深基坑开挖对周围高层建筑沉降变形的影响分析

张永明

摘 要：建筑工程施工中的深基坑开挖对周围高层建筑的沉降变形影响较大，为了深入了解这一工程建设技术影响问题，本文专门结合某高层建筑工程及周边高层建筑环境概况，主要分析了它的深基坑开挖施工方案，对其施工中所存在的地表沉降观测结果进行了深度分析，结合有限元模拟计算分析给出高层建筑沉降变形影响结果。

关键词：地表沉降变形影响 深基坑开挖 高层建筑

中图分类号：TU9文献标识码：A文章编号：1003-9082（2019）05-0-01

某些建筑工程在进行深基坑开挖过程中会出现地表沉降变形现象，这是因为其建筑建设工程所在区域可能是软土土层，此时如果采用地下连续墙支护对土层变形进行控制会非常有效，它可将建筑物周围桩基基础土体水平方向变形差值严格控制在3mm范围内。随后再根据有限元模拟计算及相关分析可获得建筑周边的土体沉降变化规律，将工程建筑深基坑开挖所带来的周围高层建筑沉降倾斜度变形控制在规范限制范围内。

一、建筑工程深基坑开挖对周围高层建筑沉降变形的影响概述

当前建筑工程中地下工程建设规模逐渐扩大，建设密度也有所提升，其所带来的技术挑战与技术风险也与日俱增。在某些沿江沿海拥有软土土层地区，其地址环境相当敏感脆弱，这对建筑工程中深基坑的开挖施工非常不利，建筑工程整体建设难度极大。另外，再加之其建筑工程周边的高层建筑物集聚，因此深基坑工程的地下结构也变得非常复杂。究其原因，主要是因为建筑工程的深基坑开挖直接破坏了施工现场周围地基的原应力平衡场，导致周边土体应力的重新调整，造成深基坑周边地面出现了不同程度的沉降现象，其周边相邻建筑物地基也因此出现了不均匀沉降。

一般来说，在某些用有软土地质的区域进行施工过程中是必须在基坑开挖前对周边环境进行评估的，了解深基坑開挖工程可能会为周边环境所带来的影响，然后采取相应合理的技术措施加以调整修正。但考虑到本文所谈到问题的复杂性，因此传统中简单的分析方法可能无法达到技术要求。需要利用到更为精确合理的数值模拟方法即有限元模拟计算对高层建筑沉降变形影响结果进行分析并提出。就目前来看，许多建筑的基坑围护结构就包括了无支护放坡开挖结构、土钉墙结构、灌注桩排桩围护墙结构、水泥土重力式挡墙结构、钢板桩围护墙结构等等。这些结构建设中绝大部分运用到了深基坑有限元模拟计算方法，它对基坑开挖的稳定性研究相对透彻，也构建了土体模型，对深基坑工程中的变形问题进行了精准分析。

二、某高层建筑工程案例分析

1.某高层建筑工程基本概况及周边环境概况

某高层住宅建筑拥有33层，它是以桩基础为主的高层30层高层建筑，建筑下部有地下一层，其深基坑深度大约10m，宽度24m。结合相关钻探资料及室内工程试验结果分析，该高层建筑工程所处土层属于人工堆积层，土质土壤整体表现软弱，在深基坑开挖施工中需要加以注意。

2.某高层建筑工程深基坑开挖施工方案

某高层建筑工程的深基坑开挖采用到了盖挖逆作施工方法，主要是对其围护结构采用了地下连续墙结构。而其接头位置则采用了十字钢板接头施工，同时根据测量得出其地下连续墙厚度为1.2m，在风亭、出入口位置均采用到了明挖法施工。另外在支护技术方法应用方面则采用到了高压旋喷桩止水帷幕配合内支撑、钻孔灌注桩等等支护方案，

根据一系列的观测分析发现该高层建筑的基坑变形等级为一级，它的地面最大沉降量在0.1%H以内（H即为基坑开挖深度），其围护墙的最大水平位移量也在0.1%H以内（≤30mm）。在施工初始开挖过程中就对其地下连续墙结构进行了支护保护，配合逆作法在建筑主体内部进行连续墙支撑保护施工，有效减少地下连续墙的变形情况发生。在持续施工过程中，建筑主体结构强度也在逐渐增加，逐步凸显其支护结构作用[1]。

3.某高层建筑工程施工中的地表沉降有限元模拟计算

在该高层建筑工程施工中采用到了地表沉降有限元模拟计算方法，其整个建筑的基坑周边土体开挖结合实际地址情况进行属性分层模拟。在岩土体单元网格划分过程中，要保证它的单元间耦合情况，确保单元划分规整详细，以便于得到更精准的地表沉降观测数据。

在三维模型构建过程中，主要对其基坑围护作用进行分析，例如对它的抗拔桩与建筑主体地下水浮力作用中的上浮力进行分析，明确基坑周围土体变形关系，同时对建筑中主体板的各层桩连续垂直方向位置的约束力及位移进行分析，最终建立三维模型[2]。

4.某高层建筑工程施工中的地表沉降有限元模拟计算结果分析

在针对某高层建筑工程施工中的地表沉降有限元模拟计算分析应该结合基坑开挖与支护主体之间的相互作用，即针对其变形受力情况进行分析，然后计算。从其计算结果中的深基坑结构应力变形数据来看，建筑本身的深基坑围护结构出现了侧向变形现象，尤其是坑内倾向位移变化较大，但各个位置的位移均被控制在可接受范围内。具体的深基坑土体变形也符合Peck公式中的一般变形规律。整体来看，该高层建筑的深基坑开发对其周边的高层建筑影响较大，因为其开挖面的土体水平位移变化曲线变化偏大，在深基坑开挖4m左右位置，高层建筑水平位移曲线与地铁深基坑维护水平位移曲线呈现“大肚状”变形结构，且已经出现了细微的平行位移变化，这符合Clough混合型曲线变化规律，这也说明该工程施工中所采用到的盖挖逆作法对周边高层建筑的土体水平位移起到了一定的抑制作用，这对周围临近建筑物的保护非常到位。

总结

在软土或土层强度较低、压缩性较高地区进行深基坑开挖会对周围高层建筑沉降变形产生重大影响，进而为深基坑施工过程增加一定难度，所以本文采用到了建筑工程施工地表沉降有限元模拟计算，希望对深基坑开挖中的围护结构地下连续墙土体水平位移变化规律进行分析，了解它的沉降变形差值控制范围，并合理控制深基坑开挖对周边高层建筑物所带来的实际影响。

参考文献

[1]李大鹏，阎长虹，张帅.深基坑开挖对周围环境影响研究进展[J].武汉大学学报（工学版），2018，51（8）：659-668.

[2]程龙.深基坑“支—围护单一墙”顺作法施工过程中力学响应的数值分析[D].山东建筑大学，2017.