城市深基坑工程中綠色施工的重要意義

人類在地球上的急速繁衍和物質(zhì)生產(chǎn)規(guī)模的加速膨脹，已經(jīng)造成了非常嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，導(dǎo)致了全球性的環(huán)境危機(jī)，再加上能源匱乏，水資源短缺，使得人類不得不重新審視自己的生活方式。1992年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會上提出的 “可持續(xù)發(fā)展” 理念在建筑業(yè)廣泛推廣開來。綠色建筑、綠色施工成為世界建筑業(yè)的發(fā)展方向。實(shí)施綠色施工，是在建筑全生命周期中對環(huán)境資源造成的影響盡可能降低，是可持續(xù)發(fā)展思想在工程施工中的應(yīng)用體現(xiàn)。

在建設(shè)可持續(xù)發(fā)展城市過程中，城市地下空間的開發(fā)利用起著非常重要的作用，它既是調(diào)節(jié)城市土地利用結(jié)構(gòu)、擴(kuò)充城市空間容量的重要手段，也是建立現(xiàn)代化城市綜合交通體系，防災(zāi)救災(zāi)綜合空間體系的重要途徑。而這些地下空間的建設(shè)都離不開深基坑工程的施工，本文從綠色施工的角度出發(fā)，介紹城市深基坑工程施工帶來各種環(huán)境問題，在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)提出在深基坑工程中應(yīng)推行的綠色施工原則和有代表性的綠色施工技術(shù)措施，以期對綠色施工有一定的指導(dǎo)意義。

綠色施工概念及主體內(nèi)涵

建筑活動是人類作用于自然生態(tài)環(huán)境最重要的生產(chǎn)活動之一，也是消耗自然資源較多的生產(chǎn)活動之一。建筑物所占用的土地和空間，建筑材料的生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸與建成后維持功能必須的資源，以及建筑在使用過程中產(chǎn)生的廢棄物的處理和排放等都對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生極大影響。在建筑業(yè)中推行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，體現(xiàn)在建筑整個生命周期的各個階段，包括規(guī)劃設(shè)計、施工建造、運(yùn)營與維護(hù)、拆除階段。我們通常重視城市的生態(tài)規(guī)劃、建設(shè)項(xiàng)目的投資決策以及規(guī)劃設(shè)計階段的可持續(xù)技術(shù)的應(yīng)用，如近年來討論較多的生態(tài)城市、綠色建筑、節(jié)能設(shè)計以及綠色建材等等。

綠色施工是綠色建筑全壽命周期的一個重要組成部分，是以保持生態(tài)環(huán)境和節(jié)約資源為目標(biāo)，對工程項(xiàng)目施工采用的技術(shù)和管理方案進(jìn)行優(yōu)化并嚴(yán)格實(shí)施，確保施工過程安全高效、產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)格受控的施工方法。通過合理布置，減少施工對周邊環(huán)境的擾動和破壞，并應(yīng)防治土壤污染、大氣污染、噪聲和光污染。

綠色施工技術(shù)并不是獨(dú)立于傳統(tǒng)施工技術(shù)的全新技術(shù)，而是用“可持續(xù)” 的眼光對傳統(tǒng)施工技術(shù)的重新審視，是符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的施工技術(shù)。綠色施工具有如下特點(diǎn)。首先，綠色施工追求科學(xué)發(fā)展觀提出的 “高效、低耗、環(huán)?！?的綜合效益，要求做到經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、環(huán)境保護(hù)三者有機(jī)統(tǒng)一。當(dāng)三者發(fā)生矛盾時，以環(huán)保優(yōu)先為原則。其次，綠色施工要求廣泛的節(jié)約資源，要求在施工過程中做到節(jié)約材料，節(jié)約用水，節(jié)約施工臨時用地，節(jié)約能源，同時對建筑副產(chǎn)物的再利用。最后，綠色施工在對環(huán)境保護(hù)力爭以預(yù)防為主，同時要求做到全面、全過程的環(huán)境保護(hù)，既要減少施工全過程的噪聲超標(biāo)、揚(yáng)塵、運(yùn)輸?shù)倪z撒、大量建筑垃圾的廢棄、油漆和涂料以及化學(xué)品的泄漏、有毒有害氣體的泄漏等，又要減少森林、植被破壞、減少和預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害。

因此，綠色施工是以綠色技術(shù)為手段、綠色經(jīng)濟(jì)為基礎(chǔ)、綠色環(huán)境為目標(biāo)、綠色成本控制為目的的管理模式；是效率高、環(huán)境好、適應(yīng)地方生態(tài)而又不破壞地方生態(tài)的施工模式。

城市深基坑開挖帶來的不良效應(yīng)

城市的發(fā)展帶動了地下空間的發(fā)展，而地下空間的發(fā)展很大程度上是以深基坑工程的充分發(fā)展為前提條件的。這導(dǎo)致基坑的規(guī)模和深度不斷增大，且往往集中于市區(qū)鬧市。這些地區(qū)房屋和生命線工程密集，交通擁擠，施工場地狹小，給基坑工程的施工帶來極大的難度，稍有不慎就會造成嚴(yán)重事故，危及周邊建筑，造成嚴(yán)重的環(huán)境破壞和環(huán)境污染問題，導(dǎo)致人民生命財產(chǎn)的重大損失。

深基坑工程由擋土支護(hù)、支撐、防水、降水、挖土等多個緊密聯(lián)系的施工環(huán)節(jié)組成，其中任一個環(huán)節(jié)都可能引發(fā)環(huán)境問題。通過對相關(guān)資料文獻(xiàn)的研究，深基坑工程開挖可能帶來的不良效應(yīng)大致可以歸納為以下兩大方面：

（一）深基坑施工帶來的環(huán)境破壞問題

1.基坑周圍地表沉降變形

在基坑開挖過程中所產(chǎn)生的地面沉降主要來自兩個方面：一種是基坑降水產(chǎn)生的差異性地面沉降，一般在以深基坑為中心的環(huán)型區(qū)域內(nèi)，由于基坑開挖切斷了土體的含水層，地下水會不斷滲流到基坑內(nèi)，為了保證基坑順利開挖，就要降低坑內(nèi)地下水位，從而在抽水影響半徑范圍內(nèi)隨著抽出的水流帶走土層中部分細(xì)微土粒，導(dǎo)致土壤會產(chǎn)生新的固結(jié)，引起地面沉降。當(dāng)不均勻沉降大到一定程度時，建筑物就會發(fā)生開裂、傾斜甚至倒塌現(xiàn)象。另一種是由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向水平位移引起的地面沉降，主要集中在基坑四周。根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在坑外地面沉降往往是地下水疏干和圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平變形疊加的結(jié)果，而圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形產(chǎn)生的影響往往是嚴(yán)重的。

2.圍護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞

圍護(hù)體系的破壞問題主要表現(xiàn)為兩方面的問題：圍護(hù)墻體變形過大失效和撐錨結(jié)構(gòu)失效。若設(shè)支撐或錨桿時，支撐的支點(diǎn)數(shù)量少、間距過大、偏心較大或加撐不及時，致使支撐受力過大或連接不牢固而使支撐破壞等；錨桿數(shù)量少、錨桿和錨錠連接不牢、錨桿張拉不夠等，致使錨桿抗力不足而失效，基坑破壞；圍護(hù)結(jié)構(gòu)止水不好或止水結(jié)構(gòu)失效，導(dǎo)致大量水夾帶紗涌入基坑，造成圍護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，地面塌陷。

3.基坑隆起變形

基坑開挖后，都有不同程度的隆起現(xiàn)象。引起基坑隆起的因素大致有以下幾種：土體卸載產(chǎn)生的回彈；圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外土壓力差；圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形擠壓土體被動區(qū)；基底土體回彈后的松弛與蠕變；坑底粘性土吸水膨脹。另外基坑突涌也會引起基坑隆起?；茁∑鹆康拇笮∈桥袛嗷臃€(wěn)定性和將來建筑物沉降的重要因素之一。過大的隆起會引起基坑失穩(wěn)而導(dǎo)致工程事故，必須加以注意。

4.基坑流砂與管涌

若地基土為細(xì)砂、粉砂及粉土等土層，坑內(nèi)降水，導(dǎo)致地下水自下向上流動而產(chǎn)生向上的動水力。當(dāng)水頭梯度大于臨界值時，會出現(xiàn)流砂現(xiàn)象。流砂嚴(yán)重時可引起地表下陷和地下管線破壞。如果土層主要由粗細(xì)相差較大的兩類無粘性土組成，土的細(xì)粒在在滲透力的作用下沿粗顆粒孔隙隨水流走，逐漸形成管狀通道，導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)的破壞，土體失去穩(wěn)定，即出現(xiàn)管涌。管涌嚴(yán)重時也會產(chǎn)生地表塌陷，影響基坑周圍建筑物和地下管線安全。

5.振動破壞

在基坑工程施工過程中，由于打樁、車輛或施工設(shè)備運(yùn)動等引起的機(jī)械振動次數(shù)頻繁，對周圍一些較脆弱建筑物，如波速很低的古建筑承重體系，往往會引起疲勞破壞。這種不利影響甚至比地震作用的影響還大。另外，打樁的振動還可能引起砂土液化。

（二）深基坑施工帶來的環(huán)境污染問題

1.空氣污染

基坑開挖使地面暴露會產(chǎn)生浮土；攪拌機(jī)在攪拌過程中會產(chǎn)生水泥粉塵等；污泥、渣土、開挖余土在往外運(yùn)輸工程中遺撒而成懸浮顆粒；在頻繁干燥季風(fēng)的吹揚(yáng)搬運(yùn)作用下，產(chǎn)生的懸浮顆粒和水泥粉塵等等，施工運(yùn)輸設(shè)備直接排放的有害氣體等，會對空氣造成污染。

2.噪聲污染

基坑工程施工工期長，施工中降排水設(shè)備、打樁設(shè)備、混凝土施工機(jī)械、攪拌機(jī)、挖土機(jī)、運(yùn)土車輛、鋼管切割機(jī)和電動鋸等可產(chǎn)生一百分貝以上的噪音，且持續(xù)時間長，尤其在混凝土澆筑工作常需連續(xù)進(jìn)行，嚴(yán)重干擾附近居民的正常生活和工作。而一般人能接受的噪聲在40dB-70dB之間。

3.水和土壤污染

在基坑工程施工過程中，會產(chǎn)生大量廢棄物，如灌注樁、地下連續(xù)墻等排放泥漿、砼渣等，它們會污染水源，影響土壤性質(zhì)；另外泥漿還會污染馬路，堵塞城市排水管道，在其干燥后，還會變成灰塵，危害很大。在我國沿海地區(qū)，土層常為飽和軟粘土，地質(zhì)條件很差，為防止管涌、流砂、基坑隆起或圍護(hù)結(jié)構(gòu)過大變形等問題，往往需要在坑底或圍護(hù)結(jié)構(gòu)后側(cè)灌漿以形成加固區(qū)，而這些化學(xué)灌漿多具有不同程度的毒性，從而不同程度的污染地下水和土壤，導(dǎo)致環(huán)境惡化。

4.固體廢棄物污染

基坑施工期的固體廢棄物主要指建筑垃圾，包括支撐拆除后的碎石、碎碴、磚塊、鋼筋、廢棄包裝材料等等。如果這些垃圾隨意堆放而不及時處理，不但影響市容環(huán)境還會產(chǎn)生揚(yáng)塵和水環(huán)境污染等環(huán)境問題。

5.深基坑施工對道路、能源等的需求增加環(huán)境壓力

在城市繁華區(qū)進(jìn)行深基坑工程施工時，由于場地狹小或技術(shù)原因，施工材料不能集中堆放在基坑周圍，通常要占用一定的公共空間，加上大量施工車輛進(jìn)出場地，經(jīng)常造成施工場地周圍道路擁堵，影響群眾出行，換乘車不便，延誤時間等。施工中泥漿制備、施工機(jī)械運(yùn)行等導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)水、電供應(yīng)緊張。這些因素均會影響綠色城市、綠色社區(qū)、綠色住宅的人居環(huán)境。

城市深基坑工程中綠色施工實(shí)踐

綠色施工是一個系統(tǒng)工程，它貫穿施工設(shè)計、施工組織、施工準(zhǔn)備、施工運(yùn)行、設(shè)備維修和竣工后施工場地的生態(tài)復(fù)原等施工的整個過程，它涉及到可持續(xù)發(fā)展的各個方面，如生態(tài)與環(huán)境保護(hù)、資源與能源利用、社會與經(jīng)濟(jì)發(fā)展等。單就城市深基坑工程而言，綠色施工并不僅僅是指節(jié)能減排，提高環(huán)境品質(zhì)，在基坑開挖現(xiàn)場中實(shí)施封閉施工，沒有塵土飛揚(yáng)，沒有泥漿四濺，沒有噪聲擾民，在工地四周栽花種草，定時灑水等這些內(nèi)容，還包括了以下幾方面：

（一）加強(qiáng)城市巖土工程理論的研究

由于深基坑工程的復(fù)雜性，在實(shí)踐中既存在著實(shí)踐超越理論的現(xiàn)象，又存在著理論不能正確反映實(shí)際施工問題的現(xiàn)象。因此，要保證深基坑工程安全可靠，實(shí)現(xiàn)綠色施工，首先必須對地基中卸荷再加荷的變形特性以及土壤的蠕變、應(yīng)力松弛特性、支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形機(jī)理、基底的隆起規(guī)律、基坑的失穩(wěn)現(xiàn)象及驗(yàn)算方法、支護(hù)結(jié)構(gòu)變形基底隆起和地表沉降之間的關(guān)系、地基加固效應(yīng)等理論問題進(jìn)行詳細(xì)研究，在此基礎(chǔ)上，才有可能提出有效的設(shè)計和施工方案。另外結(jié)合可持續(xù)發(fā)展和綠色施工的觀點(diǎn)，研究開發(fā)新的支護(hù)形式，使臨時的支護(hù)結(jié)構(gòu)和永久的主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合，減少對周圍環(huán)境的影響，節(jié)約大量的人力、物力和社會資源。

（二）將基坑工程的設(shè)計與施工緊密結(jié)合，實(shí)施信息化施工

基坑工程是一個土體與圍護(hù)結(jié)構(gòu)體相互作用動態(tài)變化的復(fù)雜系統(tǒng)，僅依靠理論分析和經(jīng)驗(yàn)估計是難以把握在復(fù)雜的開挖條件下支護(hù)結(jié)構(gòu)與土體的變形破壞，也難以完成滿足綠色施工要求的開挖設(shè)計。可采用考慮時空效應(yīng)的基坑工程施工方法。這種方法的主要特點(diǎn)是設(shè)計與施工密切結(jié)合，在設(shè)計和施工中，定量地計算及考慮時空效應(yīng)的基坑開挖和支撐的施工因素對基坑在開挖中的內(nèi)力和變形的實(shí)際影響，并以科學(xué)的施工工藝，有效控制基坑的變形，保護(hù)周圍建筑物和地下管線。通過對整個工程進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)測，可以了解其變化的態(tài)勢，利用監(jiān)測信息的反饋分析，能較好地預(yù)測基坑系統(tǒng)的變化趨勢、保證工程不出問題。當(dāng)出現(xiàn)險情預(yù)兆時，可及時做出預(yù)警，采取措施保證施工和環(huán)境的安全；當(dāng)安全儲備過大時，可及時修改設(shè)計，削減圍護(hù)措施。

（三）實(shí)行科學(xué)環(huán)保的降水方案

地下水是影響基坑工程穩(wěn)定的重要因素之一，從統(tǒng)計資料來看，約有70%的事故與地下水有關(guān)，因此基坑工程施工中應(yīng)特別注意地下水的影響。絕大多數(shù)深基坑工程建設(shè)都需要人工降低地下水位，要求合理地選擇降水方法，使用節(jié)能環(huán)保的降水機(jī)械，既達(dá)到降水的目的，又滿足綠色施工的要求。同時還應(yīng)考慮降水對鄰近建筑物的影響，采用適當(dāng)?shù)拇胧?，如井點(diǎn)回灌技術(shù)，防止由于降水土體固結(jié)而導(dǎo)致的周圍建筑下沉。另外實(shí)施科學(xué)的降水方案還可以保護(hù)當(dāng)?shù)氐牡叵滤Y源，減少對地下水的污染。

（四）基坑施工結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂?/h3>

設(shè)計者和承包商在選擇基坑施工方法、施工機(jī)械，安排施工順序，布置施工場地時應(yīng)結(jié)合氣候特征。這可以減少因?yàn)闅夂蛟蚨鴰硎┕ご胧┑脑黾?，資源和能源用量的增加，有效的降低施工成本；可以減少因?yàn)轭~外措施對施工現(xiàn)場及環(huán)境的干擾；可以有利于施工現(xiàn)場環(huán)境質(zhì)量品質(zhì)的改善和工程質(zhì)量的提高。在冬季、雨季、風(fēng)季、炎熱夏季施工中，應(yīng)針對深基坑工程特點(diǎn)，選擇適合的季節(jié)性施工方法或有效措施。

（五）推廣綠色施工管理，建立科學(xué)的綠色施工法規(guī)和制度體系

科學(xué)系統(tǒng)的法規(guī)、制度體系是推動綠色施工及其技術(shù)在深基坑工程領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵，在人們的思想意識尚未達(dá)到理性的自覺時，需要靠政府部門的參與和引導(dǎo)及切合實(shí)際的法規(guī)。目前，我國建筑法規(guī)應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)對環(huán)境保護(hù)和資源節(jié)約等方面的規(guī)定，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范也應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)對綠色施工的要求。實(shí)施綠色施工，必須要實(shí)施科學(xué)管理，提高企業(yè)管理水平，使企業(yè)從被動地適應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥捻憫?yīng)，使企業(yè)實(shí)施綠色施工制度化、規(guī)范化。通過開展綠色施工評價，為政府或承包商建立綠色施工的行動準(zhǔn)則，在理論的基礎(chǔ)上明確被社會廣泛接受的綠色施工的概念及原則。

結(jié)論與展望

實(shí)施綠色施工是可持續(xù)發(fā)展思想在工程施工階段的應(yīng)用，對促進(jìn)建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。在深基坑工程中實(shí)施綠色施工除了應(yīng)遵循節(jié)約資源，減少環(huán)境污染的原則外，還應(yīng)加強(qiáng)巖土工程理論的研究，將基坑工程的設(shè)計與施工緊密結(jié)合，進(jìn)行信息化施工，實(shí)施綠色施工管理、建立科學(xué)的綠色施工法規(guī)和制度體系。各種綠色施工技術(shù)正是在這些原則的指導(dǎo)下，在科學(xué)實(shí)踐中產(chǎn)生并完善的。采用這些技術(shù)手段的前提是要確保工程質(zhì)量。好的工程質(zhì)量，可延長項(xiàng)目壽命，降低項(xiàng)目日常運(yùn)行費(fèi)用，利于使用者的健康和安全，促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而這本身也是建筑經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要體現(xiàn)。

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