论地下工程引起的地质问题及防治措施论文
摘要：随着城市建设的大力发展，地下工程建设越来越多，由此引发的各类工程地质问题也逐渐显现出来，根据城市地下工程的特点，对地下工程开挖引起的工程地质问题进行了分析并提出了预防措施。
关键词：地下工程；工程地质问题；预防
城市地下工程具有现场环境条件复杂、施工难度大、技术要求高、工期长、对环境影响控制要求高等特点，是一项相当复杂的高风险性系统工程。但是，地下工程建设一般都在市区内，在其施工过程中常常会引起周围地层的位移、变形、沉降与塌陷等环境地质效应，对周围地面建筑物及基础、地下早期人防和其他构筑物、公共地下管线和各种地下设施以及城市道路的路基、路面等都可能构成不同程度的危害，已经出现并且孕育诸多工程地质问题。
1地下工程开挖引起的工程地质问题
1.1地面沉降
1.1.1地层初始应力状态的改变引起的地表沉降：地下工程开挖是在存在初始应力场的地层中进行的，开挖引起地层初始应力状态的改变，即二次应力场，它是由地层初始应力场与开挖引起的附加应力场的叠加应力场，对应二次应力场开挖的位移场仅是由开挖引起的附加应力场。地表沉降的主要机理是由开挖面的应力释放，附加应力等引起地层的弹塑性变形。引起初始地应力状态改变的主要原因有：
（1）地下工程开挖引起的附加应力；
（2）地下工程施工对地层的扰动和地层损；
（3）地下水渗流引起的地下水位的变化。
1.1.2土体的固结沉降：地下工程施工引起的地表沉降与时间有关。土体内部含水渗出，体积逐渐减少，这一现象成为土的“固结”。随着土体的固结，土体的压缩变形和强度逐渐增长。因此，土的固结所产生的沉降是城市地下工程施工中最值得注意的问题之一。根据地下工程施工的特点总结固结沉降的主要原因有：
（1）地下水位下降引起的固结沉降；
（2）土体空隙水压力变化，引起土体的固结沉降；
（3）土体扰动后，重新固结后产生沉降；
（4）土体的次固结和流变。
1.2洞室围岩失稳
地下开挖后，洞壁围岩由于失去了原有的岩体的支持而向洞内产生松胀变形，如果变形超过了围岩所能承受的能力，围岩就会被破坏。围岩的变形破坏程度常取决于围岩的应力状态、岩体结构和洞室的断面形状等。洞室开挖使地下原来的应力状态被破坏，围岩应力重分布，产生变形位移。
均质岩土体中应力未达到或未超过其强度以前，在开挖过程中的变形，以弹性变形为主，变形速度快，变量小，瞬时完成，一般不易察觉；当应力达到或超过岩土体强度时，塑性变形十分明显，发生压碎、拉裂或剪破。当岩体强度主要由结构面控制时，与上述情况基本一样，但当结构面组合构成围岩不稳定条件时，岩体除了弹性变形外，塑性变形也比较明显，它表现为围岩分离体（岩块）的相互错动，围岩松动时围岩稳定性降低，为进一步松动创造了条件。
1.3斜坡破坏
斜坡破坏主要发生在山区城市，除直接经济损失外，还可能造成人员伤亡，其原因主要是:由于自然地质作用和工程地质作用引发的，而工程地质作用造成的斜坡破坏较自然地质作用频率大。当然决非任何斜坡破坏都能称为地质灾害，但斜坡破坏确属重大的地质灾害类型之一。
斜坡破坏主要形式为滑坡，其影响因素主要有岩性、构造、地形、地震、降雨及人类活动等。其中，许多山体滑坡现象是由地下工程活动引发的，即主要是由于地下工程的开挖或采掘影响到了上部的山体，使岩体开裂，地面倾斜，并在一定条件的配合下，导致山体失稳形成滑坡。在隧道建设中，滑坡现象主要发生在浅埋、偏压及进出口等地段，其危害常常比较严重。为评价斜坡岩土的稳定性，预防斜坡破坏导致的地质灾害，认识引起斜坡破坏的内在原因与外部条件，掌握其运动发展规律显得非常重要，尤其是当前在城市这个人类经济活动的密集区，斜坡破坏造成的经济损失和人员伤亡都是巨大的`，都是由于工程活动不合理造成的。 1.4地下水污染
在城市环境地质中地下水的不良作用主要表现为地下水的侵蚀。地下水的不良作用和地下水污染主要由人为引起。随着经济持续稳定发展，人类活动加剧，对地下水的污染越来越严重，主要表现为：多数城市垃圾随意堆放；工业废水和废液不经处理或初步处理后任意排放。首先污染地表水，经地表水补给地下水或渗入地下水，再污染地下水，使地下水具有侵蚀性，对城市的建筑物基础及地下工程不断侵蚀破坏。
2防治措施
2.1开展详尽的工程地质勘察
工程地质勘察资料是地下工程施工的重要依据，通过详细的工程地质勘察，为设计施工提供需要的参数和指标，确定合理的开挖方案、开挖步骤，如果地下工程建设所涉及勘察资料不详细、不准确，势必给支护工程带来事故隐患。
2.2做好开挖方案的优化选择
地下工程的开挖方法很多，以基坑工程为例，有分层全开挖、中心岛式开挖等等。开挖顺序不同，引起的位移不同，中心岛法的开挖顺序就比从一个方向按顺序向另一个方向的开挖方法，对基底隆起和桩后地面沉降有一定程度地减少。因此，基坑开挖时应做好开挖方案的优化选择。
2.3实行科学的降水设计
水是影响基坑工程稳定的重要因素之一，从实际统计资料来看，约有70%的基坑事故与地下水有关，因此，地下工程建设中应特别注意地下水的影响。地下工程建设绝大多数都需要进行人工降低地下水。要降低地下水位，就要合理地选择降水方法，在此基础上进行人工降水的方案设计，以及进行降水方案的水位预测，通过预测进行降水方案的优化，从而达到最佳的降水方案。
2.4做好现场监测，开展信息化施工技术
地下工程是土体与围护结构体相互共同作用的一个动态变化的复杂系统，仅依靠理论分析和经验估计是难以把握在复杂的开挖和降雨等条件下支护结构与土体的变形破坏，也难以完成可靠而经济的开挖设计。通过施工时对整个工程进行系统的监测，可以了解变化的态势，利用监测信息的反馈分析，就能较好地预测系统的变化趋势。当出现险情预兆时，可做出预警，及时采取措施，保证施工和环境的安全；当安全储备过大时，可及时修改设计，削减围护措施。
2.5积极采用新技术、新方法
工程实践证明，采用基坑内降水、坑内侧土体加固（化学灌浆、石灰桩加固等）、及时支撑并预加轴力、增加挡墙的入土深度、墙外地层中筑帷幕、坑内降水坑外注水、分步开挖、逆作法施工、信息反馈施工法的采用等，对改善基坑变形、提高其稳定性有重要意义。计算机技术方法应广泛地应用到地下工程建设中，如进行数据分析与计算、计算机制图、计算机辅助深基坑设计、信息施工与管理等领域具有十分广阔的前景。
结语
地下空间资源正越来越多被开发利用于各种领域，如地下轨道交通工程、地下街、地下室、地下车库等各类地下工程，已经成为现代城市功能转入地下的重要载体。但是，地下工程建设一般都在市区内，在其施工过程中常常会引起周围地层的位移、变形、沉降与塌陷等环境地质效应，对周围地面建筑物及基础、地下早期人防和其他构筑物、公共地下管线和各种地下设施以及城市道路的路基、路面等都可能构成不同程度的危害。因此，研究城市地下建设工程引起的地质问题及其防治措施具有相当重要的现实意义。
摘要:近年来，随着铁路、公路的不断扩建、增建和城市旅游开发等建设，在某种程度上破坏了原生地质、地貌，尤其是乱伐森林、乱开采地下矿产资源，导致水土大量流失，地质灾害频繁发生，泥石流、高边坡滑坡事件屡见不鲜。为遏止此类现象的发生，开展地质高边坡滑坡治理工作，就显得尤为迫切和重要，笔者拟就地质高边坡滑坡(灾害)治理施工及其安全管理作一简述。
精心勘测,合理布局,高速公路、铁路、城市、旅游开发的工程建设和施工设计是按照国家（当地政府）审批的统一规范进行的。为了避免地质灾害和浪费土地，高速公路、铁路、城市、旅游开发的选择和定向，都要以达到全新发展效果为目的。在实施各项内容的开发建设中，一些基础性开发容易产生新的高边坡滑坡和泥石流。 第一，在地质灾害治理工作中，应首先做好施工前期的准备工作，由领导、专业技术骨干组成前勘小分队，前往易于发生地质灾害、高边坡滑坡治理区域范围进行实地踏勘，获取施工进场的第一手资料，根据滑坡的地形地貌，拟定出进场后施工的可行性方案。 第二，做好施工前期的安全教育工作。根据高边坡滑坡治理的难度和存在的安全问题，拟订《生产安全事故应急预案》，在施工场地张贴公告。与此同时，还要对进场施工的所有从业人员进行岗位安全技术交底，说明危险程度和具体防范(护)要求。 第三，做好后勤保障工作。严格执行建设部颁布的《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）的要求，建立健全“临时用电设计”，在现场勘察用电内容中的计划需用设备与该项目工程施工组织设计中的设备数量(容量)必须相匹配，提高用电效率，确保施工现场用电质量与用电安全。 因地制宜 防止坍塌 高边坡滑坡是地质、地貌受到严重破坏，原生地质、地貌结构产生变化，新鲜土壤裸露后造成整个山体滑坡或坡面岩块脱落的现象。实施地质高边坡滑坡的治理，是消除高边坡滑坡危害、动态治理的最佳途径。为避免施工从业人员在治理过程中发生事故，在施工过程中应采取以下具体措施。 （1）进入高边坡滑坡治理前，首先应在被治理的山顶设计开挖一个宽12m的呈“∩”字型的沟，作为坡顶排水系统（注:可以是明沟，也可以是暗沟），使自然降雨不渗透到整治区域内，防止雨水通过滑坡间隙的渗透导致危岩和风化带的再次坍塌。 （2）高边坡滑坡治理，属高处作业，一般的高边坡滑坡治理项目，少则高15m，多则高几十米甚至几百米，坡面大都在65°～75°，施工难度大、工期短、技术要求高。为了减少从业人员在高架施工过程中动作重复，在锚杆、锚钉和加固作业期间，钻探设备方面建议使用反巡回潜孔锤“全孔钻进、不取岩心”工艺，既可以保证对孔进度，又可以保证中孔质量，达到事半功倍的效果，减少施工从业人员在高架作业重复搬运各种钻具而导致的危险。 （3）监控手段要实行科技与传统相结合的办法。在对高边坡滑坡治理期间，可利用现代安全报警传感器对施工治理区域实施24h监控和测试，做到预警在前，掌握高边坡滑坡体的运动规律，从而采取有效监控；同时，也可以采取传统的监测手段进行监控，及时有效地掌握高边坡滑坡体的静动变化。具体做法是，利用废旧玻璃、麻线等易于断裂的物品（注:旧玻璃和麻线可根据裂隙的间距定长短），将其搁放在岩体断面口之间，用水泥将两端粘接固定，作为静态观察。当玻璃、麻线出现断裂或脱落，则说明正在治理中的山体滑坡仍在运动之中；反之，危岩体处于静态之中。由此，可有效确定施工人员是否处于安全作业区域内。
保证安措费的投入 加强领导和保证资金投入，是地质高边坡滑坡治理安全施工的重要前提和条件。各级领导应依法落实施工项目与安措资金的比配，确保安措资金的投入。有计划、定专款、按比例，逐项落实。严格按照工程货币总量3‰～5‰的比例安排使用安措费资金，保证资金及时到位。对施工从业人员所需防护用品要具体落实到个人，做到“安全防护保障有力、防护产品合格优良”。地质高边坡滑坡治理是一项危险的高处作业，除依法为施工从业人员进行意外和工伤保险外，务必配置相应的防护用品和必须的安全设备，例如锚固卷扬机、钢绳、缆绳、管架、扣件、大小滑轮盘、防尘过滤面罩、安全网、安全带、安全帽、防滑鞋、手套、防尘镜、各类安全标志牌，以及交叉立体施工作业所需的隔离木板和跳板等。还要随时收听、收看当地的天气预报，禁止在雷电和大风、大雨天气进行高架作业。雷阵雨后，务必先检查、后施工。 高架敷设科学化 设备移位规范化 地质高边坡滑坡治理工程中的基础工作就是管架敷设，然而管架敷设的好坏直接影响到施工从业人员的人身安全。因此，必须严格执行建设部颁布的《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJI30-2001)的规定。 （1）高边坡管架敷设，务必实施“满堂架”，必须由持有钢管架上岗证的从业人员进行敷设，横竖宽窄、支撑、方向绳、避雷设施等各环节都要规范实施，保证管架敷设质量的牢固性、可靠性、稳定性、安全性。 （2）保证钢管质量，拒绝假冒伪劣产品。地质高边坡滑坡治理的管架具有特殊性，它不仅要负载施工从业人员，而且还要负载钻探设备和机械附属配件的重量。所以，在购买（租赁）钢管、扣件时要认准钢管、扣件的有效期限、厂名、产品质量合格证、新旧程度、有无破损等质量问题，实行钢管、扣件（购买）租赁验收责任制，保证钢管、扣件的质量。 （3）架设好每一根管，敷设好每一块板，是施工从业人员安全的保障。地质高边坡滑坡治理过程中，多数为立体交叉作业施工，所以，在搭架跳板和施工平台时，务必做到管扣要牢，平台要宽，跳板有边就要有栏，有路就有安全通道。铺板必须要实，切忌虚实不一，有效圈定出危险区域和安全通道，管架上下不留隐患。 （4）设备移位务必规范化。地质高边坡滑坡治理中全部所需要的设备都搁放于高架平台上，为了尽量减少高架的载重负荷和人为的施重，要求做到管架上所有钻探设备操作务必规范，移动设备务必坚持分零移动标准化、运输设备程序化，切忌钻机冒险自掉移动和蛮干拖拉各类钻探附件设备。 严格执行操作规范和技术指标 地质高边坡滑坡治理施工涉及各类规范较广，如钢管、扣件质量、管架敷设规范；建筑施工规范；钻机、钻探操作规范；空压机操作规范；电缆、电线敷设、配电输出输入规范；焊工操作规范；塔吊施工规范；高处作业规范以及灌浆、混凝土搅拌的各类国家及行业标准参数等，都要严格执行，把好安全生产环节关，营造“安全重于效益、质量重于数量”的安全管理氛围。要树立实事求是的思想，在履行和签订地质高边坡滑坡施工合同时，务必做到安全生产实施和工程质量及工作数量的正确评估，避免签约后给施工从业人员带来心理压力，留有宽松的余地，抓好安全管理与安全生产各个环节，切忌签工程时间和工作数量与安全管理相悖的供需矛盾的合同，如出现时间紧、工期短、任务重、技术要求高、无安全措施费等与实际工作脱节等问题，从源头上消除安全隐患。要切实加强地质高边坡滑坡治理安全工作，定岗、定员和落实制度。有效地发挥各类技术人员的管理能力和聪明才智，强化由静态管理变动态管理。只有通过人 科技改造 岗位制度 督促检查 隐患整改 宣传教育等综合手段，才能有效遏制在地质高边坡滑坡治理施工中各类事故的发生，把事故隐患消除在萌芽状态。
参考文献:<中国滑坡防治> 王恭先 2008-8-6
