基坑开挖与邻近桩基础的相互影响分析

苏华

摘要：如今我国人口密度越来越高，面对用地空间饱和的情况，人们越来越注重对于地下空间的开发和建设，基坑开挖工程也随之增加，同时所带来的也是一系列的问题和影响。文章对基坑开挖和邻近桩基础两者之间的相互影响进行了分析。

关键词：基坑开挖；邻近桩；基础影响

中图分类号：TU470 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）01-0046-02

1 我国的基坑开挖工程发展情况

在20世纪70年代末，我国开始对基坑开挖工程进行较为系统和全面的研究，并开始制定相关的法律法规。由于当时我国刚开始实行改革开放政策，各地经济开始发展，各种高层建筑物拔地而起。这些高层建筑物要求建筑物的基础埋地要足够深，因此基坑开挖的深度也随之而不断增加。90年代我国开始步入旧城改造时期，大部分城市开始进行各种规模庞大的基坑开挖工程，但考虑到基坑开挖过程中的环境效应问题，我国对于基坑开挖工程技术的研究开始往更深一层进发。通过相关专业人员的努力和国家的支持，我国经研究产生了很多具有一定先进代表性的工程计算理论和工程施工技术。

尽管如此，但作者相信，随着我国人口密度不断增加，我国城市中将会出现越来越多的建筑物密集区。因此，能够对基坑开挖工程进行详细的研究和解决施工过程中出现的问题对于我国未来建筑行业的发展至关重要。

2 基坑开挖工程

2.1 基坑变形原因

2.1.1 坑底土体的变形。在基坑开挖面上进行卸荷的过程中，容易因为卸荷而令坑底土体产生一个向上的位移，从而导致坑底土体的变形。一般来说，基坑坑底的弹性隆起导致坑底发生变形的这种情况在基坑开挖停止后可以很快就停止了，并不会引起围护墙墙体的变形。但当基坑开挖的深度不断增加，并到达一定程度时，基坑内外土面就会存在一定的加载，加上地面超载，两者的共同作用会导致围护墙外侧的土体发生上塑性的隆起。当隆起达到极限状态时，就会令基坑失稳，周围的地层大量沉陷。

2.1.2 围护墙墙体的变形。当基坑坑底土体发生变形后，围护墙的两侧就存在着压力差，围护墙长时间在压力差的作用下，容易发生水平的位移，导致墙外侧的土体位移，围护墙墙体也因此而产生变形。在基坑开挖的过程中，围护墙在安装支撑必定会发生先期变形。一般来说，围护墙墙体产生变形的最大程度是发生在基坑底面的1～2

米处。

2.1.3 当坑底的土体发生隆起、围护墙墙体发生变形后，极度容易引起基坑周围的地层移动，但总的来说，围护墙墙体的变形是造成基坑周围土体地层移动的主要

原因。

2.2 基坑周围地层发生移动的主要原因

即使基坑的各种条件都相同，但还是有很多因素会导致基坑周围的地层发生不同的移动。这些底层移动是可以通过采取措施来减少的。以下是导致基坑周围地层移动的主要原因：

2.2.1 支护系统。支护系统主要控制着围护墙墙体的刚度、厚度以及支撑插入深度，因此对于基坑底层是否发生移动具有极大的影响。

2.2.2 基坑开挖顺序。如可以对基坑进行分段分层方式按顺序开挖，并做到随挖随撑，就可以在开挖过程中利用土体结构的空间减少围护墙所受到的压力，从而减轻围护墙变形的程度，同时还可以便于快速施加支撑预应力，令围护墙墙体紧压周围土体，增加了周围土体的抗剪强度。通过这样分段分层对基坑进行开挖，可以减轻支撑的先期变形程度，提高基坑的安全系统，减少周围土体的位移。

2.2.3 基坑开挖施工周期。当基坑周围粘性土体应力达到一定的水平时，会有部分区域变为塑性。而根据粘性土体的流变性，即使在稳定的状态下，土体一旦暴露过程时间过长就会发生自发性移动，尤其是剪应力较大的区域。所以，在进行施工的时候，对于施工周期和基坑的暴露时间要严格控制，才能够尽最大限度减少对基坑地层移动的影响。

2.2.4 积水的影响。若在施工现场没有相应的措施阻止雨水或其他积水进入基坑，并不能及时进行积水排除时，就会导致坑底的土体软化，容易发生纵向滑坡，增大墙体和基坑周围地层的位移。

3 基坑开挖和邻近桩基础两者之间的关系

基坑开挖和邻近桩基础两者之间的影响是相互的。目前我国进行基坑围护墙设计的时候，大多会以在进行开挖施工过程中对周围建筑物的邻近桩基础的影响作为主要考虑对象。下面，作者将会简单介绍基坑开挖和邻近桩基础两者之间的相互影响情况及其主要分析方法。

在基坑开挖施工过程中，基坑周围的土体会沿着水平方向移动，而邻近桩基础就会妨碍了土体的移动。长久下去，就会影响了整个施工过程中本应相互协调的工作体系和系统。另外，当基坑周围土体发生水平方向的移动时，由于其属于整体性的移动，所以换个说法就是挟持着邻近桩做一个整体的滑动。当邻近桩发生位移到达一定程度时，邻近桩后的土体容易受到不平衡的侧压力，同时邻近桩前的土体的逃逸趋势变得更加明显。当邻近桩前区和后区运动的趋势出现不协调的时候，邻近桩之间就会出现土拱效应。

土拱效应是形容桩土应力从桩后区土体本应承受的应力迁移桩体上这一现象，其形成的主要原因是阻塞效应。进行基坑开挖工程时，基坑周围的土体会向基坑内滑移，当邻近桩基础阻止土体发生位移的同时，桩体会发生变形，且相邻的桩体之间的土体亦有向基坑内部移动的趋势。随着桩前区的开挖工作完成程度，土体移动的趋势就会变得更加明显。有移动趋势的土体会对桩体产生不均匀的压力，桩体与桩体之间的土体因受到桩体的压力而出现不同程度的剥落现象。在这种情况之下，邻近桩之间就出现了以相邻两桩作为拱脚的土拱效应。

4 对基坑开挖和邻近桩基础相互影响的分析

方法

4.1 位移分析法

位移分析法的概念和计算过程都相对较为简单和清楚，而且能够合理科学地分析桩体和土体之间的相互作用。但另外，该法在计算过程中没有把地基的连续性和桩体与土体的切向作用全面考虑在内，缺乏一定的合理性，所以其计算结果偏大，但安全性也较高。

4.2 有限单元分析法

该法能够将基坑开挖工作和邻近桩基础作为一个整体来进行考虑和计算，全面考虑到开挖过程中可能会引起的地层移动对邻近桩基础的不利影响和有利影响，弥补了土压力法和位移法的不足。另外，有限单元法在进行分析时，选用了合适的单元体和土体模型进行计算，能够考虑到地基的连续性，是最为全面和合理的分析方法。

4.3 土压力法

所谓的土压力法就是根据以往的经验和理论对土体压力分布情况进行计算。土压力法的计算过程中对于土压力的确定方法可以有很多种，力图根据边坡安全系数、土体中的应力大小，甚至土体对于桩做水平方向移动时对桩体的力的大小都可以进行计算。

综上所述，在对基坑开挖和邻近桩基础相互影响的情况进行分析时，要根据实际情况的土体、桩体等资料选取适当的分析方法，充分利用相关的理论评价其本身的价值，并且选取合适的参数进行模拟，才能够提高分析的精确度，指导实际的施工工作。

5 结语

随着我国人口密度的不断增加，我国城市中将会出现越来越多的建筑物密集区。因此，对基坑开挖工程进行详细的研究和解决施工过程中出现的问题对于我国未来建筑行业的发展具有一定的深刻意义和使用价值，而对基坑开挖工程和邻近桩基础两者之间的关系和影响了解清楚能够确保施工过程中和建筑物日后使用过程中的安全性和实用性，为社会人们造福。

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