基坑施工對鄰近振沖灌注樁基礎房屋的影響分析

摘要：為探究基坑施工對周邊振沖灌注樁基礎房屋的影響，文章依托某工程案例，綜合前期地質勘查報告、水文報告等多源信息，從基坑施工與鄰近振沖灌注樁施工質量兩個方面展開分析。變形監測結果顯示，原房屋振沖灌注樁存在縮頸現象，并且樁尖未有效穿透至中密卵石層，這些問題加劇了基礎房屋的裂縫擴展與結構變形。研究發現，施工操作不規范、錨索施工超出范圍以及原基礎房屋安全儲備不足，是引發基坑施工對鄰近振沖灌注樁基礎房屋產生負面影響的主要原因。為避免這些不利影響，建議優化施工流程與標準等，并明確提出在基坑施工過程中，應將控制鄰近基礎房屋水平位移在6 mm以內作為保障基坑施工穩定性的一項指標。

關鍵詞：基坑施工；振沖灌注樁；變形；沉降

中圖分類號：TU47 " " " 文獻標識碼：A " " "文章編號：1674-0688（2024）10-0091-04

0 引言

近年來，城鎮化進程的加速推動了各類工程項目的蓬勃發展，其中基坑施工作為這些項目的基石，其高效實施策略及其對鄰近基礎房屋可能造成的影響，已成為學術界重點研究的內容。欒志強等［1］的研究表明，基坑施工會引起坑壁土地明顯的側向位移，進而影響鄰近房屋的穩定性。何開明等［2］指出，對于基礎埋深較淺的房屋，基坑施工的負面影響更顯著，而深基礎建筑受到的影響則相對較小且變形恢復較快。顧浩磊等［3］進一步證實，不規范的施工及樁基缺陷是導致基坑施工中基礎房屋水平位移加劇的主要原因。可見，基坑施工誘發的坑壁變形對周邊建筑物、管線及道路構成了嚴重威脅，特別在地基較淺的區域，其影響更為顯著。本文在已有文獻研究的基礎上，結合實際工程案例，從施工降水、土方開挖與支護、錨索施工3個關鍵環節分析基坑施工的影響，同時分析其對鄰近振沖灌注樁施工質量的影響。通過系統的分析，提出了規避負面影響的建議。這些建議對于規范基坑施工流程、保障施工安全與質量具有重要的實踐意義，同時為技術人員提供有價值的參考與借鑒。

1 工程概況

某基坑工程項目采用排樁支護方案，基坑設計深度為10 m。針對鄰近振沖灌注樁基礎房屋的一側，特別規劃在基坑內增設2道錨索。錨索的具體配置如下：第一道錨索設計長度為23.5 m，設置于自然地面下4 m處；第二道錨索設計長度為20 m，設置于自然地面下6.5 m處。查閱原房屋建設時期的地質勘探報告，鄰近振沖灌注樁基礎房屋（4#樓）最初布置的勘察孔如圖1所示。

根據原房屋建設時期的地質勘探記錄，鄰近區域的土層主要由回填雜填土、粉質黏土、細砂、卵石土構成。由于地質勘探作業在枯水期進行，水文勘查數據顯示，當時靜止地下水位埋深為5.8～7.3 m，并且地下水隨季節及降水量變化顯著，年變幅為1.0～1.5 m。

2 基坑施工對鄰近振沖灌注樁基礎房屋的影響

2.1 基坑施工影響

2.1.1 施工降水的影響

在基坑施工前，沿基坑周圍按12.5 m的間距布設了42口深約25 m的降水井，以有效應對2023年初至8月的主要降水期。實施上述措施后，地下水位顯著抬高至258.50 m左右的高程。基于前期水文勘查數據，原房屋所在區域的地下水位埋深為5.8～7.3 m，對應的水位高程為263.33～265.36 m，因此實際實現的水位降深為5.74～7.77 m。

項目基坑施工過程中雖然采取了相應的抽排水措施，但是并未對抽排水的含砂率加以控制，這可能導致抽水作業中的砂土被一并帶出，增大了鄰近振沖灌注樁周圍土體的空隙，并減少了樁側提供的邊摩擦力與阻力，最終削弱灌注樁的豎向承載力。此外，如果卵石土中的砂粒被過量抽出，則會進一步削弱持力層的穩定性，甚至引發礫石層的松動，對樁基的承載力產生不利影響。隨著地下水位的不斷下降，灌注樁周邊土體發生固結效應，產生負摩擦力，進一步降低了樁基的豎向承載力，對鄰近振沖樁支撐的建筑物的穩定性構成了潛在威脅。

2.1.2 土方開挖及支護的影響

根據工程實際情況，基坑開挖深度一般控制在1.5～2.0 m。為避免樁間土塌陷等問題，開挖結束后需立即對樁間土和錨桿結構等進行網噴加固處理。值得注意的是，若單次開挖深度過大且未進行網噴處理，將會顯著增大樁基礎坍塌的可能性，給工程建設帶來一定的風險與難度。某項目基坑施工中，靠近4#樓區域的基坑樁間出現了坍塌、冠梁拉裂等現象（如圖2所示）。這些現象表明，在該項目基坑施工過程中，基坑側土體發生了明顯的水平位移。為有效控制位移，施工團隊采用袋裝土予以加固并修復。

2.1.3 錨索施工的影響

結合某項目基坑施工的具體情況，通過審查4#樓樁承臺的錨固位置設計并綜合分析現場實測數據，確認在4#樓東南角14.3 m處，樁基的上下兩排均被打入3根錨索，此設計能在一定程度上增強樁基礎的水平穩定性。進一步分析錨桿插入樁基的深度發現，上部錨桿深入樁基7 m，而下部錨桿則深入3.8 m，這種設計顯著提升了樁基的承載力。同時，錨桿與排樁之間保持不小于22 m的間距，可將錨索施工對既有建筑樁基及其持力層的干擾降至最低。

圖3展示了間距為14.3 m和間距為22 m的錨索與建筑樁基礎之間的空間位置關系。觀察此種空間位置關系可以發現，即使在不同間距條件下，錨索施工仍不可避免地對基礎房屋及其周圍土體產生了一定的負面影響。一方面，錨索鉆孔作業會引起樁身周邊土壤的松動，進而削弱單樁的豎向承載力；另一方面，鉆孔過程中錨索與鄰近振沖灌注樁難免會發生撞擊，這些灌注樁的混凝土強度較差，撞擊可能會導致樁身出現裂紋等損傷，從而顯著降低樁基的豎向承載力。若不及時加以控制，此類問題極有可能引發基礎房屋結構的安全事故。

2.2 鄰近振沖灌注樁施工質量的影響

項目鄰近基坑施工的4#樓為一座6層砌體結構建筑，其施工始于2019年8月，主體結構于2020年1月完工。該建筑開間尺寸為3.0 m和3.7 m，進深為3.9 m和4.5 m，總長度、寬度及層高分別為31.0 m、10.4 m和3.0 m。一層室內外存在1.0 m的高度差，建筑總高度從地面至頂棚板的標高達19.0 m。建筑物外墻至基坑邊緣的距離為14.3～22.0 m。地基采用振沖灌注樁，具體型號為ZG350B，均為復合樁設計，要求單樁承載力限值不低于1 140 kN。承臺底面標高為5.0 m，并在此處配置了部分[?]6.5@250螺旋箍筋。承臺梁尺寸規格為（700×450）mm、（700×500）mm及（700×550）mm。承臺及樁基施工采用C25混凝土。地基處理以中密礫砂層為基礎，要求地基承載力不低于1 140 kN，符合四川省建筑標準設計《振動（沖擊）沉管灌注樁圖集》（DBJT20-12）中的要求。

項目工程采用直徑為350 mm的樁體，外徑相同，并且配備一組預埋套管。施工過程中，利用錘擊法將樁體打入中密碎石層，隨后停止打擊并向套管內注入水泥漿，在注漿持續震動的同時，緩慢抽出套筒。此過程若操作不當，振沖樁則會出現縮頸、樁身混凝土離析和斷樁等問題。某工程4#樓的基礎為1～2 m厚的松散粉質黏土，該土層孔壁穩定性極差，沉管時易發生砂土橫向擠出。因此，拔管速度的控制至關重要，若拔管過快，管內混凝土未充分硬化或強度不足，則易被周圍沙土擠壓而斷裂。通常，在軟土區域，對于直徑小于700 mm的振沖樁，通過提升其承載力可有效降低縮頸風險。然而，該項目采用的是直徑為350 mm的振沖灌注樁，相較于直徑為700 mm的樁型，其抗砂擠壓力較弱，加之未采取額外的加固措施，因此在疏松砂巖層中更易發生樁身縮頸現象。雖然施工隊伍已意識到此類振沖灌注樁存在質量隱患并采取了預防措施，但是缺乏對拔管速度的具體規范和要求，所以難以完全消除因拔管速度不當而導致的縮頸問題。

項目設計文件規定，振沖灌注樁的樁端必須穿透至中密卵石層。項目地質勘察資料顯示，在中密卵石層上覆蓋有2層厚度不一的疏松卵石層，中間夾有致密卵石層，總厚度為4～5 m。根據樁基礎設計規范及施工圖紙，應進行試樁試驗，以驗證額定動力鉆機能將配備預制樁尖的套管順利打入中密卵石地層。然而，在項目現有工程數據中，并未發現相關試樁記錄。過往工程實踐表明，隨著套管長度的增加，其側壁阻力相應增大，從而削弱樁端穿透地層的能力。對于中密礫石地層，尤其是界限不明確的區域，在樁基承載力滿足設計要求的前提下，需謹慎評估沉樁施工的可行性。在實際施工中，若額定功率的樁機在特定深度內無法繼續下沉，并且在此情況下，30 s內的電流、電壓及滲透量符合既定標準，則可視為振沖樁已達到持力層。但是，此標準僅能通過樁尖深度間接判斷持力層的位置，而無法直接驗證持力層的具體土質特性。

3 變形監測分析

項目于2023年1月1日啟動支護樁施工，于2月1日進行土方開挖，冠梁澆筑則于4月動工。然而，至7月時發現，深基坑支護樁頂部的冠梁出現了拉裂縫現象。該項目的基坑施工與降水作業的各個環節同步進行，工程持續至8月底。圖5顯示從2023年2月10日至2024年2月5日期間，地基建筑物沉降情況的監測記錄。監測結果顯示，布設的6個觀測點均發生了不同程度的沉降，其中4個觀測點的累計沉降量超過了30 mm，而其余1個測點的累計沉降量也達到了20 mm。

基于圖5的監測結果，可得到如下分析結論。

（1）在基坑施工周期內，各觀測點累積沉降量較小且變化趨勢平穩，表明施工單位采用的深基坑支護措施有效，成功地將基礎房屋及周圍建筑物的沉降控制在設計允許范圍內。

（2）基坑施工過程中，由于7月遭遇強降雨，導致4個觀測點位出現明顯沉降。究其原因，主要在于強降雨加劇了雨水對基坑圍護樁的滲透作用，從而增強了水土之間的共同作用，進而引發圍護結構的大幅沉降。同時，雨水入滲形成的負摩擦力加劇了建筑物的沉降情況。

（3）降水結束后，存在3個監測點（2-3、2-4、2-5）且其沉降趨勢明顯減緩，反映出地下水位上升對地基沉降的直接影響。室內模型試驗也進一步證實了地下的水升高會顯著降低土體端側抗力，導致沉降增加。地下水漲落誘發地基沉降的原因包括樁端阻力及側阻減小、樁周孔壓增大以及黃土地基中的黏性土與水相互作用導致物性變化，從而改變了樁土之間的作用力，造成地基沉降。

（4）基坑開挖完成后，遠離4#樓的3個觀測點沉降趨于穩定，而鄰近的3個觀測點則未表現出收斂趨勢，說明基坑施工對鄰近振沖灌注樁基礎房屋的沉降具有直接影響。

（5）根據實測數據，2-3觀測點的累積沉降量大于40 mm且小于50 mm，表明錨索施工可能在一定程度上加速了鄰近振沖灌注樁基礎房屋的沉降速率。

4 基坑施工對鄰近振沖灌注樁基礎房屋的影響評價及應對措施

4.1 基坑施工的影響評價

（1）施工過程不規范。施工過程不規范是導致問題的主要因素，具體而言，降水作業中對含砂量的控制不嚴，造成相鄰建筑樁基周邊土體的砂損和基坑開挖區域土體的固結變形加劇。同時，基坑支護中沒有按照規范的要求進行樁間土的支護施工。

（2）錨索施工超出預期范圍。錨索若穿透至相鄰建筑物的地基，將直接威脅既有樁基的穩定性，引起土體松動，嚴重影響鄰近建筑物的穩定性和整體安全性。此外，項目工程周圍的4#樓已存在的問題也使地基受到了顯著的影響。

（3）原基礎房屋安全儲備不足。4#樓設計安全儲備雖然符合普通住宅標準，但是在施工不規范的情況下，未能有效抵御由此產生的不均勻沉降與傾斜。施工期間，施工方提出，原基礎房屋安全儲備不足，并且疏松砂層可能導致樁基的完整性降級（如Ⅲ級、Ⅳ級樁），這兩個因素共同加劇了基坑施工對鄰近振沖灌注樁基礎房屋的負面影響。

4.2 應對措施

（1）優化施工流程與標準。在降水作業中，需嚴格監控并限制抽排水的含砂率，以防止樁周砂土流失引發的固結沉降。對于基坑支護中的樁間土處理，應嚴格遵守相關施工規范，合理控制開挖面積，并及時對地基進行加固處理。此外，加強對基坑周邊土側向變形的監測，一旦發現問題，立即采取修補與加固措施。

（2）精確控制錨索施工范圍。首先，嚴格按照施工設計圖紙要求，精準定位錨索鉆孔位置，確保錨索安裝準確無誤。選用適宜的鉆孔設備，確保鉆孔作業的高效與質量。其次，嚴格控制鉆桿的垂直度，保障錨索安裝后的穩固性。最后，加強對相鄰建筑物側向變形的監控，防止因錨索施工導致的傾斜問題。

（3）增強原基礎房屋的安全儲備。針對原基礎房屋安全儲備不足的問題，建設方需在后續建設中進行整改。通過精確計算材料力學參數、合理設定荷載分項系數，并考慮組合設計及地震作用等因素，全面提升原基礎房屋的整體安全儲備。

5 結語

綜上所述，基坑施工中的降水作業和錨索施工均對鄰近振沖灌注樁基礎房屋的質量產生顯著影響。因此，施工過程中必須規范施工過程，對土體的含砂率進行嚴格監測與控制。在進行錨索施工時，應嚴格遵循既定紅線要求，將相鄰建筑的橫向變形控制在6 mm以內，以防鄰近振沖灌注樁基礎房屋出現異常傾斜或變形，從而有效避免建筑超限傾斜可能帶來的重大損失。

6 參考文獻

［1］欒志強，李曉龍，趙成，等.緊鄰高鐵站房基坑的淺基礎房屋三維變形特性研究［J］.科技與創新，2022（10）：10-13.

［2］何開明，甘立剛，李德超，等.基坑施工對鄰近振沖灌注樁基礎房屋的影響分析［J］.四川建筑科學研究，2022，48（6）：61-68.

［3］顧浩磊，鄧向振.地鐵基坑施工對近接老舊房屋影響研究及保護措施探討［J］.城市建設理論研究（電子版），2023（27）：130-132.