鄰近建筑物樁基對基坑開挖的影響研究

徐寧豐

摘? 要：當前城市地面空間已經不能滿足實際建筑需求，導致大量深基坑開挖工程出現，在現有建筑物的樁基附近實施基坑工程時，基坑開挖會影響周圍土層，導致周圍地基土層出現位移。因此，考慮基坑開挖與相鄰建筑物的相互作用是建設工程領域的一個重要課題，對建設工程未來發展有重要的理論與現實意義。

關鍵詞：建筑物樁基;基坑開挖;深基坑支護

1 建筑物樁基附近的深基坑工程

目前，我國的深基坑工程大多位于城市中心地帶，地理位置特殊，周圍都是建筑物集群，微小的土層變形都會使周圍建筑受到影響，例如，一些地鐵站位于城市的經濟和商業中心，周圍是高樓大廈、立交橋和密集的地下管線，給施工帶來了困難。在密集區域進行基坑開挖必然會影響周圍建筑物、地下管線等地下設施的安全穩定，特別是在基坑與既有建筑物非常接近的情況下，如果由于基坑開挖導致土層發生過度的變形，將會導致已有建筑物樁基礎出現附加撓度以及彎矩，輕度影像會導致建筑物不均勻沉降和開裂，若是重度影響則可能導致建筑物倒塌，對人民生命和財產安全造成威脅[1]。此外，相鄰的建筑物也需要在進行基坑工程設計時進行重點考慮，一方面，建筑物本身作為附加荷載作用于基坑支護結構，另一方面，既有建筑物的基礎和樁基是新基坑的自然支護結構，在基坑支護中起到了強化作用。

2 深基坑工程常見問題

在深基坑工程施工前期，部分設計人員為了更快完成設計方案，從而忽略了施工場地的調查，這就使得設計方案并不能夠滿足實際施工情況，現場改動也對工程整體質量安全造成了隱患。對此，設計人員前期應合理規劃設計內容，為后期的深基坑工程建設打好基礎，為此設計人員要對施工場所進行實地考察，了解場地內地勢變化、氣候條件、地理環境等因素，從而因地制宜做出具有針對性的深基坑支護計劃方案。深基坑工程建設更注重工程的穩定性，因此深基坑機構的穩定性也要進行著重考慮。在實際對結構壓力的核算中，如果選擇合理的土地物理參數難度較大，那么隨著深基坑工程建設的進度推動，土地摩擦角、含水量、粘聚力等因素也會隨之變化，這些變化對壓力的核算精準度都有著一定的影響。因此，在進行核算時，必須選擇恰當的物理參數，來保證結果的準確性，從而達到工程建設的質量水平要求[2]。

3 有限元數值模擬

3.1 工程概況

深基坑位于市區建筑物密集區域，周圍是建筑物集群，基坑開挖坑必須在鄰近建筑物的地下室附近進行，其一側與相鄰28層建筑物的地下室重合。地下室整體為深度5m寬18m的結構，樁的基礎是直徑為600mm鉆孔灌注樁，樁長為22m，樁距2.0m，一共8根樁水平布置。本基坑開挖最深深度為9.0m。采用直徑為850mm，間距為600 mm的水泥攪拌樁作為本基坑的支護結構，采用內插H700×300×13×24型鋼，樁長19m，型鋼中心距1.2m。基坑支護系統采用1.2m為第一道和6.5m為第二道兩種內支撐形式，立柱的橫向距離為10m，地面均布荷載為20KPa，施工過程主要分析了三種情況：第一，開挖1.7m進行首層支護;第二，挖至7.0m進行第二層支護;第三，直接開挖到底。

3.2 計算結果分析比較

巖土與隧道有限元分析軟件（MIDAS/GTS）可以直觀地對復雜模型實施建模工作，通過表格、圖形和圖表的形式全面反映具體的數據結構[3]。目前MIDAS/GTS已具備QA/QC質量認證能夠投入實際應用，實際應用可確保計算數據的準確性。土體采用莫爾一庫倫模型，實際計算參數需要利用巖土勘察報告數據，數據如表1所示。

主要對有樁側支護結構穩定性，出現的水平位移以及土體對圍護結構產生的土壓力，對基坑支護樁應建立觀測點，隨機在樁身取20個觀測點，在此基礎上，計算了有樁和無樁支護結構出現的水平位移數據差距，通過數據對比能夠表明，在相同的地質條件下，當附近有相鄰樁基開挖基坑時，基坑的水平變形位移明顯低于沒有樁的基坑的水平位移，即相鄰樁基礎的存在對基坑施工有良好的影響。

4 鄰近建筑物樁基對基坑開挖的影響

開挖基坑后，鄰近建筑物中樁基礎的存在能夠有效提高對支護的土地的約束力，減少了樁基在基坑周圍的橫向位移和基坑周圍土體的剪切破壞區域，為工程規劃和施工提供了兩個可利用條件。一方面，進行深基坑施工過程中，為了確保相鄰建筑物的安全，一系列支護樁可以起到關鍵的隔離保護作用;另一方面，若是開挖基坑周圍建筑物為磚基礎結構，因樁基的隔離作用，支撐系統承受的壓力大大降低[4]。在設計過程中可將相關數據結合到實際設計當中，通過相鄰樁基的分擔作用降低實際開挖資源投入，確保支護體系設計更加科學，節約工程造價。應注意，鄰近樁基礎上的附加土壓力荷載應體現進行檢查，以防止過量荷載導致樁基礎受到影響，導致建筑結構安全受到損壞。

結論：由于城市建設中的深基坑大多情況下周圍都有建筑物集群，因此在規劃基坑時，必須考慮相鄰建筑物對基坑開挖的實際影響。在基坑開挖過程中，基坑支護引起的土體位移會影響相鄰建筑物的樁基，導致樁體附加彎矩過大，樁身受力導致其位移變形，降低了建筑物安全性。在規劃中應采取適當的措施，確保基坑開挖過程的安全性。

參考文獻：

[1]曹純博.基坑開挖對臨近建筑物樁基影響因素分析及控制措施[J].科技與創新，2021（15）：126-127+133.

[2]吳剛，楊志浩.軟土深基坑開挖超大變形預警與應急處置分析[J].山西建筑，2022，48（06）：1-4.

[3]李一峰.某大型房建基坑工程對鄰近高鐵路基影響研究[J].鐵道勘察，2022，48（01）：34-38.

[4]姚俊，董鑫，何亮.復雜條件下基坑開挖對周邊環境的影響研究[J].江蘇建筑，2022（01）：94-97.