基坑开挖对邻近建筑物的影响分析

摘 要：随着经济的发展和社会的进步，高层建筑逐渐增多，基坑开挖技术的应用范围也在不断的扩大。由于城市空间有限，因此，为了节约土地资源，建筑物之间的距离往往很小，如何减少基坑开挖对邻近建筑物的影响成为工作人员必须要面对的问题。本文结合实例，采用沉降观测的方法，计算分析基坑开挖对邻近既有建筑物的影响。

关键词：基坑开挖；邻近建筑物；影响

引 言

目前我国各地基础设施建设如火如荼，在土建工程中时常遇到在已有建筑物邻近开挖基坑的情况，基坑开挖对邻近建筑物自然会有不同程度的影响，甚至使既有建筑产生严重的损坏，影响已有建筑的使用安全，阻碍在建工程的正常进行，加之现在人们法律维权意识的增强，必须妥善处理建设前与建设过程中与此相关的各方面问题，因此针对受影响的相邻既有建筑物的鉴定工作显得尤为重要。

1 工程概况

该小区建筑面积约为17851.80m2，地下车库面积约为2703.1m2。该小区在建的A楼与西侧老楼B楼之间因受规划限制，基坑坑壁至老楼的距离约为3m。已建场地属江淮丘陵区冲沟地貌单元。场地北高南低，地面标高16.49～20.11m，最大高差约3.52m。根据钻探揭露，已建場地地基土层分布规律及岩性特征，地质详细情况见表1。已建场地地下水类型为上层滞水，主要赋存于①层杂填土中，勘察期间测得静止水位埋深为0.90～1.60m，水面标高15.09～18.67m。场地地下水主要补给来源为大气降水及生活用水。地下水受天气、季节影响较明显。

2 选择合适的计算模型

选择合适的计算模型能够有效的、精确的找到基坑开挖对邻近建筑物的影响。采用Plaxis3DFoundation进行模拟，模型的具体参数如下：

（1）基坑尺寸。基坑开挖深度取12m，围护结构采用地下连续墙，厚度0.8m，深度24m，1/2基坑开挖宽度为30m。

（2）围护结构变形形式。根据以往学者的研究成果，本文将围护结构的变形形式归纳为悬臂式、踢脚式、内凸式及复合式等四种形式，并通过控制围护结构刚度、插入深度及支撑刚度等来调整围护结构变形形式，并得到如图1所示的四种变形形式。

除了基坑尺寸和围护结构变形形式还需要确定建筑物的参数以及相对位置参数。

（3）建筑物参数。根据笔者已进行的研究，构造一个坑外建筑物模型：建筑物外形轮廓为长条形，长22.5m，宽4.5m，层数3层，每层高3m，总高度9m，2层和3层为标准层，门、窗洞口的尺寸分别为2.0m×1.5m，1.8m×1.5m，且门窗开洞面积比例约为20%，具体尺寸如图2所示。其中，模型中纵墙、横墙、横隔墙及楼板均考虑为理想弹性材料，不考虑梁、柱的影响，楼板厚度取0.10m。弹性模量取30GPa，泊松比0.2，墙体厚度取0.24m，且建筑物采用墙下条形基础。如前文所述，在实际工程中，基坑邻近建筑物的刚度各异，尤其是对于老旧的历史建筑物，很难准确地评估建筑物的整体刚度，因此，为了更好地反映建筑物的整体变形性状，本文在建立建筑物精细化模型的基础上，通过调整建筑物在自重作用下所产生的不均匀沉降来反算建筑物的墙体刚度。根据以往学者的研究成果可知，对于土地层中产生下凹挠曲变形的砌体结构，当长高比小于3时，其容许挠度比为0.4‰；当长高比大于5时，其容许挠度比为0.67～0.71‰。此外，由《建筑地基基础设计规范》可知，对于中、高压缩性地基中建筑物，其局部倾斜限值为2～3‰。故本文取建筑物的挠度比为0.2‰，即此时建筑物的不均匀沉降最大值为4.2mm，如图3所示，此时挠度比满足上述的限值要求，同时，建筑物的局部倾斜最大值发生在端部，约为0.7‰，亦满足规范要求。当建筑物发生如图3所示的不均匀沉降时，建筑物的墙体弹性模量为220MPa，泊松比取0.1，即当建筑物的墙体刚度取该值时，建筑物的整体刚度是合理的。

（4）建筑物与基坑相对位置参数。为了对比不同围护结构墙体位移情况下，建筑物受基坑开挖影响的差异，取建筑物距基坑距离D分别为1m，3m，6m，9m，12m，18m，24m，30m。

3 基坑开挖对邻近建筑物的影响研究

3.1 基坑开挖期间沉降观测

沉降是基坑开挖影响的重要观测因素，结合工程的实际情况来看，新建A楼在基坑开挖施工过程中必须对相邻B楼进行沉降观测。在老楼B楼东面墙体上共布置3个沉降观测点，具体点位详见沉降观测点平面布置图4。观测点布设在距新建A楼基坑最近的老楼B楼东面墙体，离地面约0.55m。观测频率为每间隔1天观测1次，观测时间持续180d。根据施工单位提供的观测数据，绘制各观测点的时间与高程关系曲线图5。由图5可以看出，离基坑坑壁最近的老楼B楼东面墙体观测点2#，3#和4#点的高程变化很小，高程小幅波动由地下水变化引起的，砂垫层的变形随水位的升降而变化，并且有较好的弹性特征，一旦孔隙水压力恢复，砂垫层变形也迅速恢复，并无滞后现象。然而，大气降雨渗入砂垫层，当遇到粉质粘土隔水层后，继续下渗的速度减慢，引起砂垫层迅速回弹，建筑物的沉降量也迅速减小，从而出现了实测数据的微小上浮趋势。老楼B楼东面墙体观测点的沉降值及沉降差在《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）容许范围内。也就说老楼B楼东面墙体在新建A楼建设期间发生的沉降量很小，对老楼B楼主体结构安全不构成影响。

3.2 新建对老楼的影响

为了保证建筑物的安全和正常使用，还需研究在外荷作用下，地基内部的应力规律及其可能产生的变形量。新建A楼基础与老楼B楼的距离为3.0m，根据新建A楼的桩基础布置图、筏板基础布置图和单桩竖向承载力特征值，假定桩侧摩B楼地基下的附加应力，可以加几个辅助线，通过需要计算的点，采用角点法计算老楼B楼基础下地基土层的附加应力，并对新建A楼所有桩基对老楼B楼地基所产生的附加应力进行叠加。同时，考虑新建A楼筏板基础底面应力对老楼B楼地基所产生附加应力的影响。依据上述方法计算所得老楼B楼地基附加应力σz远小于土的自重应力σc，即可不考虑新建A楼桩底应力对老楼B楼基础沉降的影响。

4 基坑开挖导致的建筑物基础沉降控制措施

4.1 控制施工过程，减少基坑变形

施工质量的控制能够减少基坑变形，施工全过程是基坑变形的源头，因此，应该从“源头”下手，通过减小基坑的变形从而减小对建筑物的影响是最直接，最简单的方法。它几乎适用于绝大多数基坑工程。工程实际中，常采用优化施工工法与施工工艺、增加内支撑刚度、加大围护桩的嵌固深度等减小基坑的变形的措施减小对周围环境的影响。

4.2 减少基坑与坑外土地的联系

基坑变形引产生的土层移动通过坑外土体与地下水传播至周围建（构）筑物，土体的变形与地下水位的改变均会影响建筑物结构的稳定性。从传播途径上采取措施，切断或减小基坑与坑外土体的联系最常使用的方法是隔断法。隔断法可采用将隔断墙、隔水墙、微型桩打设进基础与基坑之间的土体中，插入至可能的基坑滑动面以下抑制地层的滑动，从而减小对周邊环境的影响。工程实际中对隔断法作用机制的研究起步较晚，理论分析还不够完善，多依靠过往的工程经验，需谨慎考虑隔断墙的设计与施工。

4.3 提高建筑物周围的抗变形能力

在特殊情况下，直接对欲保护的建筑物在基坑施工之前进行加固，提高自身抵抗变形的能力是减小建筑物不均匀沉降最直接的方法。工程中常用的方法有：①基础托换。②注浆加固。③跟踪注浆。

5 结束语

总而言之，基坑开挖势必会给邻近建筑物造成影响，因此，必须通过观测找到变形的根本因素，并采取一定的措施进行控制，减少基坑变形情况的发生。基坑开挖对邻近建筑物的影响分析与控制至关重要，因此，本文研究这个课题具有非常重要的现实意义。

参考文献

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[2]何霞，杨韦生.基础打桩和基坑井点降水情况下周边建筑物沉降观测方法的研究[J].扬州职业大学学报.2009（01）：235～236.

[3]刘钦，余东明，吴红彬.深基坑开挖对紧邻建筑物沉降变形的影响[J].低温建筑技术.2009（04）：209～210.

作者简介：江峰（1968-），男，大专，工程师，主要从事项目管理和施工现场管理工作。