深基坑變形對鄰近建筑物的影響

張珂

（河南理工大學(xué)，河南焦作　454000）

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深基坑變形對鄰近建筑物的影響

張珂

（河南理工大學(xué)，河南焦作454000）

摘要：以某市客運專線的站臺工程為例，分析了蓋挖逆作法與明挖順作法施工時深基坑的變形情況，并通過監(jiān)測數(shù)據(jù)，研究了基坑變形對鄰近建筑物的影響程度，據(jù)此提出了基坑變形控制措施，促進了工程的順利進行。

關(guān)鍵詞：深基坑，建筑物，變形，沉降測點

1　工程概況

某市位于市中心的客運專線站臺，全程長度為1 025 m，寬度最窄的地方為15 m，最寬的地方為75 m，深度為32 m。該站臺的地下結(jié)構(gòu)為五跨三層式，- 1層用來轉(zhuǎn)換客流、- 2層是主站廳、-3層為站臺層。周圍有各種高樓建筑以及密集的交通道路，鄰近的200 m左右的高層建筑有10余棟，其中有一座大廈與車站結(jié)構(gòu)距離最近，只有15 m左右，同時該工程的地質(zhì)水文條件也比較復(fù)雜，提高了施工難度的同時具有比較高的安全風(fēng)險。

該工程共采用了兩種不同的施工方法，一是蓋挖逆作、二是明挖順作法，在劃分主體結(jié)構(gòu)的時候?qū)⑵浞譃榱?個施工的具體階段。使用地下的連續(xù)墻作為圍護結(jié)構(gòu)，長度分別為1 200 mm以及1 500 mm，使用明挖順作法體系進行支撐的部分使用的也多為大跨多層復(fù)合支撐的形式，其余部分使用800 mm直徑的鋼支撐。

2　計算深基坑變形情況以及對鄰近建筑物的影響程度

1）施工方法為蓋挖逆作法的時候出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)應(yīng)力變形情況。

a.施工步驟。第一步是進行地下連續(xù)墻、擋土墻以及冠梁等部分的施工，向下進行挖掘直到頂板梁底標(biāo)高下約1. 5 m的地方，然后進行鋼筋混凝土墊層的施工作業(yè)；第二步是利用鋼管混凝土柱對施工的頂梁和頂板進行支撐，保證頂層結(jié)構(gòu)與設(shè)計強度的要求相符合以后，再將其看作是橫向方面的支撐，進行挖掘一直到第二次開挖面處停止；第三步是進行地下1層的板和梁的施工，也需要等待其與設(shè)計強度的要求相符合，作為支撐來繼續(xù)向下開挖，到第三次開挖面處停止，然后進行地下1層側(cè)墻的施工；第四步是地下2層板以及梁的施工過程，在達到了設(shè)計強度的要求以后，將地下2層底板看作是支撐部分然后進行挖掘，直到挖掘至第四次開挖面的地方，然后進行地下2層側(cè)墻的施工；第五步是開始進行豎向挖掘，一直到基底位置然后停止，這時候需要施工的部分就是底梁、底板防水層以及施工基底的墊層，地下3層側(cè)墻施工完成標(biāo)志著主體結(jié)構(gòu)就已經(jīng)全部施工完成；最后就可以對施工過程中的節(jié)點進行處理，完成頂板防水層的工程以后回填覆土，將路面恢復(fù)到施工前的狀態(tài)。

b.結(jié)構(gòu)分析計算模型。我們需要從施工的實際情況出發(fā)，遵循增量法的規(guī)律，形成每一步施工步驟的受力特征以及結(jié)構(gòu)形成，使用增量法來計算地下結(jié)構(gòu)的相關(guān)數(shù)據(jù)的時候，任何會對施工過程步驟產(chǎn)生影響的因素，我們都需要考慮進來，已經(jīng)完成的工程或者施工步驟也會有結(jié)構(gòu)應(yīng)力或者變形情況的產(chǎn)生，這些因素都是需要計算在內(nèi)的，施工過程中因為具有不同的施工順序，所以結(jié)構(gòu)內(nèi)必然會有變形以及次生應(yīng)力的產(chǎn)生，這樣一來就能對施工過程的全程進行正確的反應(yīng)，相比起利用一次加載法計算而來的變形和內(nèi)力更加準(zhǔn)確，二者之間有很大區(qū)別。

c.分析施工過程中結(jié)構(gòu)受力變形。車站的修建過程需要分為不同的施工過程逐步進行，一般來說結(jié)構(gòu)的主要應(yīng)力構(gòu)建具有雙重功能，既有永久結(jié)構(gòu)又有臨時結(jié)構(gòu)，在開挖的過程中不管是荷載、剛度還是結(jié)構(gòu)形式、支撐條件等都在不斷的發(fā)生變化，不僅施工方法、施工措施以及挖掘的前后順序會對結(jié)構(gòu)應(yīng)力產(chǎn)生影響，而且荷載效應(yīng)是會繼承的。也就是說施工過程中有變形和內(nèi)力的產(chǎn)生，那么后續(xù)的施工中也會將這種受力延續(xù)下去，使用之后仍然會有受力，延續(xù)的就是施工階段的受力。

2）施工方法為明挖順作法的時候出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)應(yīng)力變形情況。圍護結(jié)構(gòu)和支撐體系都是施工中的重要部分，所以需要對其受力情況進行計算，負(fù)責(zé)承受全部路面荷載以及水土壓力的部分是圍護結(jié)構(gòu)，我們可以現(xiàn)場模擬一個施工過程，用這個辦法來分析施工階段到底受力多少，與地質(zhì)實際情況相結(jié)合并且按照“變位優(yōu)先支撐在后”的原則來進行結(jié)構(gòu)計算，計算以及校核都有專業(yè)的軟件，可以根據(jù)具體情況進行選擇使用，本文中使用FRWS2006軟件進行計算。

3　對鄰近建筑物的監(jiān)測及分析

1）分析圍護結(jié)構(gòu)的變形情況并且與實際情況進行對比。我們將理論公式代入數(shù)值中就可以計算出連續(xù)墻的累計變形數(shù)值，也可以根據(jù)實際對其進行監(jiān)測，得到的數(shù)據(jù)結(jié)果是基本一致的。例如施工工程附近的某所酒店，理論變形的數(shù)值為0 mm～18. 8 mm，于深度25 m左右的地方發(fā)生最大變形，實際監(jiān)測結(jié)果表明最大深度變形發(fā)生的位置為26 m深處附近，變形情況為- 4 mm～23. 87 mm，圖1為其理論變形數(shù)值對比實際變形的結(jié)果圖。

圖1　連續(xù)墻變形理論數(shù)值與實際監(jiān)測所得數(shù)值對比圖

2）鄰近建筑物的變形情況。我們對鄰近建筑物進行了一段時間的觀察，其沉降情況說明建筑物自身的基礎(chǔ)類型、樁底持力層具有的承載能力以及基坑的相對深度等因素都會影響到建筑物的沉降，如果圍護結(jié)構(gòu)的變形程度處于規(guī)定范圍之內(nèi)，那么圍護結(jié)構(gòu)的變形就不會明顯的影響到建筑物沉降，本文中對鄰近的兩棟標(biāo)志性建筑物A大廈和B大廈進行了舉例，對建筑物的沉降情況進行了分析。

監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，A大廈出現(xiàn)了比較大的沉降情況，同時差異沉降也較為明顯，在結(jié)構(gòu)完成后的一段時間中仍然有不太明顯的沉降問題，J2為其最小的沉降測點，J4為其最大的沉降測點，這兩點的數(shù)值分別為- 4. 22 mm和- 15. 45 mm，通過計算得知差異沉降的最大數(shù)值為11. 23 mm。B大廈沒有出現(xiàn)明顯的沉降，差異沉降也比較小，主要是初期挖掘機坑的時候出現(xiàn)沉降，不過也很快得到了穩(wěn)定，J7為最小的沉降測點，J2為最大的沉降測點，兩個測點之間的數(shù)值差也就是差異沉降的最大值1. 79 mm，相比起規(guī)范要求以及設(shè)計要求的2%來說，其0. 03%的傾斜率是非常低的。

4　變形控制技術(shù)措施

1）預(yù)加固周邊的土體并進行隔離。在開挖基坑之前要先將袖閥注漿利用格構(gòu)式旋噴樁，對基坑臨近建筑物的區(qū)域采取預(yù)加固措施。預(yù)加固的范圍要與建筑物盡量靠近，并且在基坑邊留出一定的區(qū)域用于緩沖以及隔離，使其基坑變形問題在緩沖區(qū)域的范圍內(nèi)就可以結(jié)束，這樣一來即使基坑變形也不會影響到周圍那些建筑物的主體。

2）分段挖掘工程、保證支撐措施的有效性。將主體結(jié)構(gòu)按照預(yù)先的設(shè)計進行劃分，形成長度為20 m～30 m的若干小段，蓋挖逆作段需要遵循跳倉原則，先將奇數(shù)段的土體挖掘好，在做好結(jié)構(gòu)板以后可以對已經(jīng)完成的結(jié)構(gòu)板進行利用，發(fā)揮支撐作用然后再去挖掘偶數(shù)段的土體。

挖掘過程中如果使用的方法是明挖順作法的話，挖掘是從一端挖掘到另一端，使用的方法為分層分段臺階法，如果基坑比較寬的話首先橫向進行挖掘，然后在分區(qū)進行，從兩邊挖到中間。挖掘工程進行到基底之后需要進行施工墊層的操作，中間不能有過長的間隔，同時封閉基底，這樣做的目的是硬化基底以免影響其支撐能力。每挖掘一段以后施工底板要及時放置，土方挖掘和底板之間的距離要嚴(yán)格準(zhǔn)確地進行控制，兩段底板之間要預(yù)留出一個位置作為后澆帶。

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Impact of deep foundation deformation upon neighborhood architecture

Zhang Ke
（Henan University of Technology，Jiaozuo 454000，China）

Abstract：Taking the passenger-special railway line station engineering as an example，the paper analyzes the deep foundation deformation conditions of topdown construction method and direct excavation-shoring construction method，studies the impact of foundation deformation upon neighborhood architecture according to monitoring data，and finally puts forward foundation deformation control measures，which promotes the smooth engineering operation.

Key words：deep foundation，architecture，deformation，subsidence detection point

中圖分類號：TU463

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-6825（2016）09-0097-02

收稿日期：2016-01-12

作者簡介：張珂（1984-），女，碩士，講師