基坑工程與地下工程環(huán)境影響探討
時(shí)間:2022-06-17 15:05:10
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摘要:隨著城市工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)張,越來(lái)越多的建筑工程開始重視地下空間的開發(fā)。基坑工程以及地下工程施工安全都屬于地下工程項(xiàng)目施工期間十分重視的內(nèi)容,不僅關(guān)系著工程施工質(zhì)量,也與施工進(jìn)度密切相關(guān)。為此,該文以某地鐵工程為例,基于其讀地質(zhì)與水文條件,分析其基坑工程與地下工程安全風(fēng)險(xiǎn)與應(yīng)對(duì)方案,同時(shí)詳細(xì)分析施工期間對(duì)附近環(huán)境所產(chǎn)生的影響,并提出相應(yīng)的解決方案,以期為我國(guó)基坑工程與地下工程施工提供一定的參考。
關(guān)鍵詞:基坑工程;地下工程;環(huán)境影響控制措施;盾構(gòu)施工;施工安全
基坑工程與地下工程都屬于大規(guī)模工程之中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),例如:施工單位在建設(shè)地鐵等各類公共設(shè)施時(shí),需要考慮基坑工程多處于繁華地段,且附近存在諸多建筑物,基坑工程開展期間,可能對(duì)附近建筑物穩(wěn)定性以及附近環(huán)境產(chǎn)生一定程度的影響,同時(shí)可能引發(fā)支護(hù)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的問(wèn)題,進(jìn)而對(duì)施工人員生命安全以及附近生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的威脅。為此,該文以某地鐵工程項(xiàng)目為例,討論如何減少基坑工程對(duì)環(huán)境的影響,并保證地下工程安全。
1工程項(xiàng)目概況
1.1工程項(xiàng)目簡(jiǎn)介
該次研究工程項(xiàng)目總計(jì)兩站站1個(gè)區(qū)間,全長(zhǎng)816.6m,采用盾構(gòu)施工方式,區(qū)間設(shè)立一條聯(lián)絡(luò)通道。盾構(gòu)區(qū)間運(yùn)用1臺(tái)(管片外徑設(shè)定為Φ6200mm)土壓平衡盾構(gòu)設(shè)備完成隧道的挖掘,施工流程如下:施工人員在站1(見圖1)一端組裝,并向站2(見圖2)掘進(jìn),抵達(dá)終點(diǎn)之后,將盾構(gòu)設(shè)備吊出,結(jié)束施工。此次工程地處城市中心區(qū)域,是繁華地段,附近環(huán)境相對(duì)復(fù)雜,對(duì)施工標(biāo)準(zhǔn)有較高的要求,對(duì)施工單位能力要求較高。
1.2工程地質(zhì)與水文環(huán)境
該次工程項(xiàng)目地處長(zhǎng)江下游三角洲沖積層,從上到下可以區(qū)分為7層,細(xì)分為16個(gè)亞層,區(qū)間隧道埋深深度在10.3~14.1m,隧道依序穿過(guò)了③-1粉砂夾粉土層以及③-2分析砂層;隧道之上覆蓋的土層具體包括填土層、粘質(zhì)粉土夾雜粉質(zhì)黏土層以及粉砂夾雜粉土層;下臥層則具體以粉質(zhì)粘土層以及分析砂層為主。其中粉土層與粉砂層具有較強(qiáng)的透水性,如果地下水壓力達(dá)到一定程度,可能會(huì)產(chǎn)生流砂現(xiàn)象。④-1層土地較為軟弱,具有一定觸變特性,容易受到破壞。整體而言,該次施工所在環(huán)境屬于相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境。施工范圍內(nèi),地表水資源較為豐富,水頭埋深深度在2~5m之間。環(huán)境歸入Ⅱ類環(huán)境,潛水層可以對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的腐蝕性,而承壓水層也會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生一定的腐蝕,但是腐蝕強(qiáng)度相對(duì)較弱。
2基坑工程與地下工程安全風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)措施
2.1基坑工程與地下工程安全風(fēng)險(xiǎn)
基坑工程與地下工程施工期間,為了方便針對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)開展技術(shù)管理,工程將風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分為自身風(fēng)險(xiǎn)以及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[1]。結(jié)合我國(guó)相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)管理體系文件所提出的要求、安全風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別劃分標(biāo)準(zhǔn),該次工程將基坑工程單從盾構(gòu)始發(fā)、盾構(gòu)到達(dá)以及聯(lián)絡(luò)通道這3個(gè)方面討論存在的安全風(fēng)險(xiǎn),并為其劃分風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)(具體見表1),結(jié)果顯示盾構(gòu)區(qū)間風(fēng)險(xiǎn)處于Ⅱ級(jí)至Ⅱ+級(jí)之內(nèi)。
2.2基坑工程與地下工程風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施
2.2.1加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)控制措施該次工程項(xiàng)目結(jié)合始發(fā)站與終點(diǎn)站區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境,合理制定兩端底層的加固技術(shù)方式,并嚴(yán)格依照制定的方案對(duì)端頭的土體進(jìn)行加固,保證加固整體質(zhì)量,以降低盾構(gòu)施工期間始發(fā)與抵達(dá)期間的風(fēng)險(xiǎn)[2]。針對(duì)兩站區(qū)間內(nèi)的地質(zhì)條件狀況,檢測(cè)人員需要不斷地對(duì)水文環(huán)境、地質(zhì)條件予以多次測(cè)量、調(diào)節(jié)以及改善土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)施工相關(guān)數(shù)值,針對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)相關(guān)參數(shù)予以全面掌握,如果期間發(fā)現(xiàn)存在異樣,則必須第一時(shí)間予以調(diào)節(jié);施工人員需要運(yùn)用確實(shí)可行的技術(shù)方案來(lái)掌控盾構(gòu)挖掘的方向,并時(shí)刻保證盾構(gòu)姿態(tài)的正確性,隨時(shí)矯正掘進(jìn)存在的偏差性,保證施工結(jié)束后的隧道軸線以及管片受到應(yīng)力處于可接受范圍之內(nèi);施工人員需結(jié)合該地區(qū)地質(zhì)條件設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)通道的位置水平凍結(jié)的施工工藝,研究水平凍結(jié)工藝期間,鉆孔環(huán)節(jié)、開挖環(huán)節(jié)以及澆鑄環(huán)節(jié)等工序期間可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn),并預(yù)先做好應(yīng)對(duì)處理。2.2.2建立完善的風(fēng)險(xiǎn)管理制度健全的風(fēng)險(xiǎn)管理質(zhì)素屬于開展施工風(fēng)險(xiǎn)管控的基礎(chǔ)以及保證,結(jié)合該次項(xiàng)目特征以及傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)管控經(jīng)驗(yàn),該項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)管控措施具體有如下幾項(xiàng):第一,堅(jiān)持項(xiàng)目經(jīng)理承擔(dān)所有責(zé)任、安全經(jīng)理承擔(dān)安全責(zé)任以及各個(gè)級(jí)別管理人員承擔(dān)對(duì)應(yīng)責(zé)任的基本原則,全方位構(gòu)建并落實(shí)管理責(zé)任制度以及風(fēng)險(xiǎn)管控逐級(jí)責(zé)任制度。第二,施工人員開展風(fēng)險(xiǎn)管理,明確所有崗位工作人員承擔(dān)的責(zé)任,保證責(zé)任落實(shí)到位,使得所有人明確個(gè)人承擔(dān)的責(zé)任,同時(shí)制定相應(yīng)的獎(jiǎng)懲制度,針對(duì)完成崗位職責(zé)的施工人員,予以一定獎(jiǎng)勵(lì),反之予以一定的經(jīng)濟(jì)懲罰。積極開展風(fēng)險(xiǎn)管理培訓(xùn),組織所有施工人員參與其中,使得施工人員風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)得到提高,在生產(chǎn)期間嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行操作。堅(jiān)持風(fēng)險(xiǎn)工程審計(jì)制度,結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)工程分級(jí)與有關(guān)資料,制定更為健全的施工安全技術(shù)交底工作,制訂更為安全的施工計(jì)劃,并進(jìn)行施工風(fēng)險(xiǎn)預(yù)告。落實(shí)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)督控制、評(píng)價(jià)以及預(yù)警制度,施工期間,借由對(duì)施工流程的監(jiān)管,實(shí)現(xiàn)對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)源的安全風(fēng)險(xiǎn)控制,第一時(shí)間對(duì)監(jiān)控所獲取的信息進(jìn)行分析以及研究,據(jù)此判斷當(dāng)前施工的安全性與風(fēng)險(xiǎn)性。落實(shí)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)督、控制、評(píng)價(jià)以及預(yù)警消息傳輸制度,施工期間合理運(yùn)用不同形式的監(jiān)督、巡視以及評(píng)價(jià)信息,落實(shí)預(yù)警響應(yīng)以及處理技術(shù),施工期間需要預(yù)先判斷可能產(chǎn)生的預(yù)警狀態(tài),信息傳輸期間,也需要組織施工人員針對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究與分析,強(qiáng)化監(jiān)測(cè)、巡視,開展前期的風(fēng)險(xiǎn)管控,等待監(jiān)控管理中心確認(rèn)預(yù)警達(dá)到的等級(jí)之后,根據(jù)級(jí)別予以對(duì)應(yīng)的處理。2.2.3風(fēng)險(xiǎn)工程應(yīng)對(duì)方案為了加強(qiáng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)工程的管控,需要嚴(yán)格落實(shí)風(fēng)險(xiǎn)管理制度,強(qiáng)化監(jiān)督、控制、評(píng)價(jià)以及預(yù)警制度的落實(shí)力度,基于預(yù)警制度的基礎(chǔ)之上,結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)工程指定更為詳細(xì)且嚴(yán)格的預(yù)警流程,即結(jié)合施工步驟以及工藝技巧等所產(chǎn)生影響,將設(shè)計(jì)的預(yù)警值細(xì)分在各個(gè)施工流程內(nèi),如此使得所有施工流程均在施工單位掌控之中,以免產(chǎn)生由于前期施工所引發(fā)的預(yù)警值耗損過(guò)高而之后難以控制的現(xiàn)象。
3基坑工程與地下工程施工環(huán)境影響與應(yīng)對(duì)措施
3.1基坑工程與地下工程環(huán)境影響
3.1.1施工噪聲基坑工程與地下工程施工的噪聲一般源自如下兩個(gè)方面:一方面,盾構(gòu)施工期間,需要對(duì)原路面進(jìn)行鑿除處理、打入工程樁以及開挖土方等;另一方面,盾構(gòu)挖掘過(guò)程中,隧道之中的電瓶車運(yùn)輸、注漿設(shè)施以及吊裝設(shè)施在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中同樣會(huì)產(chǎn)生較高的噪聲[3]。3.1.2地下水位改變以及地下水污染現(xiàn)象施工人員運(yùn)用將水發(fā)穩(wěn)定開挖面過(guò)程中,將造成地下水位降低,進(jìn)而引發(fā)地表產(chǎn)生沉降或是井水枯竭等問(wèn)題。另外,如果運(yùn)用化學(xué)注漿改善土體,將造成地下水受到嚴(yán)重的污染。3.1.3缺氧基坑工程與地下工程施工期間,如果在前方遇到硬度較高的障礙物,必須通過(guò)人工才能進(jìn)行鑿除,此時(shí)就需要應(yīng)用壓氣法開展施工。應(yīng)用壓氣法施工期間,施工人員有概率出現(xiàn)缺氧的癥狀。此時(shí),施工人員可能產(chǎn)生脈搏以及呼吸頻率增加、注意力下降,乃至產(chǎn)生中樞神經(jīng)障礙的癥狀。故而,必須運(yùn)用行之有效的防治方案保護(hù)施工人員安全。
3.2基坑工程與地下工程環(huán)境影響應(yīng)對(duì)措施
3.2.1噪聲控制通常情況下,基坑工程與地下工程施工所形成的噪聲理應(yīng)限制在本區(qū)域噪聲限制標(biāo)準(zhǔn)之下,然而許多情況下施工噪聲可能超過(guò)限定標(biāo)準(zhǔn)值。為此,施工企業(yè)可以嘗試通過(guò)如下方式減少對(duì)附近居民所產(chǎn)生的影響[4]。具體方案如下:第一,選擇采用噪音低的方式以及設(shè)備,例如在城市開展基坑工程與地下工程時(shí)間,可以選用靜力壓樁或是關(guān)注樁等方式。第二,針對(duì)形成噪聲的施工設(shè)備予以隔音處理。例如:在外圍設(shè)立罩子,或是安裝對(duì)應(yīng)的消聲裝置。第三,選擇合適的施工時(shí)間,盡可能規(guī)避附近居民日常工作時(shí)間以及休息時(shí)間。第四,要求基坑工程與地下工程施工人員佩戴防噪音的裝置。3.2.2地下水污染防治方案針對(duì)基坑工程與地下工程期間地下水污染防治工作,可采用如下措施[5]:第一,將現(xiàn)場(chǎng)的污水排放至下水道中,借助沉淀池,將其中的懸浮物質(zhì)去除,如果呈酸性,或是堿性,應(yīng)予以適當(dāng)?shù)闹泻吞幚?,針?duì)污水內(nèi)存在的油污,盡可能令其上浮,之后予以吸附分離清除。第二,施工人員在施工范圍內(nèi)設(shè)立多個(gè)觀測(cè)井,時(shí)刻檢查水位與水質(zhì)狀況,若水位或是水質(zhì)變化,則需要及時(shí)應(yīng)對(duì)。3.2.3缺氧措施施工單位應(yīng)盡量避免選用壓氣法。若必須使用,則可嘗試采用如下方式進(jìn)行防治:第一,針對(duì)可能產(chǎn)生缺氧的區(qū)域,通過(guò)注漿法或是隔離施工的方式予以堵塞[6]。第二,如果施工區(qū)域內(nèi)存在舊井,則將其回填,或是在施工期間,將正在應(yīng)用的水井進(jìn)行封鎖。第三,時(shí)刻監(jiān)測(cè)施工范圍內(nèi)氧氣含量,一旦產(chǎn)生缺氧現(xiàn)象,需要及時(shí)予以處理。
4結(jié)語(yǔ)
現(xiàn)如今,我國(guó)工程項(xiàng)目數(shù)量不斷增加,基坑工程與地下工程安全及對(duì)環(huán)境的影響也成為施工單位關(guān)注的重點(diǎn)。就該次研究實(shí)例可知,基坑工程與地下工程施工依舊存在許多安全問(wèn)題,對(duì)此應(yīng)采用加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)控制措施以及建立完善的風(fēng)險(xiǎn)管理制度等措施予以控制,保證施工人員的生命安全以及施工的順利進(jìn)行。同時(shí),施工人員還需要注意施工期間對(duì)環(huán)境方面的影響,并通過(guò)合理的方式,減少對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響。
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作者:張闖 單位:中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司鄭州院