安全等級和深度的基坑,其側向位移小,有較好的穩定性;土釘牆、水泥土牆、懸臂排樁應用於安全等級不高、深度不大的基坑支護。通過支護結構優化設計,避免支護結構側向位移帶來的工程事故及環境問題。
李大勇(2004)考慮了土體、圍護結構與地下管線三者的耦合作用,採用三維有限元法分析了內撐式基坑工程開挖對地下管線的影響規律,得到了有價值的結論。
施群(2007)在貼近地鐵邊緣的深基坑施工中,採用地下連續牆和建築地下室外牆兩牆合一的建築結構,收到了良好的效果。
曹文貴(2008)在深入研究基坑支護方案確定之影響因素基礎上,確定出其主要影響因素及評價指標,並根據影響因素與評價指標的層次性和模糊性特點,建立了確定基坑支護方案的綜合優化評價模型。
李濤(2010)在合理選擇支護結構的同時,認為應加強主動防護控制基坑引發環境問題方面的機理和方法研究,並以隔檔牆為例介紹了主動防護技術的思路。
(4)地下水控制
工程實踐表明,大大小小的工程事故大多與地下水有關,基坑工程常用地下水控制方法有截水帷幕、井點降水、明溝排水,通過選擇地下水控制方法來控制過大的地面沉降、管湧。
丁洲祥(2005)採用biot固結理論分析了止水帷幕對基坑工程環境效應的影響,結果表明,深厚透水地基中增加豎向止水帷幕的深度並不能有效減小對周圍環境的影響;漏水部位周圍土體的滲流等勢線較為密集,滲流速度較大,容易誘發擴大破壞;豎向封閉式止水帷幕漏水引起的坑邊土體的沉降和地表土體的側移相對較大,水位下降迅速。
張蓮花(2005)針對基坑工程中降水將不可避免對周圍環境產生影響的事實,首次提出沉降變形控制的降水最優化問題的概念,這種考慮環境的因素進行優化降水設計的方法改變了過去僅從工程施工和安全的角度進行降水設計的傳統觀點,實際中取得了較好的效果。
(5)基坑工程監測
基坑工程中,對周邊建築物(管線)、支護結構的位移、沉降;土壓力、孔隙水壓力等進行監測,可以儘早發現危險的前兆,修改設計施工方案,採取必要的工程措施,防止工程事故和環境事故的發生。
紀廣強(2002)通過對南京某超高層建築深基坑開挖監測結果進行分析,認為基坑地質條件較好且開挖滿足支護系統安全穩定的條件時,仍可能對周圍環境造成較大的影響。
(6)施工管理
資料表明,工程施工問題造成的基坑事故、環境破壞佔事故總數的41.5%,因此對基坑施工進行嚴格的科學管理對減少基坑事故有重要意義。
以上研究表明,基坑引發的地面沉降是造成環境影響的主要原因,為了降低其發生的概率和強度,可以從支護結構、地下水控制、施工監測、施工管理幾個方面採取措施。這些措施的實行在現行國家標準、行業規範、地區規範等標準化檔案中已有較多的體現。
基坑降水的計算全過程,基坑降水引起地面沉降的計算方法
地面開始計算至需要降至的水位之間的動水深度 原地面下水位標高 基坑開挖底標高 0.5 原地面標高 基坑開挖底標高 0.5 應按照降水至基底下0.5 1.0m考慮,但若為天然地基,基底為不透水層,則基坑降水深度可按減壓降水考慮,只要基底上覆土層能壓住承壓水頭即可。jgj 120 2012建築基坑支護技...
地表水環境影響評價等級劃分的依據有哪些
地表水環境影響評bai價等級du劃分的依據zhi主要有建設專案 汙水排dao放量 汙水水質的複雜程版度 受納權水域的規模以及納汙水體水質要求。評價工作等級分為 一級評價最詳細,二級次之,較簡略。具體詳見 環境影響評價技術導則 地面水環境 hj t 2.3 93。建設專案的汙水排放專量 分5個檔次,屬...
影響降水的主要因素有哪些,影響降水的因素是什麼?
1 位置 主要是海陸位置對降水的影響,通常大陸內部乾旱少雨。2 大氣 主要包括大氣環流 鋒面 氣旋反氣旋 等因素對降水的影響。1 大氣環流包括三圈環流和季風環流。三圈環流中形成了七個氣壓帶和六個風帶,其中低壓帶控制地區降水較多,高壓相反 西風帶內西岸降水多於東岸,信風帶內東岸降水多於西岸。季風環流中...