1、前言 

　　城市地下建設(shè)工程的環(huán)境地質(zhì)效應(yīng)隨著城市地下空間的建設(shè)開發(fā)，必然會引起社會的廣泛關(guān)注，同時也會影響城市的開發(fā)建設(shè)，因此，研究地下工程的環(huán)境地質(zhì)效應(yīng)及其防治技術(shù)，有助于進一步開發(fā)地下空間資源，大力推進現(xiàn)代化的城市建設(shè)。 

　　2、環(huán)境地質(zhì)效應(yīng)的表現(xiàn)形式分析 

　　地下工程主要有隧道工程、沉井工程、基坑工程等，施工工法主要有盾構(gòu)法、沉井法、頂管法、沉管法、地下連續(xù)墻法、礦山法、新奧法等，地下工程在施工中或施工后都會對地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生影響。 

　　2．1 基坑開挖引起的變形與失穩(wěn) 

　　地下工程建設(shè)中，高層建筑的地下室、地下商場和車庫、地下蓄水庫、地下電站和水泵房等，常常要進行深大基坑開挖，開挖深度常常達到12～18m或以上。在開挖基坑過程中，改變了原土體的應(yīng)力場，必然會導(dǎo)致周圍地層的移動，引起周圍支擋結(jié)構(gòu)的變形破壞、基坑周圍地表沉降、基坑夫穩(wěn)和基底隆起等問題。 

　　2．2 地下水環(huán)境變異 

　　地下工程建設(shè)不可避免的會對地下水環(huán)境造成一定的影響，一般來說，地鐵、水底交通隧道等大跨度的地下工程對地下水環(huán)境的影響形式有兩個方面，一是隧道施工期間產(chǎn)生的影響，一是隧道建成后潛在的影響。 

　　地下工程施工中，為保證開挖面的穩(wěn)定，往往需要人工降水，如在地下水較淺的地區(qū)進行深基坑開挖，用盾構(gòu)法在飽和土體中進行隧道施工，都需要進行大面積的人工降水，將導(dǎo)致地下水漏斗式下沉，使地下水的動力場和化學(xué)場發(fā)生變化，引起地下水中某些物理化學(xué)組分和微生物含量的變化，可能導(dǎo)致地下水的污染逐步加劇。 

　　2．3 洞室圍巖失穩(wěn) 

　　地下工程洞室開挖后，地下形成了自由空間，原來處于積壓狀態(tài)的圍巖，由于解除束縛，而向洞室空間松脹變形。當圍巖應(yīng)力超過了巖土體強度時，便失穩(wěn)破壞，有的顯著而突然，有的變形和破壞不易劃分。洞室圍巖的變形與破壞，是發(fā)展的連續(xù)過程。 

　　2．4 地質(zhì)生態(tài)環(huán)境惡化 

　　地下施工往往要挖出大量的巖石和土體堆積于隧道頂部或門口附近，有的可高達6m、7m，不僅對周圍環(huán)境有影響，而且若棄土超荷，還可能引起隧道下沉。基坑開挖使大量地面裸露，在開挖或運輸過程中，如不及時圍護和車輛密閉運輸，容易造成城市的揚塵污染。 

　　3、環(huán)境地質(zhì)效應(yīng)的機理分析 

　　3.1 基坑開挖對地下水狀態(tài)的改變 

　　基坑開挖過程中，為保證土方開挖及基礎(chǔ)施工處于適宜的工作條件下進行，大多數(shù)都要采用人工降低地下水，這樣就會引起基坑內(nèi)外產(chǎn)生地下水滲透，地下水狀態(tài)也隨之改變。 

　　3.2 地下水滲透對土壓力的影響 

　　基坑開挖過程中，為了保證基底干燥，便于施工，要采用―些降水措施。基坑降水會引起地下水滲透，地下水狀態(tài)隨之改變。 

　　3.3 基坑開挖中水、土壓力變異與地質(zhì)環(huán)境效應(yīng)關(guān)系 

　　基坑開挖時，在解除豎向自重應(yīng)力的同時，水平向自重應(yīng)力亦相應(yīng)有所解除。坑底以上的土體，因受到具有較大水平壓力的外側(cè)土體的擠壓，便產(chǎn)生水平壓縮，于是板樁內(nèi)移，并伴隨出現(xiàn)坑外地面沉降；另一方面，人工降低地下水位，會增大坑外土體內(nèi)的豎向和水平向自重應(yīng)力，造成更大的坑外地面沉降和板樁內(nèi)移。 

　　3.4 基坑開挖的實際應(yīng)力狀態(tài)對土壓力的影響 

　　由于基坑開挖，在基坑的外側(cè)，如果不考慮地下水位的變化，鉛垂方向的自重應(yīng)力保持不變，水平方向的地基內(nèi)應(yīng)力減少。隨著挖掘深度的增加，坑壁的水平位移也不斷增加，當水平方向的內(nèi)應(yīng)力達到最小值的時候，土體達到主動土壓力狀態(tài)。在基坑底部以下的地基，如果不考慮地下水位的變化，鉛垂方向自重應(yīng)力減少，開挖面以下的支擴結(jié)構(gòu)擠壓基底下部地基，使下部地基水平受壓。 

　　4、環(huán)境地質(zhì)效應(yīng)的系統(tǒng)防治分析 

　　4．1 開展有效的工程地質(zhì)勘察 

　　通過詳細的勘察為設(shè)計施工提供相關(guān)的參數(shù)和指標，確定合理的開挖方案、步驟。如果勘察工作所提供的數(shù)據(jù)不詳細，勢必給支護工作留下隱患。 

　　4．2 優(yōu)化開挖方案 

　　地下工程的開挖方法很多，大型地下工程施工不可能全斷面一次成洞，實際上是根據(jù)出渣運輸洞不同、施工機械類別和巖石特性等條件，選擇開挖施工方法。這樣就決定了大型地下洞室是分層分塊開挖，逐步形成洞室設(shè)計體系的特點。在開挖的時間上，存在分期開挖，每一個分期對應(yīng)一種施工短期洞型和不同的開挖順序。也就是說，施工期間圍巖的應(yīng)力分布、破損區(qū)范圍、洞周位移狀況都在不斷的變化中。 

　　4．3 科學(xué)的降水設(shè)計方案 

　　要降低地下水位，就要合理的選擇降水方法，并在此基礎(chǔ)上進行人工降水的方案設(shè)計。人工降水方法的選擇是人工降水成敗的關(guān)鍵，在降水技術(shù)方法的選擇時，應(yīng)注意考慮以下幾點：降水場地的水文地質(zhì)條件；含水層的透水性；地下工程開挖的深度及技術(shù)要求；降水場地的施工條件和施工設(shè)備的能力范圍；選用的方法是否經(jīng)濟合理便于施工；可根據(jù)條件將多種方法組合使用，充分發(fā)揮不同方法之間的互補性。 

　　 4．4 推行地下工程建設(shè)系統(tǒng)管理與防御技術(shù) 

　　地下工程的建設(shè)是一項系統(tǒng)工程，必須從勘察、設(shè)計、施工、監(jiān)測全方位實施工程防御體系。勘察設(shè)計方面，首先了解地質(zhì)情況，查明周圍各種地下管線和建筑物的要求，設(shè)計時要對地質(zhì)資料了解清楚，精心設(shè)計并做到優(yōu)化：施工方面，必須嚴格按照設(shè)計進行施工，對于有支撐的圍護結(jié)構(gòu)，必須遵守先撐后挖，嚴禁超挖，盡量縮短墻體暴露時間以及分層開挖，而高差不宜過大的原則，對施工中出現(xiàn)的問題要有預(yù)見性，對于毗鄰建筑物施工時，必須做好保護措施：監(jiān)測方面，一定要在整個施工與運營期間，實施嚴格的現(xiàn)場檢驗與監(jiān)測，以正確指導(dǎo)施工，避免事故發(fā)生。 

　　4．5 加強對臨近建筑物的保護 

　　在已有建筑物或構(gòu)筑物附近設(shè)置新的基礎(chǔ)和開挖基坑時，應(yīng)考慮對已有建筑物的影響。在設(shè)計和施工前，應(yīng)對以下情況進行調(diào)查：土質(zhì)、原有建筑物基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)可靠度和地基基礎(chǔ)變形的要求。根據(jù)情況制定以下對策：①對已有建筑物進行變形和裂縫的觀測，不需要采取特殊的施工方法；②設(shè)計方面不需要特殊考慮，但施工方法要采取有效對策：③設(shè)計和施工都要采取有效的特殊對策，從工程計劃開始就要采取對已有建筑物不產(chǎn)生有害影響的對策和防護工程，同時要進行變形和裂縫觀測。 

　　4．6 加強巖土體變形的理論研究 

　　由于地下工程建設(shè)的復(fù)雜性，實踐中有超出理論的現(xiàn)象，也有現(xiàn)有理論不能有效指導(dǎo)工程實踐的現(xiàn)象。 

　　5、結(jié)束語 

　　隨著經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，我國城市化進程的加快，人們開始致力于地下空間的大規(guī)模開發(fā)利用。地下空間資源正越來越多被開發(fā)利用于各種領(lǐng)域，如地鐵、地下街、地下室、地下車庫、等各類地下工程，已經(jīng)成為現(xiàn)代城市功能轉(zhuǎn)入地下的重要載體。但是，地下工程建設(shè)一般都在市區(qū)內(nèi)，在其施工過程中常常會引起周圍地層的位移、變形、沉降與塌陷等環(huán)境地質(zhì)效應(yīng)，對周圍地面建筑物及基礎(chǔ)、地下早期人防和其他構(gòu)筑物、公共地下管線和各種地下設(shè)施以及城市道路的路基、路面等都可能構(gòu)成不同程度的危害。