深基坑對周邊建筑結構的影響及應對措施

杭的平

（山西八建筑集團有限公司，山西 太原 030000）

我國社會經濟快速發展，城市建設迎來了歷史發展機遇期，地上空間已被大面積使用，結果是地幔土地利用率逐漸下降，城市土地資源日趨緊張。在國內發達城市，大規模開發建設地下空間已成為共識。另外，高層建筑及超高層建筑拔地而起，這使得建筑物的基礎挖掘更深，深基坑空間更大。上面提到的這些深基坑工程基本上都位于城市內部，基坑周圍分布著大量的建筑物、地下管線、交通干道以及地鐵隧道等，深基坑施工顯然會對周圍建筑物產生較大的影響。尤其是縣嗲話地鐵建設，其已經將深基坑作業投置于城市的各個角落，深基坑建設面臨著復雜的內外部環境。研究深基坑施工對于周圍建筑結構的影響，有利于現場工程師有的放矢的控制施工過程及質量，能夠有效的避免各類工程事故的發生，保證各項公共基礎設施正常運轉。可見，研究深基坑對周邊建筑結構的影響及應對措施非常有必要。

1 深基坑對周邊建筑結構的影響分析

從三維視角考慮，建筑物可位于基坑的X、Y、Z三個方向。其中，X方向表示建筑與深基坑的長邊方向平行，Y表示建筑物與深基坑長邊方向垂直，Z表示建筑物沿著深基坑的豎向方向。

1.1 建筑與深基坑的長邊方向平行時基底位移規律

首先分析建筑物與深基坑的長邊方向平行時基底的運移規律，以圖表示建筑物基底沿著X方向位移的變化。從圖可知，③軸上X方向的位移變化為0，而③軸兩邊基底分別向③靠攏。此現象充分表明了橫向個架構件的壓縮量，支護結構在基坑土壓力的作用下，逐漸產生了水平方向的位移，長邊結構在轉角處還會受到短邊支撐作用的影響，兩者共同產生作用，進而使得長邊方向的支護結構出現長邊方向位移超過兩邊位移，建筑物整體的變形呈現出弧形。

圖1一工況X方向位移

圖2二工況X方向位移

圖3三工況X方向位移

圖4四工況X方向位移

其次，分析建筑物與深基坑長邊方向垂直時基底位移規律。在圖中各種工況情況下，Y向基底位移的變化規律是，A軸基底Y向位移＞B軸基底Y向位移＞C軸基底Y向位移。出現此現象的原因是基坑長支護體系向坑的內側出現了偏移，于是便產生了土體逐漸向坑內部涌動的現象。當然，此種作用力在Y方向也有分量，這也就建筑物在Y方向發生位移的原因。

1.2 深基坑分層開挖時周邊建筑物位移規律

隨著深基坑開挖深度逐漸增加，各類工況條件下X方向的位移逐漸增加，這源于土體開挖載荷產生的作用，使得整個支護結構向內側傾斜，土體的平衡結構逐漸被打破。土壓力作用于支護結構，支護體系便會出現向基坑內側傾斜的現象，土體隨即也會向內部涌動。隨著開挖深度的持續增加，支護體系的變形也會逐漸增加。現場施工表明，土體涌動的方向并不會沿著垂直于基坑長邊的方向，而是呈現出一定的傾斜角度，也就是說，具有水平方向分量。內涌動作用的持續增加，會導致水平變量逐漸增強，于是便出現X方向位移逐漸增加的現象。

1.3 建筑物與基坑長邊方向平行時基底運移規律

圖充分表明，各種工況下基底都會沿著X方向產生位移。深基坑支柱下，各樁結構都會沿著X方向發生水平位移。其中，縱坐標表示的是建筑物沿著水平方向發生的位移，X－Y面表示的是支柱下基底的位置。從圖中還可看出，隨著基坑開挖深度的增加，建筑物支柱下沿著基底分別產生了X方向的位移。建筑物產生上述現象的變形，根本原因還在于X方向的位移被約束住了，而橫向力會壓密基坑周圍的土體，嚴重時甚至出現反彈現象。靠近基底長邊的位置，土體顯然是難以繼續存在于與對稱軸垂直的位置，在這種情況下建筑物基底便會出現反方向位移。這從圖中可以看出，離對稱軸位置越近，支柱下方基底的水平位移便越小。

2 預防深基坑對周邊建筑結構影響的應對措施

2.1 增大截面加固法

增大截面加固法，也就是在混凝土建筑物的外側在包裹一層，達到增加構建配筋及截面的目的，能夠有效增加建筑物構建的剛度、強度以及穩定性。該方法廣泛應用于板、梁及柱等的混凝土加固。現場加固施工作業時，應該根基構建實際破壞情況、受力情況確定雙面、單面及三面。同時，應該兼顧考慮現場施工操作的便捷性。比如，對于梁結構，經常在上下側進行加固，中心柱受壓，外面四周進行加固，采用單側或者是雙側方法對偏心受壓柱進行加固。為了能夠使加固后的鋼筋、混凝土正常工作，現場設計應該根據構建的要求，適當增加截面尺寸。對于加固使用的混凝土，等級應該高于C30，且要高于原構件混凝土一個等級。若是構建存在缺陷或者是混凝土等級較低時，此方法則不適用，此時需要置換掉有缺陷的混凝土，然后在進行加固。若是現場加固層比較薄，則需要采用鋼纖維型混凝土。現場加固時除了要使用鋼筋外，還需要使用鋼板或者是型鋼。

2.2 換置混凝土加固

換置混凝土加固，主要適用于混凝土構件局部有淺顯情況，它與增加截面加固法相同，在實施置換作業后混凝土構件能夠正常工作。當置換的部位是舊混凝土結構，且堅實結構層出漏時，新澆筑的混凝土就能夠有效滲入原混凝土層中，并隨著水化熱過程，新舊混凝土層逐漸粘合為一體。新舊混凝土結構要實現有效粘合，需要依靠粘結能力較強及滲透性能優良的結構界面膠完成，目的是實現新舊混凝土能夠協同工作。鑒于此，界面膠在選取時，應該盡量選取質量較好的。該法不僅能夠運用于新工程返工，也可運用于已建成混凝土結構修復。應用置換法對構建進行修復時，需要對構建進行有效的支撐，也就是現場需要提前卸載荷，然后在實施加固作業。若是建筑物構建非置換部分強度等級下降，也應該實施置換作業，用以確保加固后建筑物滿足強度要求。

2.3 外包型鋼加固法

外包型鋼加固法現場使用的鋼材類型主要有兩大類，分別是扁鋼及角鋼，這兩類鋼能夠最大限度的提升構建的承載力。現場施工主要有兩大類，分別是無粘結外包型鋼及有粘結外包型鋼。其中，有粘結外包型鋼主要采用的是結構膠，用其將型鋼以及原構件有效粘結起來。無粘結外包型鋼主要采用的水泥砂漿，現場施工用其將型鋼與原構件之間的分析密封起來。該種鋼結構與構建之間不能夠有效連接起來，按其受力可劃分為剛度分配，現場施工不能夠視為符合構建。外包鋼加固法能夠在不改變原構件使用年限的基礎上極大提升構建的承載力。在工程允許的情況下，可以同時使用結構膠粘結型鋼及混凝土。現場施工中，應該盡量選擇粘結外包鋼加固法，這有利于兩類結構之間形成復合截面構建，既可以節省原材料，也能夠提升建筑物結構的承載力。

3 結語

隨著我國高層建筑及大型地下工程建設的快速發展，深基坑無論是開挖空間，還是開挖深度都在持續增加。深基坑周圍往往建筑物較多，開挖深度過大顯然會影響周圍建筑物的質量及使用壽命，嚴重時甚至出現工程事故。因此，必須要加強深基坑施工時周圍土方的支護。文中從建筑與深基坑的長邊方向平行時基底位移規律、基坑分層開挖時周邊建筑物位移規律、建筑物與基坑長邊方向平行時基底運移規律進行敘述，然后提出預防深基坑對周邊建筑結構影響的應對措施。旨在為深基坑施工時保護周邊建筑物提供一定的理論指導。