深基坑開挖對周邊建筑物的影響和治理方案

宋惺明

摘要：在經濟水平的發展下，建筑工程的數量與日增加，大多數基坑周邊都有房屋建筑工程、市政管線與地鐵隧道工程，在開挖基坑時，會致使周邊土體出現變形問題，嚴重影響建筑物的安全。在基坑開挖的過程中也會影響到周邊土地，致使土地穩定性與形狀出現變化，繼而干擾到基坑施工穩定性，為了保障工程施工質量，必須要對科學的設計基坑支護，本文主要分析深基坑開挖對周邊建筑物的影響和治理方案。

關鍵詞：深基坑開挖；周邊建筑物；影響；治理方案

在城市的發展之下，地下工程的數量也越來越多，與此同時，由于工程施工出現的各類環境問題也受到了社會各界的廣泛關注，大多數基坑周邊都有房屋建筑工程、市政管線與地鐵隧道工程，在開挖基坑時，會致使周邊土體出現變形問題，嚴重影響建筑物的安全。就現階段來看，很多學者已經針對深基坑開挖對周邊建筑物的影響進行了深入的研究，下面就分析具體的影響與治理方案。

1 工程概況

某工程全長1.982km，分兩期進行施工，隧道基坑為一字型，其中二期隧道總長共計712m，寬為27m，深淺呈現出漸變趨勢，最深位置為14.2m。擬建位置存在埋藏地帶，其中有豐富的地下水，水深共計1.1m，場內有三種不同類型的地下水，即基巖裂隙水、弱承壓水與淺層潛水，對地層進行野外勘探、沉積環境分析與地層結構分析，結構顯示，地層從上到下土質類型分別為人工雜填土、亞粘土、亞粘土粉細沙、淤泥質粘土幾種類型。

對于工程采用鉆孔灌注樁加攪拌樁止水帷幕，在管井施工完成之后，加入支護樁，但是在開挖前兩周降水，致使土體出現排水固結的問題，對于鉆孔灌注樁，采用鋼筋混凝土冠梁，土方采用垂直明挖法進行開發，邊開挖邊采用鋼支撐以及坡面掛網噴漿法進行支護。

2 附近建筑物沉降與開裂狀況

基坑道路建筑物都出現了程度不一的開裂情況，有的屬于橫向拉裂，有的局部位置出現了地磚翹起的問題，開裂最嚴重的建筑物土體結構采用框架結構，其基礎屬于筏板基礎，本文主要針對該種開裂情況分析治理方案。

3 沉降原因與加固方式

根據施工數據情況得出，沉降分為兩個階段，均勻沉降階段與沉降差異階段，沉降階段為2010年2月開始，到5月為止，沉降時間共計三個月，分析顯示，沉降是由基坑沉井降水因素導致，建筑物前段基坑開挖深度大，這一位置深層景點降水必須要抽取淤泥質亞粘土層水，且外圍沒有封閉性止水帷幕，在該種因素的影響下，坑內降水影響了坑外地下水位，致使地表發生下沉問題，導致建筑物在基坑開挖前出現均勻沉降。

第二階段屬于差異沉降階段，從2010年5月開始，建筑物出現差異沉降，在這一階段的沉降已經不是以往的均勻沉降，而是存在顯著的差異性。差異沉降階段結束后，進入了沉降穩定階段，這一階段共計三個月。此后，進入了加速沉降階段，歷時約為半個月，在這段時間中，各個觀測點差異沉降越來越大，在這一階段，雨量增加，降水量多，積水嚴重影響到正常的開挖進度，并在一定程度上加劇地面沉降，同時，由于預應力設置的問題，加速沉降問題嚴重。在差異沉降因素的影響下，施工方決定暫時停工，根據基坑開挖情況來制定加固方案。

4 加固方式的原理與設計方式

4.1 壓密灌漿理論

種理論即利用鉆孔將濃漿注入土體中，在注漿點位置壓實土體，并形成漿泡，在漿泡直徑較小的情況下，灌漿壓力就會沿鉆孔向水平位置拓展，在漿泡尺寸的增加之下，臺力會越來越大，并向地面向上抬動，在抬力達到一定程度時，會讓下沉建筑物回升，從本質上而言，壓密灌漿是一種利用壓密土和濃漿置換的加固過程。具體流程詳見圖1。

4.2 加固方式

加固方式嚴格遵循《基坑地基基礎設計規范》中的相關要求，為了將建筑物基礎允許傾斜值控制在千分之4之內，需要先采用注漿法來處理土地，增加土體容重，減小土體孔隙比，增加無側限抗壓強度、壓縮模量與抗剪強度，在加固時，需要注意幾個問題：

第一，加固位置

本工程降水影響范圍長達60m，開挖范圍為45m，在建筑物基礎與基坑開挖邊緣垂直時，水平拉伸問題會嚴重影響建筑物的穩定性，致使基坑位置出現裂縫，因此，加固范圍主要選擇這一位置，加固土層選擇雜填土層。

第二，注漿材料

在注漿材料的選擇上，使用普通硅酸鹽水泥，在注漿壓力上，將淺部注漿壓力控制在500kPa～1000kPa，深部壓力控制在1600kPa～2000kPa。對于擴散半徑，根據公式計算得知本工程為1.2m，有效影響半徑共計1.0m～1.5m。在注漿孔位置上，將其分為兩排，第一排注漿孔設置為垂直孔，孔深控制在12m，第二排設置為傾斜孔，孔深控制在15m，傾斜度為45°，孔距設置為0.7m，在施工時，先進行垂直打孔，在其中注入漿液，待垂直幕墻形成之后，即可有效阻礙孔漿液的滲流與土體側向變形，再利用傾斜注漿孔在其中注入漿液，這可以有效改善地基土力學性能。

第二，注漿量

根據現場試驗結果，將水灰比控制在1：1，在其中加入一定量的水玻璃，注漿量可以根據公式來計算，利用注漿量、經驗系數、孔隙率、土體積進行確定，經驗系數選擇0.5，在施工過程中，每平米水泥量需要控制在80kg以上。實踐顯示，在壓密灌漿完成之后，建筑物在短時間就出現回升，不均勻沉降得到顯著的減小，建筑物承重墻頂部裂縫與斜拉張裂縫都得到了一定程度的改善，滿足的用戶使用與安全需求。

圖1：壓密灌漿流程

5 結語

在基坑開挖的過程中，必然會影響到周邊土地，致使土地穩定性與形狀出現變化，繼而干擾到基坑施工穩定性，為了保障工程施工質量，必須要對科學的設計基坑支護，為了保障設計效果，必須要詳細收集沉降數據，為設計工作的開展提供準確的預測。根據本組研究結果可以得出，影響基坑穩定性的因素是多種多樣的，而時間因素、壓密注漿、距基坑距離、支護樁的布置都會影響基坑建筑的沉降，在支護過程中，必須要把握好各種影響因素，這樣才能夠有效提升支護效果。

參考文獻：

[1] 王建華，徐中華，王衛東. 支護結構與主體地下結構相結合的深基坑變形特性分析[J]. 巖土工程學報. 2007（12）

[2] 薛蓮，傅晏，劉新榮. 深基坑開挖對臨近建筑物的影響研究[J]. 地下空間與工程學報. 2008（05）