淺析基坑開挖支護(hù)對(duì)周邊的變形影響與干擾

【摘要】基坑施工過(guò)程中，隨著降水處理、土方開挖，通常會(huì)引起坑底隆起、支護(hù)結(jié)構(gòu)向內(nèi)部?jī)A斜、周圍建筑物發(fā)生沉降等不利現(xiàn)象，因此，進(jìn)行基坑監(jiān)測(cè)就顯得十分重要。本文以杭州某基坑工程為例，主要研究了基坑開挖引起的支護(hù)結(jié)構(gòu)變形以及施工開挖過(guò)程中周圍建筑物的沉降，為其他類似工程提供了合理的依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】基坑；監(jiān)測(cè)；變形；沉降

中國(guó)的許多學(xué)者在研究開挖對(duì)周圍變形和干擾的影響方面取得了更多的成果。趙立群利用FLAC3D建立了動(dòng)靜載荷數(shù)值分析模型，并討論了基坑開挖不同距離，角度，深度和路基高度對(duì)既有路基變形的影響，分析了基坑開挖前后現(xiàn)有路基變形的影響規(guī)律。考慮到土與支護(hù)結(jié)構(gòu)的相互作用，張來(lái)安采用咬合樁+預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)形式，基于基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)周圍環(huán)境的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用ADINA的三維有限元研究周圍建筑物的沉降。以杭州某基坑為例，對(duì)樁頂水平位移，樁頂垂直沉降和周邊建筑物沉降等基坑施工關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。并以此為其他相關(guān)工程提供理論依據(jù)。

一、工程概況

杭州某在建地鐵基坑工程，深約10m，采用明挖法施工，支護(hù)結(jié)構(gòu)采SMW工法樁，樁800×600mm，型鋼HN700×300×13×24，基坑內(nèi)支撐包括兩道鋼管支撐（610，t=18mm）與鋼腰梁。基坑周圍13m范圍內(nèi)存在公共建筑。基坑位置的地質(zhì)條件為第四系全新統(tǒng)（Q4）。每層土壤的特征描述如下：第二層為粉土，埋深9m；第三層為粉砂，埋深12m；第四層為圓形礫石，深度為22m，其中水位埋藏在平均深度為4m。

二、監(jiān)測(cè)布置及方法

在基坑開挖過(guò)程中，需控制了基坑的安全性和周圍建筑物的沉降。本文主要針對(duì)樁頂水平位移、樁頂沉降、周圍建筑物沉降三個(gè)主要方面進(jìn)行監(jiān)測(cè)。根據(jù)GB50497-2009建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范，三個(gè)主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目均通過(guò)以下儀器進(jìn)行測(cè)試：垂直樁沉降（水平），樁頂水平位移（測(cè)斜儀），建筑物沉降（水平儀）。監(jiān)測(cè)頻率為1次/d。并按GB50497-2009建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，確定報(bào)警值（報(bào)警值設(shè)定為報(bào)警值的80%），樁頂垂直沉降報(bào)警率為3mm/d，累計(jì)值為20mm；樁頂水平位移報(bào)警值為3mm/d，總量為20mm；建筑物沉降報(bào)警值速率為3mm/d，累計(jì)15mm。

三、監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

（一）樁頂豎向、水平位移

使用電子水準(zhǔn)儀觀察樁頂?shù)拇怪背两当O(jiān)測(cè)。由于觀測(cè)是封閉水平路線和附著水平路線的形式，本文采用封閉水平路線觀測(cè)。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，隨著基坑開挖的進(jìn)行，坑底土體發(fā)生回彈現(xiàn)象，導(dǎo)致SMW工法樁發(fā)生向上的位移（3mm附近），在規(guī)范允許范圍之內(nèi)（20mm）。相鄰建筑物側(cè)面的監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)表明樁頂?shù)拇怪蔽灰拼笥谶h(yuǎn)離建筑物側(cè)面的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。因此，可以看出建筑物的存在對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的豎向位移有一定的影響。而隨著基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完成加固，基坑整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性的加強(qiáng)，樁頂沉降則呈現(xiàn)出較為平緩的趨勢(shì)。

關(guān)于樁頂?shù)乃轿灰疲Y(jié)果表明，在基坑開挖過(guò)程中，由于基坑周圍的應(yīng)力釋放和坑底土壤的釋放，圍護(hù)結(jié)構(gòu)首先隨著土體的開挖傾向于坑內(nèi)傾斜，此時(shí)鄰近建筑物一側(cè)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)傾斜較為明顯，可以看出，周圍建筑物對(duì)包絡(luò)結(jié)構(gòu)的水平位移具有不可忽略的影響。而隨著基坑結(jié)構(gòu)施工的逐步完成，基坑整體的穩(wěn)固性得到了加強(qiáng)，此時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的樁頂水平位移發(fā)展趨勢(shì)得到抑制，且呈現(xiàn)平緩的線型關(guān)系。通常，樁頂?shù)乃轿灰瓶刂圃诩s25mm。

（二）周圍建筑物沉降

隨著基坑的挖掘，周圍建筑物的沉降往往是一個(gè)不容忽視的工程問(wèn)題。基坑的開挖和基坑的降水常常導(dǎo)致周圍地面下沉，從而導(dǎo)致建筑物的沉降。在本文中，建筑物基礎(chǔ)的三個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的由水準(zhǔn)儀監(jiān)測(cè)。建筑物沉降曲線如圖1所示。

結(jié)果表明，基坑開挖過(guò)程中，地基呈現(xiàn)先發(fā)生沉降后上浮的過(guò)程，隨著結(jié)構(gòu)的施工，建筑物沉降逐漸增大且趨向于平緩。且J2監(jiān)測(cè)點(diǎn)建筑物沉降要明顯大于另外兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，這是由于J2所在位置距離基坑周邊更近，所受到的影響更大。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，建筑物沉降遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)允許值15mm；建筑物的沉降基本穩(wěn)定，均在4mm以內(nèi)。

四、結(jié)語(yǔ)

以杭州地鐵基坑為例，分析了基坑開挖過(guò)程中周圍建筑物的水平位移，豎向沉降和沉降。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形和周圍建筑物的沉降都在規(guī)范范圍內(nèi)。其結(jié)果希望對(duì)其他類似相關(guān)工程提供科學(xué)合理的借鑒。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：沈進(jìn)洋（1985.12—），男，漢族，安徽六安人，大專，助理工程師，研究方向：建筑工程施工管理。