建筑基坑开挖对既有建筑桩基础影响分析

建筑基坑开挖对既有建筑桩基础影响分析
发布时间：2022-05-31T02:03:02.046Z 来源：《新型城镇化》2022年11期作者：余洋[导读] 在中国社会经济持续发展的今天，建筑技术得到了迅速的发展，尤其是随着城镇化进程的推进，一些高架桥、高楼大厦等建筑项目层出不穷，而在建筑桩基间的相互影响问题也就因此形成。

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摘要：在中国社会经济持续发展的今天，建筑技术得到了迅速的发展，尤其是随着城镇化进程的推进，一些高架桥、高楼大厦等建筑项目层出不穷，而在建筑桩基间的相互影响问题也就因此形成。

所以，怎样能够更好地改变基坑施工对周边所有建筑物桩承台的环境影响，改善其环境就变成了首要的问题。

此篇文章针对建筑基坑施工开挖对既有建筑桩基础的影响展开了剖析与探究，希望能够对相关研究者提供参考作用。

关键词：建筑基坑开挖；既有建筑桩；基础影响
在深基坑的施工中，会出现许多地质区域较为特殊的现象，特别是周边建筑相对紧密，施工过程中稍有不慎，就会给现有建筑的土承台增加推动力，轻则引起建筑的裂缝，重则引起建筑的倒塌，必定给人类带来财物经济损失和生存危险。

所以，必须加大对深基坑挖掘施工的理论与基础研究，通过考察深基坑挖掘施工对其周围所有建筑的变形危害，准确推断出深基坑施工所可能产生的危害范围到底有多大，以及深基坑施工对周围建筑的变形危害范围到底是如何，对于深基坑施工及其保护设计，降低施工引发事件的频率有着十分关键的理论与实际意义。

一、工程概述
此工程的坐落位置在废弃停车场，场内的地形多以平坦为主。

此建构筑物主要是宾馆与商务办公楼，共地下三层，主体构造为以框架剪力法为主，基本形式的整体筏板基础结构，其总掩埋深约为10m，而地基的平均高度约为10.2m，建筑设计±0.00相当于绝对标高40.200m。

此工程的周围有多条地下管线和市政道路，且建筑也相对较多，基坑周边环境条件复杂。

拟建工程场地地貌属于永定河冲积扇下部，而且勘探孔口的标高在39.11-40.38m，要依据钻探之前所测量的高度与钻探测试及室内土为实验结果[1]。

二、深基坑的支护类型
1.钢板桩支撑法是一种施工简便、节约投资的深基坑支护形式，但是由于它自身的柔性变化相当大，可能会造成钢板桩变化较大，从而影响地基的支撑效率，所以在设置支护或其他锚拉体系时一定要处理好。

当在软土地层状况下挖深基坑时，不主张使用钢板桩进行地基支撑[2]。

2.地下连续墙工艺在高楼密集的地方使用较多，它自身的刚性很大，从而可以承担较大的地基横向荷载，对相邻构筑物的桩基础不形成干扰，如果有干扰，也是很微小的干扰。

基坑施工环境中，这种内支护方法可以使得周围地基的变化相对较小，从而使得基坑施工的时候周围地竖向的变化也不大，而且与地下连续墙采用支撑的方式配合使用锚索，甚至是和地基的内支护使用，地下连续墙对抗周围土体侧向冲击时的强度都可以得到增强，因此基坑施工也可以进行的更深[3]。

3.柱间式灌注桩排桩支撑的间隙布局主要有两种类型，一种是桩与桩中间有适当间隙的疏排布局，一种则是桩与桩中间相切的密排布局。

它本身也具有较高的刚性，不过该种支撑方式的不足之处就是各支桩间的连接很差，如采用这种支撑方式需要在各个桩顶部浇筑相应的钢筋大直径混凝土帽梁来连结各柱，使柱与柱子的连接更加牢固。

在深基坑开挖施工过程中，为避免其周围水体以及土与水体中间携带的沙子流入地基中，通常需要在各根桩中间或者是背面注浆材料，也可在桩背砌筑防水涂料。

排桩的支护类型主要包括二类，一类是悬臂结构式排桩支护，另一类则是点支锚式排桩支护，其中支锚方式又分为两类，一类是单点支锚，另一类则是多点支锚。

而对于深地下水位以下的软泥中，在地下水相对充足的情形下，人工开挖困难度相当大，甚至会造成水土流失，对附近的土壤以及建筑结构都会形成不良的环境影响，所以在这种情形下就必须使用水下钢筋砼的建筑施工方式，在完成了防水涂料之后，深层软泥中的支护就可使用第三种支护类型[4]。

4.杆支撑法是一项岩石的主动保护与稳定技术，以锚索为其技术的基础，在施工时将锚杆一头锚入已固定的土体中，另一端则联结支撑构件。

锚柱在地基开挖施工中使用广泛，它不受任何约束比较灵活，并且可以和其他的支撑结构组合。

5.钉支撑，在国外称之为原位条带式加筋横向支撑系统是一项较为新兴的技术，在地基建筑支撑形态中，因为土钉的浇筑次序相似于锚杆，所以也叫锚钉支撑或者说是水泥锚杆。

6.深基坑逆作法是在地下室基本建设时的地上建设，地下基工程完结时，上层建筑物也进行施工至规定层数。

因为中国城市的高楼大厦多，而且地下管道资源丰富，因此施工环境也比较复杂，考虑较多的是城市地基建设对周边建筑结构以及基本的影响，并且还不能损伤地下管道以及一些重要的基本设备，而深基坑逆作法的主要工作机理就是利用周围建筑的某些力学性能，利用其基础结构作为工程施工的主要基础，所以在中国城市地基开挖施工中运用逆作法施工技术是比较为理想的[5]。

三、基坑开挖和建筑桩基础的概述及之间的影响
（一）桩基础和基坑
所谓的土承台是用于承载建筑物的，多埋入土壤中，能使上部荷载向周围土壤传导，来达到减轻自身承重的目的。

根据材质的差异，可将桩形基础区分为如下几类：钢桩、木桩和钢筋混凝土桩等。

因为它强度高、适应性强、硬度大，而且具备了优异的机械稳定性，采用机械化的方式进行施工，因此其应用范围十分广泛。

而基坑工程则是专门为了使用地下空间而进行的施工，特别适用于地下室和车库的建设。

由于基坑开挖容易使土体发生位移和变形，会对周边既有的桩基础的稳定性产生一定的影响，因此必须对二者之间的关系进行研究，以便于可以提前做好防范，减少损失的发生[6]。

（二）基坑开挖对桩基础的影响
1.容易使基坑发生变形
在对基坑进行开挖的过程中很容易对周围的土体产生变形的影响，从而影响到周围既有桩基础的稳定性，主要体现在以下几方面：1、容易使支护结构发生变形。

支护结构是保证基坑顺利开挖的安全措施，在开挖之前一定要确保两侧的受力均衡。

由于土体的卸载，土壤压力也随之而产生，从而导致支护构件产生变形，并由此产生了基坑外混凝土体的变形，并使基坑内砼体发生向上膨胀或基坑外砼体向开挖口一侧移动的现象。

2、坑底隆起。

在挖掘中，可以使土壤的位置产生变化，使得坑中混凝土体向前突出，出现两侧低，中间高的现象。

而且开挖的深度越深土体发生位移的现象也就越严重，使桩基础的稳定性受到影响。

3、周边地表沉降。

当支护结构所深入的土质较软且浅时，结构底部位移较大，周边土体沉降程度较为严重，其中沉降现象最大的就是基坑边缘；若支护结构深入的土质较好且较深，则最大的沉降点通距离基坑有一段距离[7]。

2.造成坑外土体位移，进而影响到桩基础
土体发生位移可以从两方面进行考虑。

桩基础周围的土体发生位移，其土压力也会随之而改变，就会使桩侧的阻力受到影响。

此时桩身的弯矩程度也会加深，当其超过一定值时就会使桩身的承载力下降，而且土体侧移在拉伸压缩的作用下甚至会使建筑物受到损伤；地面沉降。

桩基础的作用就是传递上层荷载，当沉降发生后，会使荷载的传递受到影响，使桩身承受更大的荷载。

同时不均匀沉降的产生也必然会使建筑物的结构受到破坏，严重时会引发倾斜、坍塌。

四、工程实例分析
（一）支护方案的确定
在本领域，由于受土层的作用，所以基坑内常用的支护方式一般分为：双排桩支护、混凝土板墙支撑、护坡桩、吊杆披支护与错柱支撑、微型桩复合混凝土板墙与地下连续壁等支护方式。

此项目将地基的施工深度、工地的实际状况、厂区的工作环境、周边的历史建筑和多年的工程实践等相结合，并充分考虑了支护的适用性、特点、经济效益和可靠性，所以选择了双排桩支护形式作为施工方案[8]。

（二）基坑支护设计
由于此工程的东、南、北三面都是公路，且与建筑物之间的距离较远，所以采用单排装支护。

因其西侧周围的建筑物比较密集，涉及学校楼和居民楼，与基坑之间的距离在6-10m，因此对西侧要采用双排支护。

第一排为基坑支护桩，第二排为工程支护桩，以确保周围建筑物不受到影响。

（三）基坑开挖
在基坑开挖的过程中，其开挖方式和步骤一定要引起重视，其与基坑变形有着直接的联系，因此合理安排基坑开挖步骤十分重要。

其中开挖的每一步都会在空间与时间上对基坑周围的土体位移产生不同的影响，在基坑开挖时，要有计划地进行，通常采用的开挖方式主要有：分块、分层、分条、对称以及平行等。

对基坑进行合理的开挖可以有效地降低土体的反作用力，对护坡桩形成稳定的支撑，减少桩基的位移与变形，从而达到控制周围地基变形和破坏的目的。

同时，开挖的时间也是影响桩基础变形的主要因素之一，因此就要对时间进行良好的控制。

在该工程中，基坑西侧由于建筑物密集，所以对基坑开挖的要求也相对严格，就需要充分考虑该侧的时空效应的影响。

具体的开挖方式采用由东南向西北方向开挖，以减小护坡桩变形影响建筑物的稳定性。

具体步骤如下：1、开挖至第一排桩桩顶标高，然后做好桩顶连梁工作，保证开挖的深度在0.8m，等到连梁达到设计强度值时，对其进行养护，时间为7天；2、开挖深度3m，基坑深度3.8m，由东南方向开始，以减轻西侧土体的承受力，直到开挖完成，其工期约5天，并挂网喷轮；3、保持开挖深度不变，基坑深度延伸至6.8m，使西侧的土体逐渐承受外围土体的压力，到开挖完成，时间为5天，并挂网喷轮。

4、将开挖深度增加到3.2m，基坑深度增加到10m，使西侧桩体逐渐承受基坑外围土体的压力，直到开挖完成，工期为8天，并挂网喷轮。

（四）工程监测
通过设置应力－应变监测元件，掌握基坑在开挖的过程中，探讨其对现有桩些的影响因素以及相关变化规律，具体监测项目如下：观测基坑土体开挖过程对基坑外围土体、支护结构（第一排桩）的影响（受力状态、水平位移及沉降）；观测基坑土体开挖过程中对附近现有桩居（第二排工程支护桩）的影响（受力状态、水平位移及沉降）；观测坑土体开挖过程中对基坑外围土体变形情况（地表沉降及地表裂缝）。

水平位移监测，沿着基坑西侧的护坡桩与工程支护桩相同位置分别设置I组测斜观测孔，护坡桩每组4个，工程支护桩每组6个，共计10个监测点，每个观测孔间距10-15m，测斜孔设在两排护坡桩内并安设测斜仪，分别监测护坡桩与工程支护桩的水平位移变形情况。

结束语：
总的来说，在建筑施工当中基坑开挖是十分重要的一部分，与建筑整体的质量和安全有着紧密地联系，而且基坑周围土体的位移、变形和沉降等现象也会使周围建筑的桩基础受到影响。

所以在进行基坑开挖时一定要进行全面的分析和科学的计算，并采取安全保护措施，以减少对建筑物的破坏。

参考文献：
[1]常云龙.建筑基坑开挖施工技术[J].江西建材，2020(10):121，123.
[2]张晨.建筑基坑开挖施工技术初探[J].四川水泥，2020(8):193-194.
[3]康小勇.建筑基坑开挖施工技术研究[J].建材发展导向（上），2020，18(12):301.
[4]李维俊.建筑基坑开挖施工技术初探[J].建材发展导向（上），2020，18(12):300.
[5]徐沛鑫.探析水工建筑基坑开挖施工技术要点[J].建材与装饰，2020(21):10-11.
[6]李东.水工建筑基坑开挖施工技术要点研究[J].价值工程，2021，40(5):145-146.
[7]张敏燕.建筑基坑施工防护技术探究[J].砖瓦，2022(1):149，151.
[8]梁羽.基于逆作法的高层建筑基坑支护施工技术[J].工程机械与维修，2022(2):212-214.。