深基坑開挖對(duì)臨近樁基建筑物變形的影響

趙文燕

（山西機(jī)械化建設(shè)集團(tuán)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(zhǎng)，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(huì)影響地基結(jié)構(gòu)與質(zhì)量，并對(duì)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(duì)臨近樁基建筑物進(jìn)行保護(hù)，以免深基坑開挖對(duì)臨近建筑應(yīng)用年限造成影響。

1 工程案例

1.1 工程簡(jiǎn)介

本次深基坑工程屬于地鐵項(xiàng)目，需要在地下三層位置構(gòu)建地鐵站臺(tái)，站臺(tái)結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土，站臺(tái)基礎(chǔ)信息為長(zhǎng)10m、寬9m，整個(gè)站臺(tái)主體的外包基礎(chǔ)信息為長(zhǎng)180m、寬31m。為了避免地下水與雨水對(duì)站臺(tái)造成侵蝕，在外包時(shí)所用材料為防水類型，在內(nèi)襯和維護(hù)之間安設(shè)防水層。站臺(tái)結(jié)構(gòu)深基坑挖掘的實(shí)際深度約為25m，主體圍護(hù)為地下連續(xù)墻實(shí)際厚度約為1m，由于連續(xù)墻實(shí)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(xiàng)目周圍有一所大學(xué)，大學(xué)教學(xué)和生活區(qū)域都在項(xiàng)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(xiàng)目實(shí)際距離約為16m，基礎(chǔ)形式為鉆孔灌注樁，承臺(tái)基礎(chǔ)信息為長(zhǎng)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(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)需要貫穿整個(gè)地層，具體順序?yàn)椋喝斯ぬ钔翆?shí)際厚度3.5m、素填土實(shí)際厚度3.1m、淤填土實(shí)際厚度1.1m、砂質(zhì)粉土實(shí)際厚度5.4m、粉砂實(shí)際厚度6.2m、砂質(zhì)粉土與粉砂實(shí)際厚度9.6m、淤泥質(zhì)黏土與粉砂實(shí)際厚度9.4m、淤泥質(zhì)黏土與砂質(zhì)粉土實(shí)際厚度8.4m。按照地質(zhì)性質(zhì)相似的合并原理，經(jīng)過簡(jiǎn)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(xiàng)目地下水對(duì)于深基坑中部與淺層圖紙影響較大，在對(duì)地下水展開進(jìn)一步勘測(cè)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(huì)對(duì)地下水位造成影響，地下水會(huì)根據(jù)季節(jié)出現(xiàn)一定變化，在針對(duì)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(xiàng)目開始挖掘操作后，對(duì)于周圍土層實(shí)際影響肯定會(huì)各不相同，在對(duì)距離各不相同的臨近樁基建筑物變形影響也會(huì)有所不同，這時(shí)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(shí)際距離，針對(duì)變形影響進(jìn)行深入了解。當(dāng)深基坑與臨近樁基建筑物之間實(shí)際距離有所增加時(shí)，臨近樁基位移情況會(huì)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(chǎng)較為貼合，當(dāng)深基坑與臨近樁基建筑物之間實(shí)際距離持續(xù)增長(zhǎng)時(shí)，臨近樁基彎矩程度會(huì)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(huì)在增加沉降情況后逐漸降低。由此可知，深基坑開挖對(duì)于臨近樁基建筑物位移與彎矩實(shí)際影響較低，但對(duì)于臨近樁基建筑物沉降實(shí)際影響較大，因此，在開始深基坑項(xiàng)目挖掘操作時(shí)，最好針對(duì)臨近樁基建筑物沉降情況展開實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[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(duì)深基坑開大對(duì)于地表造成的沉降影響進(jìn)行分析，這樣對(duì)于臨近樁基建筑物變形印象可以起到參考價(jià)值。當(dāng)開始深基坑項(xiàng)目挖掘操作時(shí)，地表會(huì)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(shí)，地表在沉降方面的實(shí)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(shí)，地表沉降情況就會(huì)隨之降低，因?yàn)闃痘軌驅(qū)χ車馏w起到加固效果，但建筑物整體會(huì)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(shí)，因?yàn)闃痘鶎?duì)于周圍土體基礎(chǔ)加固，所以在臨近建筑物周圍的地表會(huì)處于一種平緩沉降狀態(tài)，建筑物整體也會(huì)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(duì)于地表造成的沉降影響較小，第二種情況對(duì)于地表造成的沉降影響比第一種稍微高一點(diǎn)。

2.3 承臺(tái)影響

當(dāng)深基坑開始挖掘?qū)е轮ёo(hù)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形情況時(shí)，會(huì)導(dǎo)致周圍土體隨之出現(xiàn)位移情況，這時(shí)臨近樁基建筑物便會(huì)出現(xiàn)裂縫、傾斜等情況，建筑物正常功能也會(huì)遭到限制。通過上文分析可以得知，建筑物會(huì)因與深基坑之間實(shí)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(huì)處于降低情況，之后會(huì)隨著距離增加出現(xiàn)增長(zhǎng)情況，最后還會(huì)變回降低情況。當(dāng)兩者之間實(shí)際距離較大時(shí)，承臺(tái)的傾斜情況會(huì)瞬間變成最大角度，這時(shí)對(duì)于建筑物便會(huì)造成諸多不利影響，當(dāng)兩者實(shí)踐實(shí)際距離較小時(shí)，由于支撐結(jié)構(gòu)整體剛度與強(qiáng)度較為良好，深基坑周圍土體的強(qiáng)度與抗剪性能會(huì)有所下降，這種情況與地表的實(shí)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(tái)區(qū)域作為重視區(qū)域[3]。

3 變形控制策略

3.1 針對(duì)源頭進(jìn)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(hù)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(huì)中針對(duì)根本源頭進(jìn)行控制，便是降低深基坑開挖對(duì)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?？梢葬槍?duì)施工技術(shù)與方法進(jìn)行控制，但需要根據(jù)深基坑工程實(shí)況挑選適宜技術(shù)與方法，這樣便可適當(dāng)降低實(shí)際影響，還可以根據(jù)臨近樁基建筑物實(shí)況，適當(dāng)加強(qiáng)內(nèi)部支撐的實(shí)際剛度，這樣當(dāng)開始挖掘深基坑時(shí)，臨近樁基建筑物因自身剛度有所加強(qiáng)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(hù)的實(shí)際深度，將深基坑開挖實(shí)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(shí)，促使深基坑項(xiàng)目順利完成，為城市提供更多便利與推動(dòng)力[4]。

3.2 針對(duì)路線進(jìn)行控制

一般在開始挖掘深基坑時(shí)，深基坑對(duì)于臨近樁基建筑物造成的變形影響，會(huì)導(dǎo)致周圍土層出現(xiàn)移動(dòng)情況，簡(jiǎn)單來講，這種變形影響會(huì)通過深基坑周圍的土層與地下水，再對(duì)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(duì)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(shí)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(huì)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(dòng)情況得到切實(shí)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(jìn)一步開發(fā)之中，只有在深基坑工程中不斷實(shí)踐才能得到證實(shí)，所以在利用隔斷方法針對(duì)深基坑安設(shè)隔斷層時(shí)，最好從隔斷層設(shè)計(jì)開始便針對(duì)整個(gè)項(xiàng)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(shí)將深基坑對(duì)鄰近建筑物的影響路線被切斷。

3.3 針對(duì)地基進(jìn)行控制

如果深基坑項(xiàng)目對(duì)于各方面要求較高，無法通過以上策略對(duì)變形影響進(jìn)行控制，便可將控制目標(biāo)從深基坑項(xiàng)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(shí)際荷載轉(zhuǎn)運(yùn)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(qǐng)款；②可以針對(duì)臨近樁基建筑物地基展開注漿加固處理，簡(jiǎn)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(qiáng)度與剛度，以免因地基強(qiáng)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(shí)例進(jìn)一步了解后可以確定，深基坑開挖確實(shí)會(huì)對(duì)臨近樁基建筑物造成影響，這種影響屬于一種必然趨勢(shì)，為了切實(shí)解決這一問題，就需要通過實(shí)際影響分析確定影響根基，從而采取有效策略對(duì)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(duì)源頭、路線以及地基進(jìn)行合理控制，在將深基坑開挖實(shí)際影響最小化同時(shí)，將深基坑開挖實(shí)際效益最大化。