鄰近建筑物樁基對(duì)基坑開挖的影響研究

徐寧豐

摘? 要：當(dāng)前城市地面空間已經(jīng)不能滿足實(shí)際建筑需求，導(dǎo)致大量深基坑開挖工程出現(xiàn)，在現(xiàn)有建筑物的樁基附近實(shí)施基坑工程時(shí)，基坑開挖會(huì)影響周圍土層，導(dǎo)致周圍地基土層出現(xiàn)位移。因此，考慮基坑開挖與相鄰建筑物的相互作用是建設(shè)工程領(lǐng)域的一個(gè)重要課題，對(duì)建設(shè)工程未來發(fā)展有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：建筑物樁基;基坑開挖;深基坑支護(hù)

1 建筑物樁基附近的深基坑工程

目前，我國(guó)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(huì)使周圍建筑受到影響，例如，一些地鐵站位于城市的經(jīng)濟(jì)和商業(yè)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(qū)域進(jìn)行基坑開挖必然會(huì)影響周圍建筑物、地下管線等地下設(shè)施的安全穩(wěn)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(dǎo)致土層發(fā)生過度的變形，將會(huì)導(dǎo)致已有建筑物樁基礎(chǔ)出現(xiàn)附加撓度以及彎矩，輕度影像會(huì)導(dǎo)致建筑物不均勻沉降和開裂，若是重度影響則可能導(dǎo)致建筑物倒塌，對(duì)人民生命和財(cái)產(chǎn)安全造成威脅[1]。此外，相鄰的建筑物也需要在進(jìn)行基坑工程設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行重點(diǎn)考慮，一方面，建筑物本身作為附加荷載作用于基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，另一方面，既有建筑物的基礎(chǔ)和樁基是新基坑的自然支護(hù)結(jié)構(gòu)，在基坑支護(hù)中起到了強(qiáng)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(shè)計(jì)人員為了更快完成設(shè)計(jì)方案，從而忽略了施工場(chǎng)地的調(diào)查，這就使得設(shè)計(jì)方案并不能夠滿足實(shí)際施工情況，現(xiàn)場(chǎng)改動(dòng)也對(duì)工程整體質(zhì)量安全造成了隱患。對(duì)此，設(shè)計(jì)人員前期應(yīng)合理規(guī)劃設(shè)計(jì)內(nèi)容，為后期的深基坑工程建設(shè)打好基礎(chǔ)，為此設(shè)計(jì)人員要對(duì)施工場(chǎng)所進(jìn)行實(shí)地考察，了解場(chǎng)地內(nèi)地勢(shì)變化、氣候條件、地理環(huán)境等因素，從而因地制宜做出具有針對(duì)性的深基坑支護(hù)計(jì)劃方案。深基坑工程建設(shè)更注重工程的穩(wěn)定性，因此深基坑機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性也要進(jìn)行著重考慮。在實(shí)際對(duì)結(jié)構(gòu)壓力的核算中，如果選擇合理的土地物理參數(shù)難度較大，那么隨著深基坑工程建設(shè)的進(jìn)度推動(dòng)，土地摩擦角、含水量、粘聚力等因素也會(huì)隨之變化，這些變化對(duì)壓力的核算精準(zhǔn)度都有著一定的影響。因此，在進(jìn)行核算時(shí)，必須選擇恰當(dāng)?shù)奈锢韰?shù)，來保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，從而達(dá)到工程建設(shè)的質(zhì)量水平要求[2]。

3 有限元數(shù)值模擬

3.1 工程概況

深基坑位于市區(qū)建筑物密集區(qū)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(jìn)行，其一側(cè)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(jié)構(gòu)，樁的基礎(chǔ)是直徑為600mm鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)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(hù)結(jié)構(gòu)，采用內(nèi)插H700×300×13×24型鋼，樁長(zhǎng)19m，型鋼中心距1.2m?；又ёo(hù)系統(tǒng)采用1.2m為第一道和6.5m為第二道兩種內(nèi)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(jìn)行首層支護(hù);第二，挖至7.0m進(jìn)行第二層支護(hù);第三，直接開挖到底。

3.2 計(jì)算結(jié)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(duì)復(fù)雜模型實(shí)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(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)[3]。目前MIDAS/GTS已具備QA/QC質(zhì)量認(rèn)證能夠投入實(shí)際應(yīng)用，實(shí)際應(yīng)用可確保計(jì)算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。土體采用莫爾一庫(kù)倫模型，實(shí)際計(jì)算參數(shù)需要利用巖土勘察報(bào)告數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)如表1所示。

主要對(duì)有樁側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，出現(xiàn)的水平位移以及土體對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的土壓力，對(duì)基坑支護(hù)樁應(yīng)建立觀測(cè)點(diǎn)，隨機(jī)在樁身取20個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，計(jì)算了有樁和無樁支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的水平位移數(shù)據(jù)差距，通過數(shù)據(jù)對(duì)比能夠表明，在相同的地質(zhì)條件下，當(dāng)附近有相鄰樁基開挖基坑時(shí)，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(chǔ)的存在對(duì)基坑施工有良好的影響。

4 鄰近建筑物樁基對(duì)基坑開挖的影響

開挖基坑后，鄰近建筑物中樁基礎(chǔ)的存在能夠有效提高對(duì)支護(hù)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(qū)域，為工程規(guī)劃和施工提供了兩個(gè)可利用條件。一方面，進(jìn)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(hù)樁可以起到關(guān)鍵的隔離保護(hù)作用;另一方面，若是開挖基坑周圍建筑物為磚基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，因樁基的隔離作用，支撐系統(tǒng)承受的壓力大大降低[4]。在設(shè)計(jì)過程中可將相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)合到實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中，通過相鄰樁基的分擔(dān)作用降低實(shí)際開挖資源投入，確保支護(hù)體系設(shè)計(jì)更加科學(xué)，節(jié)約工程造價(jià)。應(yīng)注意，鄰近樁基礎(chǔ)上的附加土壓力荷載應(yīng)體現(xiàn)進(jìn)行檢查，以防止過量荷載導(dǎo)致樁基礎(chǔ)受到影響，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)安全受到損壞。

結(jié)論：由于城市建設(shè)中的深基坑大多情況下周圍都有建筑物集群，因此在規(guī)劃基坑時(shí)，必須考慮相鄰建筑物對(duì)基坑開挖的實(shí)際影響。在基坑開挖過程中，基坑支護(hù)引起的土體位移會(huì)影響相鄰建筑物的樁基，導(dǎo)致樁體附加彎矩過大，樁身受力導(dǎo)致其位移變形，降低了建筑物安全性。在規(guī)劃中應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧_?；娱_挖過程的安全性。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]吳剛，楊志浩.軟土深基坑開挖超大變形預(yù)警與應(yīng)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(duì)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(fù)雜條件下基坑開挖對(duì)周邊環(huán)境的影響研究[J].江蘇建筑，2022（01）：94-97.