深基坑开挖对临近建筑物浅基础影响分析

苏靖

柳州市建筑工程集团有限责任公司

摘要：本项目施工现场以淤泥为主，地质情况不佳，基坑采取了排桩+预应力锚索的支护方式，在基坑的一段外侧设置了一个浅地基临时建筑物。为了确保工程在基坑开挖中的安全，采用有限元数值模拟方法对工程中建筑物在施工中的变形进行了数值模拟。研究表明：桩-锚杆的遮挡作用对基坑的变形有很好的抑制作用，采用混凝土搅拌桩和基坑内外两种方法，可以有效地控制基坑及周围建筑物的变形，并对其进行分层位移角、整体倾斜、相邻柱基沉降差等指标进行了分析。为了进一步提高基坑工程的安全，本文对其施工控制要点进行了总结。

关键词：深基坑；临近建筑物；浅基础

引言

在基坑施工中，由于受力的重新分配，周围的土体会产生一定的变形，从而对周围的管道和建筑造成破坏，从而影响其正常工作和使用寿命。桩锚支护是一种采用排桩+预应力锚索支护系统的新型支护结构。采用排桩法+预应力锚索支护系统，可以有效地抑制周边土体的变形，从而确保基坑及周边建筑、管线的安全。将居民楼的纠倾工程应用有限元分析法，对基坑附近的建筑物进行了分析，得出了地基上的有效应力增大和地基的塑性流动是导致房屋倾斜的重要因素。以深层软弱地基工程为载体，对基坑工程在软弱地基上的沉陷效应进行了分析，并对其规律进行了归纳。运用 PLAXIS软件，通过现场实测资料，讨论了基坑及高层建筑物的相对位置及开挖深度对地基的卸荷和荷载的影响。根据土体的非线性及分布开挖原理，采用三维有限元方法进行了基坑开挖及支护结构的数值模拟，结果表明，通过加大土层的入土深度，可以有效地抑制土体向坑道中的流动，降低周围土体的沉陷。

1深基坑支护类型

1.1悬臂型支架

悬臂支护结构是以悬臂支护为基础，通过支承土体的嵌固和自身的弯曲刚度，实现对其变形和平衡的控制^[1] 。悬臂式支护是在土质好、深基坑深较浅的情况下进行的。

1.2采用土钉法进行支撑

土钉支护是利用土钉、土体和喷水混凝土面层三者结合而成的一种支护结构，它可以有效地减少土体的松动，并使边坡保持稳定。目前，土钉支护结构在国内已被广泛采用，尤其适合于具有粘性的土壤和靠近地下水的基坑。

1.3采用锚固法

拉锚式锚杆主要包括地面锚杆和锚固件，其中，地面锚杆的作用是挡土层，锚固件的作用是维持锚杆的稳定。

1.4采用复合土钉法进行支撑

复合式土钉支护是在土钉支护的基础上加入锚杆和桩基的组合体系，有效地解决了土质松散、地基不能保持稳定的问题。

1.5三位一体的墙体支撑

三位一体墙是指地下连续墙的一种，它集防水、挡土、承重三大功能于一体，因此又被称作三位一体墙。三位一体的墙体一般与内部支撑相结合，能将深基坑工程对周边建筑的破坏降到最低。

2墙后土体位移模式分析

深基坑工程对周边建筑的影响主要是在施工中会发生墙后的土体位移，而深基坑的开挖位置与周边建筑之间的距离比较近，在地基发生位移时，会对周边的土壤造成一定的压力，从而造成建筑物的不均匀沉降。

2.1开裂面和块状现象

在深基坑工程中，有一部分土壤发生位移，这就是所谓的“块状”现象。由于块体的出现，使原来的整体墙后面的土体发生断裂，产生了裂纹，而形成位移的墙后土体就叫做开裂面。开裂面周围容易发生大变形，因而开裂面也容易发生塌陷。在发生块状现象时，应及时填补开裂面，以尽量减小因开裂而造成的严重后果。

2.2地壳的影响

在深基坑工程中，如果地基中的支承结构刚度低于标准，其刚度与支承结构刚度不能达到完全均衡，从而造成墙后的土体局部受力不平衡，局部土体在受力的影响下发生位移，但大部分都保持不变，这就是土拱效应。通过对土拱效应的分析，可以确定支护结构布置的合理性，并分析了在适当的支护条件下，如何防止错位的进一步扩大，从而保证深基坑的施工和周边建筑的安全。

2.3收缩

这种收缩是一种与土拱作用相对的墙后位移，它主要出现在土壤疏松、土壤含水量高的地区。在支承结构的刚度低于标准时，在支承结构的刚度比正常情况下，支座周围的土体在受力时会发生收缩，从而达到平衡。在深基坑内，土体发生收缩，使周边土体向中心压缩，使周边建筑因土体的压缩而发生不规则的塌陷，从而危及建筑的安全^[2]。

3监测数据分析

3.1水位监控

在此基础上，设计了SW23水位观测点，以观察基坑工程中的降雨对建筑物的影响。为了确保施工安全、平稳，必须在基坑中进行降雨，并随着开挖深度的增大而增大。该区域的水位变化幅度很小，表明在基坑中的降雨对井外水位的影响不大，证明了该地区的地下连续墙产品质量优良，具有截流效果。在基坑施工过程中，往往会产生井外建筑物的沉陷报警，主要是因为井内降雨会使井下水位降低，从而使相邻建筑物产生较大的沉降。根据本项目的具体情况，其水位的起伏会不会引起基坑外部建筑物的塌陷，还有待于与建筑物的沉降资料作比较。

3.2地面连壁的倾斜测量

为了进一步研究基坑开挖对相邻浅层地基沉降的影响，本文选择了靠近该区域地连墙测斜点作为研究对象。地连墙的倾斜变形是不可逆的，因此，在受影响的地区，地面被封住。在基坑开挖深度（12.69 m~13.36 m）以上2 m~3 m的深部，处于基底和第3根钢梁之间。通过数值仿真和实测资料对比，可以确定其影响后的土体具体位置。

3.3房屋的沉陷

由于此次监测的建筑物是浅基结构，因此加强了对其的监测，在建筑物内设置了17个监测点，每日进行监测，以每周的变化值为基本分析。从基坑开挖至基坑周边的基坑底板封堵，共监测93天。不同部位的沉降趋势存在差异，这主要是因为基坑开挖深度越大，暴露面积越大，受测斜滑移的影响也就越大。通过与地连墙深层水平位移的土对比分析，发现靠近地基的建筑物点处出现了上升，这是因为地连墙顶向坑外侧的水平位移对邻近的土体造成了高度的影响。根据现场的沉降量和水位监测的变化曲线，可以看出，建筑物的沉降累计量变化趋势与该区的水位变化趋势非常相近，而且区域水位也会对建筑物的沉降产生一定的影响。

4 土的性质对浅基础建筑物的影响

4.1房屋的沉陷和变形

在深基坑工程中，由于工程场地和地基性质的差异，对地基浅层结构的影响也不尽相同。通过分析粘土、砂土和充填土对建筑物的沉降变形的影响，得出以下结论：在地基上，地基下的地基作为填充地基，其沉降变形最小。浅基建筑物下层地基为填充土，其沉降变形曲线随填土的变化速度最快，在承重结构时不能提供足够的支持。

4.2对支撑体系的刚性效应

本文对刚性增加4倍的地连墙结构进行了不同地基地基处理后的沉降变形进行了研究，结果表明：采用砂质地基的建筑物在一定程度上改善了地基的沉降变形，但沉降曲线仍然比较平稳。在地基基础上，以填土为基础的建筑物，其沉降变形情况最好，降低幅度增加了约21%；结果表明，当地基是填土时，建筑物对地基的刚度敏感程度最大，而在砂土地基中，地基的敏感性最低，在地基为粘土的情况下，地基的敏感性几乎为零。由此，我们可以推测，在深基坑工程中，所选用的连续墙的刚性是否要符合周边建筑物的地基特性，而不要盲目的增加其刚性，否则不但对周边建筑没有影响，而且会造成巨大的经济损失。

5 结语

本文通过比较全面地分析了深基坑工程中可能会对相邻建筑物造成不良影响的各种因素，并根据有关试验，得出了一定的规律，以期对深基坑工程的施工有一定的借鉴意义。由于所做的实验都是作者本人完成的，本人的主观因素和个人的理论知识还不够全面，因此，我将会进一步完善自己的深基础研究，并在此基础上不断完善我的实验。同时，作者也希望大家可以和作者一起探讨，并提供一些相关的意见，以进一步完善这方面的研究，为我国的深基坑工程建设做出贡献。

参考文献

[1] 张群,赵延林,张钊. 深基坑开挖对临近建筑物浅基础影响分析[J]. 低温建筑技术,2019,41(6):70-74.

[2] 龚本大. 深基坑开挖对临近浅基础建筑物的影响分析[D]. 广西:广西大学,2020.