不同基坑施工引起圍護結構變形與建筑物沉降對比探究

【摘 要】隨著國家經濟的迅速增長，人民的生活質量也隨之增長。遍及全國的鐵路線的基坑施工避免不了引起周圍結構發生各種變形。現如今城市建筑已經是高聳入云，在建造如此巨大的建筑物前，需要采用大量的深基坑工程，明挖深基工程對周圍建筑物的建造質量起著決定性的作用，更決定此處建筑物的生存年限。不同基坑施工引起圍護結構變形與建筑物沉降的程度有很大的差別，本文對不同的基坑施工引起圍護結構變形與建筑物沉降進行對比探究分析，并提出各種檢測措施與預防方法，從而使建筑物更加結實安全，避免不必要的的災難與損失。

【關鍵詞】深基坑；結構變形；支護；建筑物沉降

由于高層建筑需要強大支撐，深基坑施工成為當今地下工程建設最關鍵的部分，也成為建筑行業十分關注的熱點。一個強大而又科學的基坑工程決定建筑物的安全性。基坑施工的開挖和支護便成為一個突出的問題。不同的城市的地形與地層結構之間有很大的差距，即使是在同一個基坑內的地形構造也錯綜復雜，加上設計方案的不合理以及工監管的不嚴格，使得工程延期或不合格，給社會帶來很多不良影響。下面我們就對不同基坑施工對圍護結構的變形以及建筑物的沉降詳細分析研究。

1 有支護類型基坑施工

中華人民共和國行業標準《建筑基坑支護技術規程》對基坑支護的定義如下：為保證地下結構施工及基坑周邊環境的安全，對基坑側壁及周邊環境采用的支擋、加固與保護措施。基坑施工前必須進行地質勘探，根據土質情況和基坑深度編制專項施工方案。施工方案應與施工現場實際相符，實際施工基坑支護作為一個結構體系，應要滿足穩定和變形的要求，即通常規范所說的兩種極限狀態的要求，即承載能力極限狀態和正常使用極限狀態。因此，基坑支護設計相對于承載力極限狀態要有足夠的安全系數，不致使支護產生失穩，而在保證不出現失穩的條件下，還要控制位移量，不致影響周邊建筑物的安全使用。我們目前常見的基坑支護型式主要有：排樁支護，樁撐、樁錨、排樁懸臂，地下連續墻支護，地連墻+支撐，水泥土擋墻，鋼板樁等形式。根據深基坑支護技術又可以歸納為：

1.1 自立式支護，包括水泥攪拌樁擋墻支護和懸臂式派樁支護。水泥攪拌樁主要是水泥擋墻支撐地面的壓力，基坑開挖深度不大于8米，主要適用于粘土、淤泥質土以及粉土等涂層。這種支護的整體性和隔水性十分良好，并且在坑內不需要支撐結構的支撐，所以在以后的施工中加快施工進度。此類基坑在受到強降水時使得涂層含水量迅速增大，在有機質含量變化很大或者發生不可預知的地質變形時發生的圍護結構變形比其他有支撐支護類型的變形都大，傳遞到地表面建筑物后使得建筑物的沉降深度也最令人擔憂。所以在進行施工前必須經過長時間的土質檢測，確保地質的適應性以及穩定性，而且必須保證開挖深度符合國家的規定標準，使得基坑施工達到建造要求。

1.2 樁錨支護，這種支護方式主要適用于土地土層性能較好的的建筑施工場地。如果基坑深度是比較大的工程，巖土錨桿必須嚴格參照國家標準。我們的錨索在鎖定的時候都必須施加一定的預應力，施加的預應力愈大則限制樁頂的效果就會愈好。但是預應力也不能超過一定的值，在接近地面靜止土壓力時為最佳效果。在離開基坑邊壁角點不同的距離處土壓力的分布略有不同，但一般呈現上小下大的規律。另一方面，對于基坑邊壁中點處的樁錨很少受到土體壓力的約束。基坑在開挖過程中必須建立考慮“空間效應”以及“開挖及施工動態過程”的理論和設計方法，否則將會使得各個邊壁產生不同大小的隆起，改變基坑圍護的結構和造成建筑物的沉降。

1.3 噴錨支護，主要是靠混凝土層、鋼筋網和錨桿來提高邊坡巖土的抗變形能力和結構強度。適用于人工處理過的施工場地，如人工降水后的人工填土、粘性土和弱膠結砂土。這種基坑的深度不得大于十二米。我們根據某地段一噴錨網支護基坑監測實例，對噴錨基坑的圍護變形和建筑沉降進行分析。我們得到基坑在穩定條件下，基坑頂面的變形點距離邊線愈近，沉降量愈大，并且呈線性分布。如果穩定條件被破壞，基坑頂面的變形點距離邊線一定范圍內在變形點附近的沉降深度幾乎相同，再往外面去沉降就會急劇減小，呈向上凸戶形分布在基坑周圍。我們可以根據這些監測數據準確判斷支護是否處于穩定狀態從而為基坑的監測提供參考。

1.4 排樁內支撐支護，極少數使用地下連續墻或預應力管樁，大多數使用沖、鉆孔灌注樁。這種支護深度一般都非常深，深度越深需要的支撐道坑數越多。在軟土質場地中使用這種支護方式以建造較深的基坑。但是，軟土基坑的預測與實際施工的結果之間存在著巨大差異，引起基坑邊形的步驟一般分為發生、傳遞、最終影響三個環節。下面我們就根據這三個環節分析軟土對支護基坑的影響。通過對實際工程的施工實施嚴密的跟蹤監測，我們發現由于水平方向的施工改變基坑內外土體的原始應力狀態而引起地層移動。在基坑開挖后，圍護結構便開始受力變形，基坑內側卸去原有土壓力時，在墻外側則受到主動土壓力，而在墻內側底部受到部分被動土壓力。加上受到多種未知因素，如暴雨等自然災害的影響，當基坑平面尺寸較大，支撐體系較復雜時，由氣溫變化引起的溫度應力和收縮應力會使支撐桿件內力增加，這樣筑墻在內外力的相互作用下使圍護結構會隨著支撐時間的延長而逐漸增大變形。圍護結構的變形會引起它后面的土體位移從而填充由于圍護結構變形而出現的土體損失。并且這種土體傳遞逐漸向離基坑更遠處的方向傳遞，通過一定時間的積累傳遞，就會作用到地面和建筑物處引起建筑物的沉降。

1.5 綜合型支護。當基坑各側環境有著較大的差別、涂層深度變化大和階梯型基坑建造時必須使用綜合型支護。這種支護綜合了以上四種形式的基坑，在變形和引起建筑物的沉降方面也表現在各種支護的變形特點上。在監測與管理方面更復雜，需要長期的記錄數據才能切實監護起建筑物的安全性。

2 無支護類型基坑施工

此類基坑只適用于埋置深度為5米以內的淺層基坑。如果此處地質條件好或者放坡開挖不受周圍條件限制時深度可以適當加深。由于其施工要求較低，所以在基坑施工中也比較普遍使用。但是施工場地也必須滿足：（1）施工前必須根據現場確定最好的施工方法。（2）必須做好橋墩中心、臨時水準基點的測量工作。（3）搞好防水排水工作，使基坑避免遭受雨水的侵害。我們同樣根據太原市某建筑物基坑的地質情況以及監測數據進行分析。工程所在的場地的內摩擦角是大于0的，根據費倫紐斯原理，推測最大變形點出現在坡腳，繪出相應的滑動安全系數圖線，經過分條法的運算，如果K值大于1，則認為此處基坑出于安全穩定狀態，若K值是小于1的，則基坑可能已經受到雨水或者地下水的影響，對圍護結構造成變形和建筑物的沉降

3 結語

無支護基坑的結構簡單，造價較低，施工也較方便，同樣受到的限制條件也較嚴格。在多數基坑建設中還是使用支護基坑，但是復雜的場地土層，施工周期過長，從開挖到完工遇到雨天、周邊堆載和震動等不利條件，安全保障度隨機性較大。所以無論是哪一種基坑施工，我們都必須做好充分的場地數據監測和選擇最佳施工方法，在施工過程中嚴格監督管理，確保基坑施工的安全有效性。同時也要對施工過程的時空效應保持高度的重視，這樣才能保證基坑施工的質量，建造出最安全的建筑。

參考文獻：

[1]張家鳴，劉洪震.某深基坑施工對周圍環境的影響[J].隧道建設，2007（2）.

[2]劉建飛，白永兵.深基坑開挖對周圍環境的影響[J].河北工程學院學報，2003（4）.