深基坑開挖對臨近樁基建筑物變形的影響

趙文燕

（山西機械化建設(shè)集團有限公司，山西太原 030009）

在現(xiàn)代城市中由于建設(shè)力度大幅增長，促使各區(qū)域建筑數(shù)量隨之不斷增加，經(jīng)常在同一區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)所有建筑過于密集的情況。而深基坑工程在超高層建筑與地鐵建筑中關(guān)鍵部分，需要在建筑、道路以及管道等基礎(chǔ)設(shè)備下方開展施工，這樣在開始挖掘深基坑之后，一定會影響地基結(jié)構(gòu)與質(zhì)量，并對臨近樁基建筑物遭成變形威脅。因此，如今在展開深基坑挖掘施工之前，最好采取適當(dāng)措施對臨近樁基建筑物進行保護，以免深基坑開挖對臨近建筑應(yīng)用年限造成影響。

1 工程案例

1.1 工程簡介

本次深基坑工程屬于地鐵項目，需要在地下三層位置構(gòu)建地鐵站臺，站臺結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土，站臺基礎(chǔ)信息為長10m、寬9m，整個站臺主體的外包基礎(chǔ)信息為長180m、寬31m。為了避免地下水與雨水對站臺造成侵蝕，在外包時所用材料為防水類型，在內(nèi)襯和維護之間安設(shè)防水層。站臺結(jié)構(gòu)深基坑挖掘的實際深度約為25m，主體圍護為地下連續(xù)墻實際厚度約為1m，由于連續(xù)墻實際深度約為55m，所以通過明挖順做方式開展深基坑挖掘操作，項目周圍有一所大學(xué)，大學(xué)教學(xué)和生活區(qū)域都在項目范圍內(nèi)，其中大部分建筑都屬于公寓樓，整體結(jié)構(gòu)為剪力墻，與項目實際距離約為16m，基礎(chǔ)形式為鉆孔灌注樁，承臺基礎(chǔ)信息為長50m、寬14m、高2m。

1.2 基礎(chǔ)條件

本次深基坑工程需要深入挖掘30m左右，其中從地表到地下20m之中，地質(zhì)條件為粉砂與砂質(zhì)粉土，從20~30m之內(nèi)地質(zhì)條件為粉砂、淤泥質(zhì)黏土以及砂質(zhì)粉土。在安設(shè)圍護結(jié)構(gòu)時需要貫穿整個地層，具體順序為：人工填土實際厚度3.5m、素填土實際厚度3.1m、淤填土實際厚度1.1m、砂質(zhì)粉土實際厚度5.4m、粉砂實際厚度6.2m、砂質(zhì)粉土與粉砂實際厚度9.6m、淤泥質(zhì)黏土與粉砂實際厚度9.4m、淤泥質(zhì)黏土與砂質(zhì)粉土實際厚度8.4m。按照地質(zhì)性質(zhì)相似的合并原理，經(jīng)過簡化之后的相關(guān)指標(biāo)如表1所示。

表1 地質(zhì)條件相關(guān)指標(biāo)

由于本次項目地下水對于深基坑中部與淺層圖紙影響較大，在對地下水展開進一步勘測后確定地表2m左右就已經(jīng)存在地下水，地下水水位約為地表下1.7m。由于周圍河流與雨水都會對地下水位造成影響，地下水會根據(jù)季節(jié)出現(xiàn)一定變化，在針對本地近幾年天氣情況展開了解后發(fā)現(xiàn)，平均每年地下水位變化情況約為1m之內(nèi)[1]。

2 變形影響分析

2.1 樁基影響

由于深基坑項目開始挖掘操作后，對于周圍土層實際影響肯定會各不相同，在對距離各不相同的臨近樁基建筑物變形影響也會有所不同，這時便可按照變量控制原則，根據(jù)深基坑與臨近樁基建筑物實際距離，針對變形影響進行深入了解。當(dāng)深基坑與臨近樁基建筑物之間實際距離有所增加時，臨近樁基位移情況會有所減低，這種情況可以與深基坑土層之間形成的應(yīng)力應(yīng)變場較為貼合，當(dāng)深基坑與臨近樁基建筑物之間實際距離持續(xù)增長時，臨近樁基彎矩程度會隨之持續(xù)減小，臨近樁基中間處于正向彎曲狀態(tài)，兩側(cè)屬于反向彎矩狀態(tài)，當(dāng)兩者距離有所增加后，臨近樁基會在增加沉降情況后逐漸降低。由此可知，深基坑開挖對于臨近樁基建筑物位移與彎矩實際影響較低，但對于臨近樁基建筑物沉降實際影響較大，因此，在開始深基坑項目挖掘操作時，最好針對臨近樁基建筑物沉降情況展開實時監(jiān)測[2]。

2.2 地表影響

深基坑挖掘?qū)τ谂R近樁基建筑物影響主要原因便是周圍土體出現(xiàn)位移情況，因此，可以針對深基坑開大對于地表造成的沉降影響進行分析，這樣對于臨近樁基建筑物變形印象可以起到參考價值。當(dāng)開始深基坑項目挖掘操作時，地表會出現(xiàn)以下兩種沉降情況：①當(dāng)深基坑與臨近樁之間距離較大時，地表在沉降方面的實際規(guī)律較為穩(wěn)定，當(dāng)深基坑與鄰近建筑物越發(fā)靠近時，地表沉降情況就會隨之降低，因為樁基能夠?qū)χ車馏w起到加固效果，但建筑物整體會處于朝向深基坑方位的傾斜狀態(tài)；②當(dāng)深基坑與臨近樁之間距離較小時，因為樁基對于周圍土體基礎(chǔ)加固，所以在臨近建筑物周圍的地表會處于一種平緩沉降狀態(tài)，建筑物整體也會處于朝向深基坑相反方位的傾斜狀態(tài)。由此可知，第一種情況對于地表造成的沉降影響較小，第二種情況對于地表造成的沉降影響比第一種稍微高一點。

2.3 承臺影響

當(dāng)深基坑開始挖掘?qū)е轮ёo出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形情況時，會導(dǎo)致周圍土體隨之出現(xiàn)位移情況，這時臨近樁基建筑物便會出現(xiàn)裂縫、傾斜等情況，建筑物正常功能也會遭到限制。通過上文分析可以得知，建筑物會因與深基坑之間實際距離出現(xiàn)兩種傾斜狀態(tài)，但在深基坑與臨近樁之間距離開始增加后，建筑物的傾斜情況會處于降低情況，之后會隨著距離增加出現(xiàn)增長情況，最后還會變回降低情況。當(dāng)兩者之間實際距離較大時，承臺的傾斜情況會瞬間變成最大角度，這時對于建筑物便會造成諸多不利影響，當(dāng)兩者實踐實際距離較小時，由于支撐結(jié)構(gòu)整體剛度與強度較為良好，深基坑周圍土體的強度與抗剪性能會有所下降，這種情況與地表的實際沉降情況基本相同。由此可知，在本次深基坑工程之中需要將承臺區(qū)域作為重視區(qū)域[3]。

3 變形控制策略

3.1 針對源頭進行控制

導(dǎo)致臨近樁基建筑物出現(xiàn)變形情況的根本源頭便是深基坑工程，其中涵蓋圍護施工、降低地下水以及開始挖掘深基坑等。因此，在深基坑工程會中針對根本源頭進行控制，便是降低深基坑開挖對臨近樁基建筑物變形影響的直接策略，比較適合應(yīng)用在大部分深基坑工程之中。可以針對施工技術(shù)與方法進行控制，但需要根據(jù)深基坑工程實況挑選適宜技術(shù)與方法，這樣便可適當(dāng)降低實際影響，還可以根據(jù)臨近樁基建筑物實況，適當(dāng)加強內(nèi)部支撐的實際剛度，這樣當(dāng)開始挖掘深基坑時，臨近樁基建筑物因自身剛度有所加強便可將變形影響降到最低。此外，還可以適當(dāng)增加深基坑圍護的實際深度，將深基坑開挖實際影響控制在一定范圍之內(nèi)，從而在將深基坑開挖變形影響降到可控范圍之內(nèi)同時，促使深基坑項目順利完成，為城市提供更多便利與推動力[4]。

3.2 針對路線進行控制

一般在開始挖掘深基坑時，深基坑對于臨近樁基建筑物造成的變形影響，會導(dǎo)致周圍土層出現(xiàn)移動情況，簡單來講，這種變形影響會通過深基坑周圍的土層與地下水，再對臨近樁基建筑物產(chǎn)生影響，由此可知，土層與地下水便是深基坑對臨近建筑物變形影響的路線，只要能夠?qū)⑦@種路線徹底切斷，便可大幅降低深基坑開挖與臨近樁基建筑物市實際關(guān)聯(lián)。可以在深基坑周圍安設(shè)隔水層與隔斷層，這樣深基坑開始挖掘后各種影響都會被隔斷，也可以在深基坑底部打入微型樁，這樣在打入過程中便可促使深基坑滑動情況得到切實控制。這種控制屬于隔斷方法，由于隔斷方法是新興工藝，相關(guān)理論依然處于進一步開發(fā)之中，只有在深基坑工程中不斷實踐才能得到證實，所以在利用隔斷方法針對深基坑安設(shè)隔斷層時，最好從隔斷層設(shè)計開始便針對整個項目與臨近樁基建筑物展開綜合考慮，這樣才能促使隔斷層切實將深基坑對鄰近建筑物的影響路線被切斷。

3.3 針對地基進行控制

如果深基坑項目對于各方面要求較高，無法通過以上策略對變形影響進行控制，便可將控制目標(biāo)從深基坑項目變成臨近樁基建筑物。①可以在臨近樁基建筑物地基部位安設(shè)樹根樁，將建筑物實際荷載轉(zhuǎn)運到周圍承載性能較高的土層之中，避免臨近樁基建筑物因深基坑開挖出現(xiàn)變形請款；②可以針對臨近樁基建筑物地基展開注漿加固處理，簡單來講就是將混凝土漿液從地基部位開始注入，增加地基整體強度與剛度，以免因地基強度與剛度較差導(dǎo)致建筑物被深基坑開挖影響后出現(xiàn)變形情況[5]。

4 結(jié)束語

綜上所述，在通過工程實例進一步了解后可以確定，深基坑開挖確實會對臨近樁基建筑物造成影響，這種影響屬于一種必然趨勢，為了切實解決這一問題，就需要通過實際影響分析確定影響根基，從而采取有效策略對其展開全面掌控，以免臨近樁基建筑物受深基坑開挖影響出現(xiàn)變形情況。也可以根據(jù)以上策略針對源頭、路線以及地基進行合理控制，在將深基坑開挖實際影響最小化同時，將深基坑開挖實際效益最大化。