城市地下工程中的环境岩土工程问题分析
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城市地下工程中的环境岩土工程问题分析
王婷
【摘 要】地下工程建设面临的各类环境岩土工程问题，严重影响我国的建筑环境安全，阻碍我国建筑行业的发展。本文结合贵州省金狮小区实例，采取围岩稳定优势面分析策略，提出支护设计及施工方法，最终该工程顺利完成。
【期刊名称】《资源信息与工程》
【年(卷),期】2016(031)003
【总页数】2页(P101-101,103)
【关键词】地下工程;环境岩土工程;优势面分析;支护与治理
【作 者】王婷
【作者单位】贵州省地质矿产勘查开发局111地质大队,贵州贵阳550000
【正文语种】中 文
【中图分类】TU94
竖向开发是城市发展的必经之路，如今迎来了地下工程建设的高峰期，交通隧道、地下商场等项目的规模和数量都在逐渐增多。然而，这也带来了许多实际问题，如地面沉陷、硐室失稳、涌突水等，对工程安全造成极大的威胁。因此在地下工程发展过程中，必须高度关注环境岩土工程问题，采取行之有效的治理办法，确保地下工程安全，使其健康发展。
贵阳市金狮小区“狮子组团”4#、5#、6#、10#楼位于贵阳市百花山路，交通方便。该工程系贵阳市建筑设计院有限公司设计，由贵州省经济适用房住房建设发展中心委托勘察院进行详细岩土工程勘察工作。拟建建筑地面形态呈扇形，地面37+1层，地下3层，地下室联通，框架-剪力墙结构。
同地面建筑工程相比，地下工程的设计与实施具有更多的复杂性，其引起的环境岩土工程问题主要有：（1）软土工程建设引起地面沉陷、隧道塌方引起公路变形、开裂、开挖施工破坏市政管线，造成次生灾害；（2）运用盾构法进行工程施工时，盾构的顶端遭到破坏出现突水现象，进而引起地面失稳，大面积沉陷。盾构施工中，土体逐渐上隆，使得土体空隙的水压出现变化，引起地层固结变异；（3）砂土由于施工逐渐液化，在渗流作用下引发变形；（4）施工排水大幅降低地下水位，进而引起地面沉陷、开裂等问题；（5）有毒有害气体释放，如沼气等。由于缺乏深入的研究和认识，每一项岩土问题都有可能演化为实际灾害，因此，施工过程中必须高度重视灾害类型分析，采取有效的防护措施，确保工程施工安全。
3.1 评价方法
对于围岩而言，其稳定性主要分成3大类，分别为地质安全、整体失稳以及局部失稳。首先，应准确掌握工程区地质条件，认真分析细节问题，同时充分注意可能发生的灾害，保证地质安全。工程地质是否稳定和地质结构面息息相关，地质结构面数量较多，其中优势面起主导作用。准确定位优势面并给出正确的评价是围岩稳定性分析的主要内容。当前较为常用的评价方法包括：地质分析法、分级评价法和理论模型法，现以地质分析法为例，对其进行具体阐述。
3.2 地质分析法
（1）块体稳定性分析。块体稳定性分析是一种将几何力学作为核心的方法，包含赤平投影法、坐标投影法等多种形式，针对围岩优势面分析，建议采用关键块和优势分离体分析相结合的方法。
围岩优势面分析实质上就是地质分析与系统分析的有机结合，准确定位优势面及其分离体，由多个优势面共同组合而成的分离体被称为优势分离体，与关键块较为相似，但内涵有所不同，因为优势面是根据众多指标确定的。
用于确定优势分离体的方法有许多，比如赤平极射投影法、数值模拟等。超挖与自然滑塌等情况属于最优范畴。由于优势分离体容易出现滑塌现象，所以也会造成超挖等问题。从硐顶的角度讲，其组合形态主要为四面体。运用这种方法找出围岩优势面具有较高可靠性，值得大范围的推广和使用。
（2）稳定性评价。优势分离体是造成滑塌等问题的重要因素。针对硬岩应充分关注顶板，而软岩则需注意边墙。如果硐室的成硐条件相对较好，围岩顶板实际厚度足够（不低于硐室跨度），且硐距保持在1～2倍跨度时，即可确定硐室相对稳定。与常规硐室不同，浅埋硐室通常还涉及到地面环境变形等方面的问题，重点是要合理处理顶板的厚度，所以也存在优势层问题。通过对地质结构的分析，可获取准确的评价结果。此外，还可运用先进的分析系统辅助稳定性评价，如边坡块体稳定性分析系统（SASW）。
4.1 设计方法
国内铁道部门根据围岩稳定性分类，通过对隧道塌方高度的统计与总结，得出了相应的经验公式：
式中h冒代表处在相同围岩条件下同等尺寸隧道所产生冒落拱的高度；α代表I～III类围岩，通常取2.5。出于安全性考虑，在实际情况中，对于垂直地压的计算，即便超出h冒，也会将土层的所有重量计作垂直地压。
4.2 支护与治理
（1）治理。①针对性治理。针对岩石，需找出主要的控制因素，如围岩优势面等；针对土体，需找出时间与空间的效应特征。②合理化治理。在实际工作中，应给予地质体自身足够的重视，并加以充分利用，停止不利于地质体的行为和活动，尽量采取地质和治理相结合的方法。③生态化治理。切实强化绿化与美观设计，注重工程的环境效益，使其与周边的自然环境相协调，营造良好的空间绿化氛围。
图1 新奥法与传统工法的对比
（2）支护与防水设计。首先，需要对超前预防进行深入优化，采取可靠的信息化手段编制防灾预案。常用的超前预报形式包括：超前导坑法、工程地质素描法等，可根据实际情况与具体要求妥善选取。地下工程失稳大多与涌水存在必然的联系，施工经验提出“治塌先治水”的总体策略，由此可以看出水害治理的重要作用。涌水现象发生需要满足一定必要条件的，如存在水源、通道和施工扰动等。针对涌水这一实际问题，不仅要注重分析优势面，还需考虑边坡软弱层等相关问题。在地下工程中，需特别注意优势含水层。工程中常用的施工方法为新奥法，新奥法和传统工法对比如图1所示。新奥法主要涉及4道防水工序，即为初级支护、防水层设置、二次衬砌与注浆加固。
5 结语
总之，地下工程是现代化城市发展的必然趋势，其在方便人们生产生活，刺激经济快速发展的同时，埋下了一定的安全隐患，与地下工程建设相关的环境岩土工程问题成为制约其进一步发展的主要因素。为此，在对环境岩土工程问题进行深入分析的基础上，找到并实施有效的治理对策，进而从根本上确保工程安全，为地下工程的可持续发展奠定良好的基础。
中图分类号：TU94
文献标识码：A
文章编号：2096-2339（2016）03-0101-01
作者简介：王 婷（1989-），女 ，贵州织金人，本科，助理工程师，研究方向为水文地质、工程地质、环境地质。
作者单位：（贵州省地质矿产勘查开发局111地质大队，贵州 贵阳550000）
4.2 支护与治理
（1）治理。①针对性治理。针对岩石，需找出主要的控制因素，如围岩优势面等；针对土体，需找出时间与空间的效应特征。②合理化治理。在实际工作中，应给予地质体自身足够的重视，并加以充分利用，停止不利于地质体的行为和活动，尽量采取地质和治理相结合的方法。③生态化治理。切实强化绿化与美观设计，注重工程的环境效益，使其与周边的自然环境相协调，营造良好的空间绿化氛围。
（2）支护与防水设计。首先，需要对超前预防进行深入优化，采取可靠的信息化手段编制防灾预案。常用的超前预报形式包括：超前导坑法、工程地质素描法等，可根据实际情况与具体要求妥善选取。地下工程失稳大多与涌水存在必然的联系，施工经验提出“治塌先治水”的总体策略，由此可以看出水害治理的重要作用。涌水现象发生需要满足一定必要条件的，如存在水源、通道和施工扰动等。针对涌水这一实际问题，不仅要注重分析优势面，还需考虑边坡软弱层等相关问题。在地下工程中，需特别注意优势含水层。工程中常用的施工方法为新奥法，新奥法和传统工法对比如图1所示。新奥法主要涉及4道防水工序，即为初级支护、防水层设置、二次衬砌与注浆加固。
总之，地下工程是现代化城市发展的必然趋势，其在方便人们生产生活，刺激经济快速发展的同时，埋下了一定的安全隐患，与地下工程建设相关的环境岩土工程问题成为制约其进一步发展的主要因素。为此，在对环境岩土工程问题进行深入分析的基础上，找到并实施有效的治理对策，进而从根本上确保工程安全，为地下工程的可持续发展奠定良好的基础。
【相关文献】 ［1］ 许 崧，阎长虹，孙亚哲.城市地下工程中的环境岩土工程问题［J］.工程地质学报，2003（2）：127-132.
［2］ 李发坚.浅析城市地下工程中的环境岩土工程［J］.山西建筑，2011（4）：71-72.
［3］ 白佳佳.地下工程中的环境岩土工程问题［J］.价值工程，2010（12）：52.
