深基坑变形对邻近建筑物的影响

张珂

（河南理工大学，河南焦作　454000）



深基坑变形对邻近建筑物的影响

张珂

（河南理工大学，河南焦作454000）

摘要：以某市客运专线的站台工程为例，分析了盖挖逆作法与明挖顺作法施工时深基坑的变形情况，并通过监测数据，研究了基坑变形对邻近建筑物的影响程度，据此提出了基坑变形控制措施，促进了工程的顺利进行。

关键词：深基坑，建筑物，变形，沉降测点

1　工程概况

某市位于市中心的客运专线站台，全程长度为1 025 m，宽度最窄的地方为15 m，最宽的地方为75 m，深度为32 m。该站台的地下结构为五跨三层式，- 1层用来转换客流、- 2层是主站厅、-3层为站台层。周围有各种高楼建筑以及密集的交通道路，邻近的200 m左右的高层建筑有10余栋，其中有一座大厦与车站结构距离最近，只有15 m左右，同时该工程的地质水文条件也比较复杂，提高了施工难度的同时具有比较高的安全风险。

该工程共采用了两种不同的施工方法，一是盖挖逆作、二是明挖顺作法，在划分主体结构的时候将其分为了5个施工的具体阶段。使用地下的连续墙作为围护结构，长度分别为1 200 mm以及1 500 mm，使用明挖顺作法体系进行支撑的部分使用的也多为大跨多层复合支撑的形式，其余部分使用800 mm直径的钢支撑。

2　计算深基坑变形情况以及对邻近建筑物的影响程度

1）施工方法为盖挖逆作法的时候出现的结构应力变形情况。

a.施工步骤。第一步是进行地下连续墙、挡土墙以及冠梁等部分的施工，向下进行挖掘直到顶板梁底标高下约1. 5 m的地方，然后进行钢筋混凝土垫层的施工作业；第二步是利用钢管混凝土柱对施工的顶梁和顶板进行支撑，保证顶层结构与设计强度的要求相符合以后，再将其看作是横向方面的支撑，进行挖掘一直到第二次开挖面处停止；第三步是进行地下1层的板和梁的施工，也需要等待其与设计强度的要求相符合，作为支撑来继续向下开挖，到第三次开挖面处停止，然后进行地下1层侧墙的施工；第四步是地下2层板以及梁的施工过程，在达到了设计强度的要求以后，将地下2层底板看作是支撑部分然后进行挖掘，直到挖掘至第四次开挖面的地方，然后进行地下2层侧墙的施工；第五步是开始进行竖向挖掘，一直到基底位置然后停止，这时候需要施工的部分就是底梁、底板防水层以及施工基底的垫层，地下3层侧墙施工完成标志着主体结构就已经全部施工完成；最后就可以对施工过程中的节点进行处理，完成顶板防水层的工程以后回填覆土，将路面恢复到施工前的状态。

b.结构分析计算模型。我们需要从施工的实际情况出发，遵循增量法的规律，形成每一步施工步骤的受力特征以及结构形成，使用增量法来计算地下结构的相关数据的时候，任何会对施工过程步骤产生影响的因素，我们都需要考虑进来，已经完成的工程或者施工步骤也会有结构应力或者变形情况的产生，这些因素都是需要计算在内的，施工过程中因为具有不同的施工顺序，所以结构内必然会有变形以及次生应力的产生，这样一来就能对施工过程的全程进行正确的反应，相比起利用一次加载法计算而来的变形和内力更加准确，二者之间有很大区别。

c.分析施工过程中结构受力变形。车站的修建过程需要分为不同的施工过程逐步进行，一般来说结构的主要应力构建具有双重功能，既有永久结构又有临时结构，在开挖的过程中不管是荷载、刚度还是结构形式、支撑条件等都在不断的发生变化，不仅施工方法、施工措施以及挖掘的前后顺序会对结构应力产生影响，而且荷载效应是会继承的。也就是说施工过程中有变形和内力的产生，那么后续的施工中也会将这种受力延续下去，使用之后仍然会有受力，延续的就是施工阶段的受力。

2）施工方法为明挖顺作法的时候出现的结构应力变形情况。围护结构和支撑体系都是施工中的重要部分，所以需要对其受力情况进行计算，负责承受全部路面荷载以及水土压力的部分是围护结构，我们可以现场模拟一个施工过程，用这个办法来分析施工阶段到底受力多少，与地质实际情况相结合并且按照“变位优先支撑在后”的原则来进行结构计算，计算以及校核都有专业的软件，可以根据具体情况进行选择使用，本文中使用FRWS2006软件进行计算。

3　对邻近建筑物的监测及分析

1）分析围护结构的变形情况并且与实际情况进行对比。我们将理论公式代入数值中就可以计算出连续墙的累计变形数值，也可以根据实际对其进行监测，得到的数据结果是基本一致的。例如施工工程附近的某所酒店，理论变形的数值为0 mm～18. 8 mm，于深度25 m左右的地方发生最大变形，实际监测结果表明最大深度变形发生的位置为26 m深处附近，变形情况为- 4 mm～23. 87 mm，图1为其理论变形数值对比实际变形的结果图。

图1　连续墙变形理论数值与实际监测所得数值对比图

2）邻近建筑物的变形情况。我们对邻近建筑物进行了一段时间的观察，其沉降情况说明建筑物自身的基础类型、桩底持力层具有的承载能力以及基坑的相对深度等因素都会影响到建筑物的沉降，如果围护结构的变形程度处于规定范围之内，那么围护结构的变形就不会明显的影响到建筑物沉降，本文中对邻近的两栋标志性建筑物A大厦和B大厦进行了举例，对建筑物的沉降情况进行了分析。

监测数据表明，A大厦出现了比较大的沉降情况，同时差异沉降也较为明显，在结构完成后的一段时间中仍然有不太明显的沉降问题，J2为其最小的沉降测点，J4为其最大的沉降测点，这两点的数值分别为- 4. 22 mm和- 15. 45 mm，通过计算得知差异沉降的最大数值为11. 23 mm。B大厦没有出现明显的沉降，差异沉降也比较小，主要是初期挖掘机坑的时候出现沉降，不过也很快得到了稳定，J7为最小的沉降测点，J2为最大的沉降测点，两个测点之间的数值差也就是差异沉降的最大值1. 79 mm，相比起规范要求以及设计要求的2%来说，其0. 03%的倾斜率是非常低的。

4　变形控制技术措施

1）预加固周边的土体并进行隔离。在开挖基坑之前要先将袖阀注浆利用格构式旋喷桩，对基坑临近建筑物的区域采取预加固措施。预加固的范围要与建筑物尽量靠近，并且在基坑边留出一定的区域用于缓冲以及隔离，使其基坑变形问题在缓冲区域的范围内就可以结束，这样一来即使基坑变形也不会影响到周围那些建筑物的主体。

2）分段挖掘工程、保证支撑措施的有效性。将主体结构按照预先的设计进行划分，形成长度为20 m～30 m的若干小段，盖挖逆作段需要遵循跳仓原则，先将奇数段的土体挖掘好，在做好结构板以后可以对已经完成的结构板进行利用，发挥支撑作用然后再去挖掘偶数段的土体。

挖掘过程中如果使用的方法是明挖顺作法的话，挖掘是从一端挖掘到另一端，使用的方法为分层分段台阶法，如果基坑比较宽的话首先横向进行挖掘，然后在分区进行，从两边挖到中间。挖掘工程进行到基底之后需要进行施工垫层的操作，中间不能有过长的间隔，同时封闭基底，这样做的目的是硬化基底以免影响其支撑能力。每挖掘一段以后施工底板要及时放置，土方挖掘和底板之间的距离要严格准确地进行控制，两段底板之间要预留出一个位置作为后浇带。

参考文献：

［1］邬岩.深基坑变形对周边建筑物的影响及控制技术［J］.安徽建筑，2013，20（6）：97-99，112.

［2］钱秋莹，张柱，熊中华，等.深基坑变形影响因素的正交分析［J］.河北工程大学学报（自然科学版），2014，31（1）：20-24.

［3］陈建永，彭召奇.考虑临近建筑物影响的深基坑变形分析［J］.建筑，2015（17）：65-66.

［4］任旺瑜，王建秀.基于混沌理论和模糊控制理论的深基坑变形预测研究［J］.灾害学，2010，25（z1）：386.

［5］王永全.深基坑变形监测及变形机理和规律探讨［J］.建筑工程技术与设计，2015（32）：1307.

［6］方伟，邢慧航.地铁深基坑变形预测与监测数据分析［J］.城市建设理论研究（电子版），2013（15）：87-88.

Impact of deep foundation deformation upon neighborhood architecture

Zhang Ke
（Henan University of Technology，Jiaozuo 454000，China）

Abstract：Taking the passenger-special railway line station engineering as an example，the paper analyzes the deep foundation deformation conditions of topdown construction method and direct excavation-shoring construction method，studies the impact of foundation deformation upon neighborhood architecture according to monitoring data，and finally puts forward foundation deformation control measures，which promotes the smooth engineering operation.

Key words：deep foundation，architecture，deformation，subsidence detection point

中图分类号：TU463

文献标识码：A

文章编号：1009-6825（2016）09-0097-02

收稿日期：2016-01-12

作者简介：张珂（1984-），女，硕士，讲师