王衛(wèi)勇 宋瑞瑞

(1河南開大工程管理有限公司 475000；2河南大學(xué)土木建筑學(xué)院 475000)

近年來，我國經(jīng)濟水平的迅猛發(fā)展，城市建筑用地不斷減少，以至于城市中建筑物的層數(shù)越來越多，高度不斷增加。為了提高土地的利用效率，建筑行業(yè)的技術(shù)必須越來越先進，因此，深基坑不斷的應(yīng)用到地下結(jié)構(gòu)和高層建筑中，但是，深基坑的施工過程是比較復(fù)雜的，在施工中，各個方面都需防護與檢測，稍有不慎就會對周圍建筑物產(chǎn)生相應(yīng)巨大的影響，因此，在施工過程中，深基坑周圍建筑結(jié)構(gòu)的防護與加固是迫切需要研究的問題。

1 深基坑對周圍建筑結(jié)構(gòu)損害的理論知識及影響規(guī)律

深基坑施工過程中會出現(xiàn)因支護不及時或支護不全面，或者由于土層受到干擾及施工中出現(xiàn)地層應(yīng)力損失時，地表周圍土體發(fā)生不均勻變形或沉降，使地基發(fā)生應(yīng)力重分布，從而使基礎(chǔ)與地基之間的接觸面出現(xiàn)“錯開”或“不緊密”的情況，這就是周圍建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生傾斜和裂縫的主要原因。為了使這種應(yīng)力狀況達(dá)到新的平衡，使建筑物與基礎(chǔ)變形協(xié)調(diào)，使基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)作為一個整體，需要進行以下：一方面需要上部結(jié)構(gòu)約束基礎(chǔ)的變形；另一方面由于基礎(chǔ)的變形引起上部結(jié)構(gòu)的豎向位移和角位移，伴隨附加作用力產(chǎn)生的同時,應(yīng)力也進行再分配，在薄弱環(huán)節(jié)表現(xiàn)出破壞，釋放能量，即形成了新的平衡。

深基坑周邊不同區(qū)域、不同位置的建筑物其位移變化是不同的，當(dāng)建筑在垂直于基坑長邊方向、位置又遠(yuǎn)到近變化時，其基底的相對位移不是單調(diào)的增加或減少，而是先增大后減小存在一個轉(zhuǎn)折點（即在距基坑 20米處），其內(nèi)力也存在相似的情況；當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)在平行基坑長邊方向、建筑物位置由中間向兩側(cè)移動時，其建筑結(jié)構(gòu)的位移先增大，中間位置變化不大，而從中部到兩側(cè)的過程中逐漸減小，在位置移動過程中建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力變化同樣復(fù)合這個規(guī)律，由此可知，位移與內(nèi)力兩者有較強的關(guān)系。

2 深基坑對周圍建筑結(jié)構(gòu)的具體影響

深基坑施工過程是地下空間內(nèi)的一種復(fù)雜的施工過程，深基坑的施工在地下進行，具有較大的安全性問題，有可能會引起周圍建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生沉降、傾斜以及開裂等病害。

（1）周圍建筑物基礎(chǔ)沉降

在深基坑施工過程中，周圍建筑特別是在此之前就處于上方的房屋建筑物的基礎(chǔ)，在基坑開挖后，基礎(chǔ)的一側(cè)失去水平力支撐導(dǎo)致基礎(chǔ)發(fā)生沉降。隨著開挖深度的增加，沉降量也在逐漸變化，距離基坑最近的測點沉降量最大。

（2）建筑結(jié)構(gòu)傾斜

房屋建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生傾斜是由于基礎(chǔ)部位不均勻沉降或者側(cè)向水平位移引起的，在基坑施工過程中，由于各個監(jiān)測點距開挖基坑距離不同、周圍環(huán)境不同、土質(zhì)不同，故各個檢測點的沉降量各不相同，存在沉降差，因此，周圍建筑物會發(fā)生傾斜。傾斜示意圖如圖1所示。

（3）房屋墻面開裂

由于建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)部位發(fā)生不均勻沉降，引起應(yīng)力重分布，基礎(chǔ)的承載力各有差異，導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)拉伸作用，當(dāng)這種作用力達(dá)到一定程度之后，就會引起房屋墻體甚至是梁柱發(fā)生開裂。開裂圖如圖2所示

圖1 建筑結(jié)構(gòu)傾斜示意圖

圖2 應(yīng)力重分布引起墻面開裂圖

3 深基坑支護的類型和周圍建筑結(jié)構(gòu)的加固措施

由于深基坑在施工過程中會對周圍建筑結(jié)構(gòu)造成一定程度的影響，故在深基坑施工過程中對深基坑本身采取一系列的支護措施和對周圍建筑結(jié)構(gòu)加固，從而提高深基坑的剛度、強度、穩(wěn)定性和增強周圍建筑結(jié)構(gòu)的抵抗外界干擾的能力。

（1）深基坑的支護類型如下：

1）懸臂式支護是指依靠沒有支撐的懸臂圍護結(jié)構(gòu)進行支護的形式，主要利用支撐結(jié)構(gòu)嵌入土中的深度起到的加固作用，并結(jié)合結(jié)構(gòu)自身抗彎剛度來控制基坑變形。適用范圍與土質(zhì)較好、基坑深度較小的情況下。

2）拉錨式支護主要利用地面拉錨結(jié)構(gòu)抵抗土體和用錨固定體來保持錨具自身平衡來進行深基坑的支護加固。

3）土釘支護是指利用土釘、土體和噴射混凝土面層的結(jié)合形成的一種復(fù)合支護結(jié)構(gòu)，這種方式對減輕土體松動現(xiàn)象有較好的改善。

4）復(fù)合土釘支護是在土釘支護的基礎(chǔ)上增加了錨桿與樁基礎(chǔ)的組合系統(tǒng)，改善了土釘支護在土質(zhì)疏松、軟弱地域保持平衡的問題。

（2）建筑物加固方法如下：

1）增大截面加固法是指在建筑物構(gòu)件周圍再包裹一層，以增大構(gòu)件的截面和配筋，根據(jù)構(gòu)件的受力情況分為單面、雙面、三面或四面加固，加固完成后增強構(gòu)件的強度、剛度、穩(wěn)定性。適用范圍：梁、板、柱等混凝土構(gòu)件的加固。該方法加固要求：使用的加固混凝土比原結(jié)構(gòu)的混凝土高一個等級其大于 C30；必須處理好新舊結(jié)合處材料的整體協(xié)同性。該方法的缺點: 費時長，工作量大，加固后原凈高減小，自重荷載增大，剛度提高，相應(yīng)的延性有所降低。

2）外包型鋼加固法中運用角鋼和扁鋼這兩種型鋼。加固方法分為：有粘結(jié)外包型鋼和無粘結(jié)外包型鋼，有粘結(jié)外包型鋼采用結(jié)構(gòu)膠粘合原構(gòu)件和型鋼，無粘結(jié)外包型鋼采用水泥砂漿封閉原構(gòu)件和型鋼的縫隙。該方法的優(yōu)點：一般不改變其結(jié)構(gòu)尺寸，但能極大的提高構(gòu)件的承載力，主要因為采用該方法加固后，構(gòu)件處于三軸應(yīng)力狀態(tài)；施工簡單，耗時短。

3）換置混凝土加固主要用于有局部缺陷的混凝土構(gòu)件，置換混凝土的構(gòu)件是否成功取決于新舊混凝土結(jié)合處是否能協(xié)同工作，新舊混凝土界面的粘合要依靠結(jié)構(gòu)界面膠來完成，以保證新舊混凝土能夠較好的協(xié)同變形。

4）粘貼鋼板加固法是一種較為新型的加固方法，該方法用結(jié)構(gòu)膠黏劑把鋼板粘于結(jié)構(gòu)構(gòu)件上，用來增強建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強度、剛度和承載能力。該方法的優(yōu)缺點表現(xiàn)為：加固強度高，作業(yè)速度快，應(yīng)用靈活。適用范圍：鋼筋焊接點斷裂處、梁破壞及舊樓改造。

5）粘貼纖維復(fù)合材料加固法是指為提高構(gòu)件的受彎、抗剪能力，在被加固構(gòu)件的受拉面用高性能粘結(jié)劑粘貼碳纖維布的方法。該方法的適用范圍：鋼筋混凝土受彎、軸心受壓、大偏心受壓以及受拉構(gòu)件。該方法的優(yōu)點為：剛度高、自重輕，基本不增加構(gòu)件、適用范圍廣、施工方便易于操作等。

4 結(jié)論

深基坑的施工問題是一個比較復(fù)雜的問題，在施工過程中給周圍的建筑物帶來了不可避免的損害，本文通過對深基坑對周圍建筑結(jié)構(gòu)損害的理論知識研究，總結(jié)了其對周圍建筑物影響的具體表現(xiàn)和一般規(guī)律，最后提出了對深基坑自身和臨近建筑結(jié)構(gòu)的預(yù)防加固措施。

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