摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，高層建筑逐漸增多，基坑開(kāi)挖技術(shù)的應(yīng)用范圍也在不斷的擴(kuò)大。由于城市空間有限，因此，為了節(jié)約土地資源，建筑物之間的距離往往很小，如何減少基坑開(kāi)挖對(duì)鄰近建筑物的影響成為工作人員必須要面對(duì)的問(wèn)題。本文結(jié)合實(shí)例，采用沉降觀測(cè)的方法，計(jì)算分析基坑開(kāi)挖對(duì)鄰近既有建筑物的影響。

關(guān)鍵詞：基坑開(kāi)挖；鄰近建筑物；影響

引 言

目前我國(guó)各地基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)如火如荼，在土建工程中時(shí)常遇到在已有建筑物鄰近開(kāi)挖基坑的情況，基坑開(kāi)挖對(duì)鄰近建筑物自然會(huì)有不同程度的影響，甚至使既有建筑產(chǎn)生嚴(yán)重的損壞，影響已有建筑的使用安全，阻礙在建工程的正常進(jìn)行，加之現(xiàn)在人們法律維權(quán)意識(shí)的增強(qiáng)，必須妥善處理建設(shè)前與建設(shè)過(guò)程中與此相關(guān)的各方面問(wèn)題，因此針對(duì)受影響的相鄰既有建筑物的鑒定工作顯得尤為重要。

1 工程概況

該小區(qū)建筑面積約為17851.80m2，地下車(chē)庫(kù)面積約為2703.1m2。該小區(qū)在建的A樓與西側(cè)老樓B樓之間因受規(guī)劃限制，基坑坑壁至老樓的距離約為3m。已建場(chǎng)地屬江淮丘陵區(qū)沖溝地貌單元。場(chǎng)地北高南低，地面標(biāo)高16.49～20.11m，最大高差約3.52m。根據(jù)鉆探揭露，已建場(chǎng)地地基土層分布規(guī)律及巖性特征，地質(zhì)詳細(xì)情況見(jiàn)表1。已建場(chǎng)地地下水類型為上層滯水，主要賦存于①層雜填土中，勘察期間測(cè)得靜止水位埋深為0.90～1.60m，水面標(biāo)高15.09～18.67m。場(chǎng)地地下水主要補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水及生活用水。地下水受天氣、季節(jié)影響較明顯。

2 選擇合適的計(jì)算模型

選擇合適的計(jì)算模型能夠有效的、精確的找到基坑開(kāi)挖對(duì)鄰近建筑物的影響。采用Plaxis3DFoundation進(jìn)行模擬，模型的具體參數(shù)如下：

（1）基坑尺寸?；娱_(kāi)挖深度取12m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，厚度0.8m，深度24m，1/2基坑開(kāi)挖寬度為30m。

（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形形式。根據(jù)以往學(xué)者的研究成果，本文將圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形形式歸納為懸臂式、踢腳式、內(nèi)凸式及復(fù)合式等四種形式，并通過(guò)控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)剛度、插入深度及支撐剛度等來(lái)調(diào)整圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形形式，并得到如圖1所示的四種變形形式。

除了基坑尺寸和圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形形式還需要確定建筑物的參數(shù)以及相對(duì)位置參數(shù)。

（3）建筑物參數(shù)。根據(jù)筆者已進(jìn)行的研究，構(gòu)造一個(gè)坑外建筑物模型：建筑物外形輪廓為長(zhǎng)條形，長(zhǎng)22.5m，寬4.5m，層數(shù)3層，每層高3m，總高度9m，2層和3層為標(biāo)準(zhǔn)層，門(mén)、窗洞口的尺寸分別為2.0m×1.5m，1.8m×1.5m，且門(mén)窗開(kāi)洞面積比例約為20%，具體尺寸如圖2所示。其中，模型中縱墻、橫墻、橫隔墻及樓板均考慮為理想彈性材料，不考慮梁、柱的影響，樓板厚度取0.10m。彈性模量取30GPa，泊松比0.2，墻體厚度取0.24m，且建筑物采用墻下條形基礎(chǔ)。如前文所述，在實(shí)際工程中，基坑鄰近建筑物的剛度各異，尤其是對(duì)于老舊的歷史建筑物，很難準(zhǔn)確地評(píng)估建筑物的整體剛度，因此，為了更好地反映建筑物的整體變形性狀，本文在建立建筑物精細(xì)化模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)整建筑物在自重作用下所產(chǎn)生的不均勻沉降來(lái)反算建筑物的墻體剛度。根據(jù)以往學(xué)者的研究成果可知，對(duì)于土地層中產(chǎn)生下凹撓曲變形的砌體結(jié)構(gòu)，當(dāng)長(zhǎng)高比小于3時(shí)，其容許撓度比為0.4‰；當(dāng)長(zhǎng)高比大于5時(shí)，其容許撓度比為0.67～0.71‰。此外，由《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》可知，對(duì)于中、高壓縮性地基中建筑物，其局部?jī)A斜限值為2～3‰。故本文取建筑物的撓度比為0.2‰，即此時(shí)建筑物的不均勻沉降最大值為4.2mm，如圖3所示，此時(shí)撓度比滿足上述的限值要求，同時(shí)，建筑物的局部?jī)A斜最大值發(fā)生在端部，約為0.7‰，亦滿足規(guī)范要求。當(dāng)建筑物發(fā)生如圖3所示的不均勻沉降時(shí)，建筑物的墻體彈性模量為220MPa，泊松比取0.1，即當(dāng)建筑物的墻體剛度取該值時(shí)，建筑物的整體剛度是合理的。

（4）建筑物與基坑相對(duì)位置參數(shù)。為了對(duì)比不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體位移情況下，建筑物受基坑開(kāi)挖影響的差異，取建筑物距基坑距離D分別為1m，3m，6m，9m，12m，18m，24m，30m。

3 基坑開(kāi)挖對(duì)鄰近建筑物的影響研究

3.1 基坑開(kāi)挖期間沉降觀測(cè)

沉降是基坑開(kāi)挖影響的重要觀測(cè)因素，結(jié)合工程的實(shí)際情況來(lái)看，新建A樓在基坑開(kāi)挖施工過(guò)程中必須對(duì)相鄰B樓進(jìn)行沉降觀測(cè)。在老樓B樓東面墻體上共布置3個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，具體點(diǎn)位詳見(jiàn)沉降觀測(cè)點(diǎn)平面布置圖4。觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)在距新建A樓基坑最近的老樓B樓東面墻體，離地面約0.55m。觀測(cè)頻率為每間隔1天觀測(cè)1次，觀測(cè)時(shí)間持續(xù)180d。根據(jù)施工單位提供的觀測(cè)數(shù)據(jù)，繪制各觀測(cè)點(diǎn)的時(shí)間與高程關(guān)系曲線圖5。由圖5可以看出，離基坑坑壁最近的老樓B樓東面墻體觀測(cè)點(diǎn)2#，3#和4#點(diǎn)的高程變化很小，高程小幅波動(dòng)由地下水變化引起的，砂墊層的變形隨水位的升降而變化，并且有較好的彈性特征，一旦孔隙水壓力恢復(fù)，砂墊層變形也迅速恢復(fù)，并無(wú)滯后現(xiàn)象。然而，大氣降雨滲入砂墊層，當(dāng)遇到粉質(zhì)粘土隔水層后，繼續(xù)下滲的速度減慢，引起砂墊層迅速回彈，建筑物的沉降量也迅速減小，從而出現(xiàn)了實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的微小上浮趨勢(shì)。老樓B樓東面墻體觀測(cè)點(diǎn)的沉降值及沉降差在《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）容許范圍內(nèi)。也就說(shuō)老樓B樓東面墻體在新建A樓建設(shè)期間發(fā)生的沉降量很小，對(duì)老樓B樓主體結(jié)構(gòu)安全不構(gòu)成影響。

3.2 新建對(duì)老樓的影響

為了保證建筑物的安全和正常使用，還需研究在外荷作用下，地基內(nèi)部的應(yīng)力規(guī)律及其可能產(chǎn)生的變形量。新建A樓基礎(chǔ)與老樓B樓的距離為3.0m，根據(jù)新建A樓的樁基礎(chǔ)布置圖、筏板基礎(chǔ)布置圖和單樁豎向承載力特征值，假定樁側(cè)摩B樓地基下的附加應(yīng)力，可以加幾個(gè)輔助線，通過(guò)需要計(jì)算的點(diǎn)，采用角點(diǎn)法計(jì)算老樓B樓基礎(chǔ)下地基土層的附加應(yīng)力，并對(duì)新建A樓所有樁基對(duì)老樓B樓地基所產(chǎn)生的附加應(yīng)力進(jìn)行疊加。同時(shí)，考慮新建A樓筏板基礎(chǔ)底面應(yīng)力對(duì)老樓B樓地基所產(chǎn)生附加應(yīng)力的影響。依據(jù)上述方法計(jì)算所得老樓B樓地基附加應(yīng)力σz遠(yuǎn)小于土的自重應(yīng)力σc，即可不考慮新建A樓樁底應(yīng)力對(duì)老樓B樓基礎(chǔ)沉降的影響。

4 基坑開(kāi)挖導(dǎo)致的建筑物基礎(chǔ)沉降控制措施

4.1 控制施工過(guò)程，減少基坑變形

施工質(zhì)量的控制能夠減少基坑變形，施工全過(guò)程是基坑變形的源頭，因此，應(yīng)該從“源頭”下手，通過(guò)減小基坑的變形從而減小對(duì)建筑物的影響是最直接，最簡(jiǎn)單的方法。它幾乎適用于絕大多數(shù)基坑工程。工程實(shí)際中，常采用優(yōu)化施工工法與施工工藝、增加內(nèi)支撐剛度、加大圍護(hù)樁的嵌固深度等減小基坑的變形的措施減小對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。

4.2 減少基坑與坑外土地的聯(lián)系

基坑變形引產(chǎn)生的土層移動(dòng)通過(guò)坑外土體與地下水傳播至周?chē)ǎ?gòu)）筑物，土體的變形與地下水位的改變均會(huì)影響建筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。從傳播途徑上采取措施，切斷或減小基坑與坑外土體的聯(lián)系最常使用的方法是隔斷法。隔斷法可采用將隔斷墻、隔水墻、微型樁打設(shè)進(jìn)基礎(chǔ)與基坑之間的土體中，插入至可能的基坑滑動(dòng)面以下抑制地層的滑動(dòng)，從而減小對(duì)周邊環(huán)境的影響。工程實(shí)際中對(duì)隔斷法作用機(jī)制的研究起步較晚，理論分析還不夠完善，多依靠過(guò)往的工程經(jīng)驗(yàn)，需謹(jǐn)慎考慮隔斷墻的設(shè)計(jì)與施工。

4.3 提高建筑物周?chē)目棺冃文芰?/p>

在特殊情況下，直接對(duì)欲保護(hù)的建筑物在基坑施工之前進(jìn)行加固，提高自身抵抗變形的能力是減小建筑物不均勻沉降最直接的方法。工程中常用的方法有：①基礎(chǔ)托換。②注漿加固。③跟蹤注漿。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，基坑開(kāi)挖勢(shì)必會(huì)給鄰近建筑物造成影響，因此，必須通過(guò)觀測(cè)找到變形的根本因素，并采取一定的措施進(jìn)行控制，減少基坑變形情況的發(fā)生?；娱_(kāi)挖對(duì)鄰近建筑物的影響分析與控制至關(guān)重要，因此，本文研究這個(gè)課題具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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作者簡(jiǎn)介：江峰（1968-），男，大專，工程師，主要從事項(xiàng)目管理和施工現(xiàn)場(chǎng)管理工作。