深基坑开挖对周边建筑影响的分析

深基坑开挖对周边建筑影响的分析

发表时间：2018-01-11T10:58:51.783Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第23期作者：徐瑛

[导读] 深基坑是指开挖深度超过5米（含5米）或地下室三层以上（含三层），或深度虽未超过5米。

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摘要：在城市改造和建设中，深基坑开挖引起的周围地表土沉降问题越来越受到人们的重视。基坑开挖是一个复杂的地质工程问题，它既涉及基坑的自身强度与稳定性，又包含了地质环境和社会影响问题。在基坑开挖过程中，除了要保证基坑的安全，使坑内坑外的各种工程顺利施工，还要避免因地表沉降而引起周边建筑物、地下管线及其他市政设施的破坏而造成的损失。本文以某工程为例，就深基坑开挖对周边建筑造成的影响进行了分析。

关键词：深基坑开挖；周边建筑；影响

1深基坑开挖分析

1.1深基坑开挖

深基坑是指开挖深度超过5米（含5米）或地下室三层以上（含三层），或深度虽未超过5米，但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程。开挖前应根据地质水文资料，结合现场附近建筑物情况，决定开挖方案，并作好防水排水工作。开挖较深及邻近有建筑物者，可用基坑壁支护方法，喷射混凝土护壁方法，大型基坑甚至采用地下连续墙和柱列式钻孔灌注桩连锁等方法，防护外侧土层坍入。

1.2深基坑开挖基本要求

在深基坑土方开挖前，要制定土方工程专项方案并通过专家论证，要对支护结构、地下水位及周围环境进行必要的监测和保护。（1）深基坑工程的挖土方案，主要有放坡挖土、中心岛式（也称墩式）挖土、盆式挖土和逆作法挖土。前者无支护结构，后三种皆有支护结构。（2）土方开挖顺序、方法必须与设计工况一致，并遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。（3）防止深基坑挖土后，土体回弹变形过大。（4）防止边坡失稳。（5）防止桩位移和倾斜。（6）配合深基坑支护结构施工。

2深基坑开挖对周边建筑造成的影响

2.1工程概况

某市快速内环东线工程二标段工程全长约2.052km，分两期施工。隧道开挖基坑呈“一”字形，二期隧道全长925m，宽约29m，基坑深浅渐变，最深处约为15.4m。该工程采用φ1200mm间距1400mm钻孔灌注桩加一排φ650mm搭接150mm的搅拌桩止水帷幕进行维护，管井施工在支护桩完成70%后施工，在基坑开挖前两周进行降水，使土体开挖时已受到相当程度的排水固结；钻孔灌注桩桩顶设置钢筋混凝土冠梁，隧道采用钢管支撑体系；土方开挖为垂直明挖，结构先撑后挖。按每层3m(每层钢支撑高度)左右进行开挖，边开挖边进行坡面挂网喷浆和钢支撑支护。

2.2对周边建筑的影响

（1）建筑基础沉降。在深基坑开挖过程中，周围建筑，特别是在此之前就处于上方的房屋建筑基础，在基坑开挖后，一侧失去水平力支撑导致基础发生沉降。随着开挖深度的增加，沉降量也在逐渐变化。（2）建筑物裂缝。深基坑道路两侧周边的建筑物都不同程度的出现了裂缝，特别是紧邻的一处建筑房屋出现了不同程度的裂缝。有的横向拉裂，局部有少量地砖翘起。据了解，该建筑房屋的主体结构是框架结构，其基础是阀板基础。

3深基坑开挖对周边建筑影响的原因

3.1沉降问题的原因

在基坑开挖过程中，建筑结构自重对土产生附加应力作用。由于建筑旁的土体的自重应力将会产生主动土压力，在背离基础部位形成水平作用力，使得土基承载性能降低。再者，开挖基坑之后，原有地下水位线降低，基底内部土体的饱和度降低，静水压力作用会随之降低，土体的有效自重应力增大，可能引起下滑危险。地下水位下降后，由于孔隙率增大，基础对土基的压力作用没有改变，类似于排水固结试验原理，从而引起地表沉降。随着开挖深度的增加，地下水位逐渐降低，在此情况下，静水压力作用会逐渐减少，作用于土的直接应力会增大，从而使得地基沉降固结，固结前期沉降变化幅度和变化速度都相对较大，后期愈见缓慢，如果开挖深度基本恒定，沉降量增加到一定幅度后边界处于微小状态甚至停止沉降。

3.2开裂问题的原因

深基坑周边房屋建筑结构墙面甚至梁体发生开裂，是由于地基的不均匀沉降引起的。几个测点的高程变化使得建筑结构内部的应力重新分布。结构框架发生变形，局部下降幅度较大。在横向同样会产生应力分量，墙体内部发生拉伸剪切作用最终导致裂缝产生。

4治理方案

4.1加固设计

压密灌浆是通过钻孔在土中灌入浓浆,在注浆点使土体压密而形成浆泡,当浆泡的直径较小时,灌浆压力基本上沿钻孔的径向即水平向扩展。随着浆泡尺寸的逐渐增大,便产生较大的上台力而使地面抬动,当合理的使用灌浆压力并造成合宜的上抬力时,能使下沉的建筑物回升到相当精确的范围。简单地说,压密灌浆是用浓浆置换和压密土的过程。采用压密注浆法加固土体，可以减少沉降。注浆材料一般选用普通硅酸盐水泥。注浆压力:浅部注浆终压为500～1000kPa，深部终压为1600～2000kPa。首先施工垂直孔，注入浆液在地层中形成一道垂直幕墙，以阻止地基土土体的侧向变形及斜孔浆液外侧渗流，再通过倾斜注浆孔向地基下层注入浆液，以改善地基土力学性能指标。经压密灌浆后，建筑物会在很短时间内即有所回升，不均匀沉降也会相对减小，而且建筑原有的斜拉张裂缝和承重墙顶部的横张裂缝均会有不同程度的弥合。

4.2基坑开挖和横向支撑措施

首先，做好技术交底，明确开挖分步和每步开挖的实际尺寸、开挖时限、支撑时限、支撑预应力等各道工序的定量指标。其次，严格执行开挖程序，土方开挖应遵循“分层、分块、抽条、对称”的原则，先撑后挖，随挖随撑。然后，提前配齐土方开挖段所需的支撑及垫块，

并将钢管装配到设计长度，等待工作面开挖后进行安装。每组钢支撑安装后必须按照设计要求正确施加预应力，每小段土方挖好后，在规定时间内安装支撑并准确施加预应力。最后，及时观测预应力损失及地下连续墙水平位移情况，确定是否复加预应力。当下一道支撑预应力施加后，上道支撑的应力会减少，此时应根据监测数据对上道支撑补加预应力，直至达到设计要求。

4.3基坑降水措施

坑内土体可通过排水固结达到一定强度，因此在基坑开挖前至少提前20d开始坑内降水，并设独立的水位观测井，根据降水期间周边建筑沉降监测数据情况，必要时应采取回灌水措施。在采取回灌措施时，应确保置换冷量或热量后的地下水全部回灌到同一含水层，不得浪费和污染地下水资源。抽水管和回灌管上均应设置水样采集口及监测口，按规定安装取水和退水计量设施，并实现水量、水温的实时监测。抽水、回灌过程应当采取密闭措施，禁止将地下水供水管、回灌管与市政供水、排水管道连接。

4.4其他治理措施

（1）邻近建筑的深基坑采用地下连续墙围护是一项较为适宜的措施，有效地减小了围护施工期间对周围土体的扰动，保护了周边建筑的结构安全。（2）结合施工筹划与交通疏解，将长大基坑通过封堵墙分隔成较短基坑，可以有效控制基坑变形，减小地面沉降和周边建筑变形。（3）坑内土体加固可以提高基坑内被动区土体强度，减小坑底回弹，保证施工安全性。

5结束语

通过对深基坑开挖对周边建筑影响的分析发现，基坑开挖时应充分考虑周边环境情况，应慎重考虑基坑开挖工程方案，尤其周边有结构性能差的建筑物。基础围护桩采用锤击式预制桩时应充分考虑到粘土的扰动。应处理好堆土对支护结构造成水平超载问题和做好基坑周围地表水的隔离和疏排，防治深基坑工程事故。

参考文献

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[4]周边建筑对深基坑支护结构的影响分析[J].张向东，范世兴，张晨光，刘家顺.水资源与水工程学报.2014(01)