基坑施工對鄰近振沖灌注樁基礎(chǔ)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(chǔ)房屋的影響，文章依托某工程案例，綜合前期地質(zhì)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(zhì)量兩個方面展開分析。變形監(jiān)測結(jié)果顯示，原房屋振沖灌注樁存在縮頸現(xiàn)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(chǔ)房屋的裂縫擴(kuò)展與結(jié)構(gòu)變形。研究發(fā)現(xiàn)，施工操作不規(guī)范、錨索施工超出范圍以及原基礎(chǔ)房屋安全儲備不足，是引發(fā)基坑施工對鄰近振沖灌注樁基礎(chǔ)房屋產(chǎn)生負(fù)面影響的主要原因。為避免這些不利影響，建議優(yōu)化施工流程與標(biāo)準(zhǔn)等，并明確提出在基坑施工過程中，應(yīng)將控制鄰近基礎(chǔ)房屋水平位移在6 mm以內(nèi)作為保障基坑施工穩(wěn)定性的一項(xiàng)指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：基坑施工；振沖灌注樁；變形；沉降

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

0 引言

近年來，城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速推動了各類工程項(xiàng)目的蓬勃發(fā)展，其中基坑施工作為這些項(xiàng)目的基石，其高效實(shí)施策略及其對鄰近基礎(chǔ)房屋可能造成的影響，已成為學(xué)術(shù)界重點(diǎn)研究的內(nèi)容。欒志強(qiáng)等［1］的研究表明，基坑施工會引起坑壁土地明顯的側(cè)向位移，進(jìn)而影響鄰近房屋的穩(wěn)定性。何開明等［2］指出，對于基礎(chǔ)埋深較淺的房屋，基坑施工的負(fù)面影響更顯著，而深基礎(chǔ)建筑受到的影響則相對較小且變形恢復(fù)較快。顧浩磊等［3］進(jìn)一步證實(shí)，不規(guī)范的施工及樁基缺陷是導(dǎo)致基坑施工中基礎(chǔ)房屋水平位移加劇的主要原因。可見，基坑施工誘發(fā)的坑壁變形對周邊建筑物、管線及道路構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，特別在地基較淺的區(qū)域，其影響更為顯著。本文在已有文獻(xiàn)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際工程案例，從施工降水、土方開挖與支護(hù)、錨索施工3個關(guān)鍵環(huán)節(jié)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(zhì)量的影響。通過系統(tǒng)的分析，提出了規(guī)避負(fù)面影響的建議。這些建議對于規(guī)范基坑施工流程、保障施工安全與質(zhì)量具有重要的實(shí)踐意義，同時為技術(shù)人員提供有價值的參考與借鑒。

1 工程概況

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

根據(jù)原房屋建設(shè)時期的地質(zhì)勘探記錄，鄰近區(qū)域的土層主要由回填雜填土、粉質(zhì)黏土、細(xì)砂、卵石土構(gòu)成。由于地質(zhì)勘探作業(yè)在枯水期進(jìn)行，水文勘查數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)時靜止地下水位埋深為5.8～7.3 m，并且地下水隨季節(jié)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(chǔ)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(shè)了42口深約25 m的降水井，以有效應(yīng)對2023年初至8月的主要降水期。實(shí)施上述措施后，地下水位顯著抬高至258.50 m左右的高程?；谇捌谒目辈閿?shù)據(jù)，原房屋所在區(qū)域的地下水位埋深為5.8～7.3 m，對應(yīng)的水位高程為263.33～265.36 m，因此實(shí)際實(shí)現(xiàn)的水位降深為5.74～7.77 m。

項(xiàng)目基坑施工過程中雖然采取了相應(yīng)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(dǎo)致抽水作業(yè)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(cè)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(jìn)一步削弱持力層的穩(wěn)定性，甚至引發(fā)礫石層的松動，對樁基的承載力產(chǎn)生不利影響。隨著地下水位的不斷下降，灌注樁周邊土體發(fā)生固結(jié)效應(yīng)，產(chǎn)生負(fù)摩擦力，進(jìn)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(wěn)定性構(gòu)成了潛在威脅。

2.1.2 土方開挖及支護(hù)的影響

根據(jù)工程實(shí)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(jié)束后需立即對樁間土和錨桿結(jié)構(gòu)等進(jìn)行網(wǎng)噴加固處理。值得注意的是，若單次開挖深度過大且未進(jìn)行網(wǎng)噴處理，將會顯著增大樁基礎(chǔ)坍塌的可能性，給工程建設(shè)帶來一定的風(fēng)險與難度。某項(xiàng)目基坑施工中，靠近4#樓區(qū)域的基坑樁間出現(xiàn)了坍塌、冠梁拉裂等現(xiàn)象（如圖2所示）。這些現(xiàn)象表明，在該項(xiàng)目基坑施工過程中，基坑側(cè)土體發(fā)生了明顯的水平位移。為有效控制位移，施工團(tuán)隊(duì)采用袋裝土予以加固并修復(fù)。

2.1.3 錨索施工的影響

結(jié)合某項(xiàng)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(shè)計(jì)并綜合分析現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)，確認(rèn)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(shè)計(jì)能在一定程度上增強(qiáng)樁基礎(chǔ)的水平穩(wěn)定性。進(jìn)一步分析錨桿插入樁基的深度發(fā)現(xiàn)，上部錨桿深入樁基7 m，而下部錨桿則深入3.8 m，這種設(shè)計(jì)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(chǔ)之間的空間位置關(guān)系。觀察此種空間位置關(guān)系可以發(fā)現(xiàn)，即使在不同間距條件下，錨索施工仍不可避免地對基礎(chǔ)房屋及其周圍土體產(chǎn)生了一定的負(fù)面影響。一方面，錨索鉆孔作業(yè)會引起樁身周邊土壤的松動，進(jìn)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(fā)生撞擊，這些灌注樁的混凝土強(qiáng)度較差，撞擊可能會導(dǎo)致樁身出現(xiàn)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(fā)基礎(chǔ)房屋結(jié)構(gòu)的安全事故。

2.2 鄰近振沖灌注樁施工質(zhì)量的影響

項(xiàng)目鄰近基坑施工的4#樓為一座6層砌體結(jié)構(gòu)建筑，其施工始于2019年8月，主體結(jié)構(gòu)于2020年1月完工。該建筑開間尺寸為3.0 m和3.7 m，進(jìn)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(nèi)外存在1.0 m的高度差，建筑總高度從地面至頂棚板的標(biāo)高達(dá)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(fù)合樁設(shè)計(jì)，要求單樁承載力限值不低于1 140 kN。承臺底面標(biāo)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(guī)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(chǔ)，要求地基承載力不低于1 140 kN，符合四川省建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)《振動（沖擊）沉管灌注樁圖集》（DBJT20-12）中的要求。

項(xiàng)目工程采用直徑為350 mm的樁體，外徑相同，并且配備一組預(yù)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(nèi)注入水泥漿，在注漿持續(xù)震動的同時，緩慢抽出套筒。此過程若操作不當(dāng)，振沖樁則會出現(xiàn)縮頸、樁身混凝土離析和斷樁等問題。某工程4#樓的基礎(chǔ)為1～2 m厚的松散粉質(zhì)黏土，該土層孔壁穩(wěn)定性極差，沉管時易發(fā)生砂土橫向擠出。因此，拔管速度的控制至關(guān)重要，若拔管過快，管內(nèi)混凝土未充分硬化或強(qiáng)度不足，則易被周圍沙土擠壓而斷裂。通常，在軟土區(qū)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(fēng)險。然而，該項(xiàng)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(fā)生樁身縮頸現(xiàn)象。雖然施工隊(duì)伍已意識到此類振沖灌注樁存在質(zhì)量隱患并采取了預(yù)防措施，但是缺乏對拔管速度的具體規(guī)范和要求，所以難以完全消除因拔管速度不當(dāng)而導(dǎo)致的縮頸問題。

項(xiàng)目設(shè)計(jì)文件規(guī)定，振沖灌注樁的樁端必須穿透至中密卵石層。項(xiàng)目地質(zhì)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(jù)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范及施工圖紙，應(yīng)進(jìn)行試樁試驗(yàn)，以驗(yàn)證額定動力鉆機(jī)能將配備預(yù)制樁尖的套管順利打入中密卵石地層。然而，在項(xiàng)目現(xiàn)有工程數(shù)據(jù)中，并未發(fā)現(xiàn)相關(guān)試樁記錄。過往工程實(shí)踐表明，隨著套管長度的增加，其側(cè)壁阻力相應(yīng)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(qū)域，在樁基承載力滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，需謹(jǐn)慎評估沉樁施工的可行性。在實(shí)際施工中，若額定功率的樁機(jī)在特定深度內(nèi)無法繼續(xù)下沉，并且在此情況下，30 s內(nèi)的電流、電壓及滲透量符合既定標(biāo)準(zhǔn)，則可視為振沖樁已達(dá)到持力層。但是，此標(biāo)準(zhǔn)僅能通過樁尖深度間接判斷持力層的位置，而無法直接驗(yàn)證持力層的具體土質(zhì)特性。

3 變形監(jiān)測分析

項(xiàng)目于2023年1月1日啟動支護(hù)樁施工，于2月1日進(jìn)行土方開挖，冠梁澆筑則于4月動工。然而，至7月時發(fā)現(xiàn)，深基坑支護(hù)樁頂部的冠梁出現(xiàn)了拉裂縫現(xiàn)象。該項(xiàng)目的基坑施工與降水作業(yè)的各個環(huán)節(jié)同步進(jìn)行，工程持續(xù)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(jiān)測記錄。監(jiān)測結(jié)果顯示，布設(shè)的6個觀測點(diǎn)均發(fā)生了不同程度的沉降，其中4個觀測點(diǎn)的累計(jì)沉降量超過了30 mm，而其余1個測點(diǎn)的累計(jì)沉降量也達(dá)到了20 mm。

基于圖5的監(jiān)測結(jié)果，可得到如下分析結(jié)論。

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

（2）基坑施工過程中，由于7月遭遇強(qiáng)降雨，導(dǎo)致4個觀測點(diǎn)位出現(xiàn)明顯沉降。究其原因，主要在于強(qiáng)降雨加劇了雨水對基坑圍護(hù)樁的滲透作用，從而增強(qiáng)了水土之間的共同作用，進(jìn)而引發(fā)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的大幅沉降。同時，雨水入滲形成的負(fù)摩擦力加劇了建筑物的沉降情況。

（3）降水結(jié)束后，存在3個監(jiān)測點(diǎn)（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(nèi)模型試驗(yàn)也進(jìn)一步證實(shí)了地下的水升高會顯著降低土體端側(cè)抗力，導(dǎo)致沉降增加。地下水漲落誘發(fā)地基沉降的原因包括樁端阻力及側(cè)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(dǎo)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(yuǎn)離4#樓的3個觀測點(diǎn)沉降趨于穩(wěn)定，而鄰近的3個觀測點(diǎn)則未表現(xiàn)出收斂趨勢，說明基坑施工對鄰近振沖灌注樁基礎(chǔ)房屋的沉降具有直接影響。

（5）根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)，2-3觀測點(diǎn)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(chǔ)房屋的沉降速率。

4 基坑施工對鄰近振沖灌注樁基礎(chǔ)房屋的影響評價及應(yīng)對措施

4.1 基坑施工的影響評價

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

（2）錨索施工超出預(yù)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(wěn)定性，引起土體松動，嚴(yán)重影響鄰近建筑物的穩(wěn)定性和整體安全性。此外，項(xiàng)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(chǔ)房屋安全儲備不足。4#樓設(shè)計(jì)安全儲備雖然符合普通住宅標(biāo)準(zhǔn)，但是在施工不規(guī)范的情況下，未能有效抵御由此產(chǎn)生的不均勻沉降與傾斜。施工期間，施工方提出，原基礎(chǔ)房屋安全儲備不足，并且疏松砂層可能導(dǎo)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(chǔ)房屋的負(fù)面影響。

4.2 應(yīng)對措施

（1）優(yōu)化施工流程與標(biāo)準(zhǔn)。在降水作業(yè)中，需嚴(yán)格監(jiān)控并限制抽排水的含砂率，以防止樁周砂土流失引發(fā)的固結(jié)沉降。對于基坑支護(hù)中的樁間土處理，應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)施工規(guī)范，合理控制開挖面積，并及時對地基進(jìn)行加固處理。此外，加強(qiáng)對基坑周邊土側(cè)向變形的監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)問題，立即采取修補(bǔ)與加固措施。

（2）精確控制錨索施工范圍。首先，嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)圖紙要求，精準(zhǔn)定位錨索鉆孔位置，確保錨索安裝準(zhǔn)確無誤。選用適宜的鉆孔設(shè)備，確保鉆孔作業(yè)的高效與質(zhì)量。其次，嚴(yán)格控制鉆桿的垂直度，保障錨索安裝后的穩(wěn)固性。最后，加強(qiáng)對相鄰建筑物側(cè)向變形的監(jiān)控，防止因錨索施工導(dǎo)致的傾斜問題。

（3）增強(qiáng)原基礎(chǔ)房屋的安全儲備。針對原基礎(chǔ)房屋安全儲備不足的問題，建設(shè)方需在后續(xù)建設(shè)中進(jìn)行整改。通過精確計(jì)算材料力學(xué)參數(shù)、合理設(shè)定荷載分項(xiàng)系數(shù)，并考慮組合設(shè)計(jì)及地震作用等因素，全面提升原基礎(chǔ)房屋的整體安全儲備。

5 結(jié)語

綜上所述，基坑施工中的降水作業(yè)和錨索施工均對鄰近振沖灌注樁基礎(chǔ)房屋的質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響。因此，施工過程中必須規(guī)范施工過程，對土體的含砂率進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測與控制。在進(jìn)行錨索施工時，應(yīng)嚴(yán)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(nèi)，以防鄰近振沖灌注樁基礎(chǔ)房屋出現(xiàn)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(xiàn)

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［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(chǔ)房屋的影響分析［J］.四川建筑科學(xué)研究，2022，48（6）：61-68.

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