涂芬芬，田志國

（建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計院有限公司 北京 100007）

0 引言

目前我國一線城市仍然在高速發(fā)展，城市內(nèi)的用地非常緊張，城市更新項目越來越多，而且新規(guī)劃建筑高度越來越高，建筑高度的增加帶來基礎(chǔ)埋深增加，這樣就會造成深基坑的規(guī)模及深度也隨之增加。但是在新項目周邊存在很多老的建筑群。深基坑的開挖必然會對其臨近建筑物造成影響，特別是對多層建筑物的變形造成不利影響，嚴重地會引起臨近建筑的基礎(chǔ)下沉、不均勻沉降導(dǎo)致的建筑物開裂或傾斜等問題［1-3］。因此，在深基坑開挖前需要對其周圍臨近建筑物變形影響做系統(tǒng)全面的分析，從而評估開挖過程中可能的風(fēng)險，確保深基坑工程及臨近基坑建筑群的安全性，對于特大城市尤為重要。

為了保證深基坑開挖過程中周圍建筑物和構(gòu)筑物的安全，大量的學(xué)者對深基坑開挖對臨近建筑物變形的影響展開了深入的研究。但是對于深基坑開挖對周邊建筑影響范圍的研究較少。田毛進等人［4］、涂芬芬［5］通過數(shù)值模擬得出了深基坑的開挖對周邊環(huán)境的具體影響；景海河等人［6］研究了地鐵車站基坑開挖對周圍建筑物影響優(yōu)化分析，分析了基坑開挖對周邊環(huán)境產(chǎn)生的附加變形，根據(jù)分析結(jié)果加強了對基坑周邊建筑物的保護措施；丁洪建等人［7-10］分別從施工工法、工程案例等研究了深基坑開挖對鄰近建筑物變形影響。

唐志軍等人［1］研究了基坑圍護結(jié)構(gòu)最大側(cè)移深度對鄰近樁基礎(chǔ)建筑物不均勻沉降的影響，得到合理控制圍護結(jié)構(gòu)的最大側(cè)移深度可以有效降低基坑開挖對周圍環(huán)境的不利影響；徐凌等人［2］采用FLAC 3d軟件模擬了深基坑工程中內(nèi)支撐式排樁支護結(jié)構(gòu)的開挖過程模擬，模擬得到的計算結(jié)果與實際監(jiān)測曲線基本相同，模擬結(jié)果具有較高的準確性，能夠預(yù)期判斷基坑開挖過程的變形；樓春暉等人［3］通過對溫州某大型深基坑垂直和平行于圍護墻的兩個方向監(jiān)測，總結(jié)了開挖引起基坑外地表沉降特征，指出樁基礎(chǔ)建筑物沉降明顯小于條形基礎(chǔ)建筑。由此可見，深基坑開挖引起周圍建筑變形一方面與建筑物的距離有關(guān)，同時還與建筑物的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)形式密切相關(guān)。

本文以深圳市某項目為工程背景，采用MIDASGTSNX建立基坑開挖全過程模型，得到開挖過程中對不同基礎(chǔ)形式下周圍高低層建筑物的變形影響，通過與監(jiān)測結(jié)果進行對比，得出基坑開挖的影響范圍。該結(jié)果可為深圳地區(qū)和同類型工程的設(shè)計和施工提供重要參考價值。

1 項目三維模擬結(jié)果與監(jiān)測結(jié)果對比分析

1.1 深圳市南山區(qū)項目1（見圖1～圖2、表1）

表1 變形最大值計算結(jié)果匯總Tab.1 Summary of Calculation Results of Maximum Deformation （mm）

圖1 項目1基坑支護平面三維圖Fig.1 3D Plan of the Foundation Support for Project 1

圖2 1號樓變形云圖Fig.2 Deformation Cloud of Building 1

項目1位于深圳市南山區(qū)珠光北路與留仙大道交匯處西南側(cè)?；娱_挖底面積約6 679.5 m2，周長363.5 m，本基坑開挖深度12.35～18.35 m。

場地從自上而下為素填土，填石，填砂，粉質(zhì)粘土，中砂，砂質(zhì)粘土，全風(fēng)化花崗巖及強風(fēng)化花崗巖。場地西側(cè)約250 m外為大沙河，東側(cè)及南側(cè)為山坡。

1 號樓位于基坑西側(cè)，樓高6 層，局部7 層（層高按3 m 估算），框架剪力墻結(jié)構(gòu)，采用錘擊沉管灌注樁基礎(chǔ)，建筑投影面積約2 682.2 m2，建筑邊線到基坑邊線最近距離約7.29 m。

1.2 深圳市羅湖區(qū)項目2（見圖3～圖4、表1）

圖3 項目2基坑支護平面三維圖Fig.3 3D Plan of the Foundation Support for Project 2

圖4 周邊建筑物變形云圖Fig.4 Deformation Cloud of Surrounding Buildings

1.3 深圳市南山區(qū)項目3（見圖5～圖6、表1）

圖5 項目3基坑支護平面三維圖Fig.5 3D Plan of the Foundation Support for Project 3

圖6 周圍建筑的變形云圖Fig.6 Deformation Cloud of Surrounding Buildings

某項目位于深圳市南山區(qū)南山街道，為43層框剪結(jié)構(gòu)的塔樓和3 層裙房，樓高為194.5 m，地基允許變形敏感，場地擬建基坑深為13.65～14.15 m 的3 層地下室，基坑支護設(shè)計采用咬合樁+內(nèi)支撐支護。基坑支護平面如圖5所示。

基坑西側(cè)為16層框架剪力墻結(jié)構(gòu)的高層住宅樓，采用人工挖孔樁基礎(chǔ)，建筑邊線到基坑邊線最近距離為8.6 m?；颖眰?cè)為19層的框架剪力墻結(jié)構(gòu)的高層小區(qū)，采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，建筑邊線到基坑線最近距離為17.8 m?；颖眰?cè)還有8 層框架結(jié)構(gòu)的綜合市場，建筑邊線到基坑邊線最近約13.9 m。基坑?xùn)|側(cè)為4～7層淺基礎(chǔ)的密集農(nóng)民房。

擬建場地內(nèi)地層自上而下有人工填土層、第四系海積層、殘積層及薊縣系-青白口系花崗混合巖巖層。地下水穩(wěn)定水位埋深為1.80～4.00 m，水位標高介于1.11～1.93 m。

1.4 深圳市羅湖區(qū)項目4（見圖7～圖8、表1）

圖7 項目4基坑支護平面三維圖Fig.7 3D Plan of the Foundation Support for Project 4

圖8 周圍建筑的位移云圖Fig.8 Deformation Cloud of Surrounding Buildings

位于深圳市羅湖區(qū)，在東曉路東側(cè)，東湖路西側(cè)及布心路北側(cè)?；又荛L586.7 m，面積15 661.8 m2，基坑深度16.55～22.05 m。

某市場位于基坑?xùn)|側(cè)，樓高1～3 層（層高3 m），框架結(jié)構(gòu)，采用淺基礎(chǔ)，占地面積約為1.1 萬m2，建筑邊線到基坑邊線最近距離約2.8 m。

某住宅小區(qū)位于基坑?xùn)|北側(cè)，樓高7層（層高3 m），框架結(jié)構(gòu)，樁基礎(chǔ)，建筑投影面積約3 971 m2，建筑邊線到基坑邊線最近距離約28 m。

某住宅小區(qū)位于基坑南側(cè)，樓高7 層（層高3 m），框架結(jié)構(gòu)，采用樁基礎(chǔ)，建筑投影面積約1 298 m2，建筑邊線到基坑邊線最近距離約24 m。

場地內(nèi)土層從上自下依次為素填土，粉質(zhì)粘土，中粗砂，砂質(zhì)黏性土，全風(fēng)化混合花崗巖，強風(fēng)化混合花崗巖。地下水位埋深1.10～3.40 m，高程19.30～25.45 m。

兩個住宅小區(qū)三維模擬數(shù)據(jù)與監(jiān)測數(shù)據(jù)基本吻合。

根據(jù)以上結(jié)果與分析，得到基坑開挖施工對周邊建筑物產(chǎn)生一定的影響，其中與建筑物的結(jié)構(gòu)型式及與基坑的距離有關(guān)系。

2 基坑開挖影響范圍的因素

根據(jù)多個項目的數(shù)值模擬結(jié)果及監(jiān)測數(shù)據(jù)對比分析，得出基坑開挖的影響范圍主要與土層信息、地形地勢、房屋建筑基礎(chǔ)及基坑的阻水情況有關(guān)。

2.1 土層信息

根據(jù)項目對比分析，可以看出填土層及砂層的基坑開挖過程中，鄰近建筑物的變形比較大。根據(jù)周邊建筑物的監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，基坑的開挖影響范圍為1 倍基坑深度。

2.2 地形地勢

若建筑物的處在基坑周邊較高地勢處，位移變形較大。若建筑物的處在基坑周邊較低地勢處，位移變形較小。

2.3 基礎(chǔ)類型

基坑周邊臨近建筑物若為樁基礎(chǔ)，建筑物變形較小；若建筑物為天然基礎(chǔ)，建筑物變形較大。建筑物位置基坑1倍深度附近的變形最大。

2.4 基坑阻水情況

若基坑采用了強阻水設(shè)施（如咬合樁，地下連續(xù)墻等），且阻斷了雨水的排泄路徑，隨基坑開挖地下水水位下降，基坑周邊建筑物的變形會急劇加大。如羅湖布心01-05 地塊基坑咬合樁阻斷了地下水排泄方向，造成了布心菜市場（中間區(qū)域即1 倍基坑深度范圍）的建筑物變形大，超出了理論計算值較多。

3 結(jié)論

本文基于深圳多個深基坑支護工程對周圍鄰近建筑物變形的研究，通過建立深基坑開挖全過程的三維數(shù)值模型及與實際監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比分析，研究深基坑開挖過程中距離基坑不同距離鄰近建筑物的變形、傾斜和沉降差的影響。研究主要得出基坑開挖影響范圍為0.8～1.3 倍的基坑深度。其中在同樣距離的情況下，天然基礎(chǔ)的建筑物位移變化比樁基礎(chǔ)位移變化要大。

另外若建筑物周邊均被不同程度地設(shè)置了阻水樁，阻斷了雨水的補給時，基坑開挖過程會加劇建筑物的變形，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，建筑物的變形比理論值增加3～5倍。