基坑开挖对邻近桩基影响的两阶段分析方法

杨俊岭

【摘要】对于基坑开挖来说，它与邻近桩基之间是存在相互作用的，并且邻近桩基的存在可以促使基坑开挖的顺利进行，但是基坑开挖可能会对邻近桩基产生不好的影响。借助于两端分析方法进行基坑开挖对于邻近桩基影响的分析，其实也是借助于公式或者方程进行计算与表达。

【关键词】基坑开挖；邻近桩基；两阶段分析法

一、前言

城市现代化的发展的极为迅速的，只是城市的地面空间十分有限，有限的城市地面空间已经无法满足城市需求。为此，则必须考虑进行地下开挖的情况。在进行基坑开挖的时候，除了要让基坑自身的安全与稳定得到保证之外，也应该对基坑周围土体以及环境的稳定做到有效控制。

二、基坑开挖对邻近桩基的影响

在基坑开挖的时候，其与邻近桩基之间会有相互作用存在。一般情况下，在进行深基坑工程的开挖都是把基坑开挖的深度其主动土压力作为进行维护设计的基础与依据，反而忽略了邻近桩基也会对基坑开挖产生有益处的作用与影响。事实上，在进行基坑开挖时，不仅邻近桩基会受到来自于基坑的不好的影响，还存在邻近桩基能够让基坑开挖变得更加顺利的影响。进行基坑开挖，与卸除荷载的效果是差不多的，而开挖的深度也代表着卸载荷载的不同，其会对附近土体造成的影响也不一样。

通常情况下，如果进行基坑开挖的地点是在建筑物的附近，那么开挖的深度小于三米的时候并不会对邻近桩基其安全性造成影响。只是，但开挖的深度不断增加的时候，其邻近桩在水平上产生的位移以及弯矩都会随之增加。如果桩底的约束比较小，那么桩头便很容易出现最大位移。如果说邻近桩在进行布置的时候选择的是双排桩形式，那么位移差距上来说，前后排桩的差别不大，只是前排桩比后排桩的弯矩要明显更大。如果基坑其围护结构是支护桩的形式，那么支护桩具有越大的刚度，相应的邻近桩其弯矩与位移就将会越小。如果支护桩其刚度越小，相应的邻近桩其位移与变化幅度就会很大。如果基坑其围护结构是围护墙的形式，那么对于需要承受土体位移的作用的被动桩而言，围护墙的存在是可以让土体的侧向位移减少的，并且通过这种方式让桩基础由于受到土体水平位移以至于出现的位移与弯矩都得到减小。

在基坑开挖的时候，邻近桩与基坑开挖面之间的距离也会产生影响。对于邻近桩而言，其桩身位移与弯矩在开挖面的距离越大的时候反而会越小。如果说邻近桩和基坑开挖面之间的距离超出了基坑开挖能够对土体产生影响的范围，那么邻近基坑反而不会受到影响了。对于邻近桩桩顶承台来说，面对单双排桩，承台的影响是不一样的。如果单排桩存在承台，那么其桩身的位移与弯矩将会小于没有承台存在的情况。如果双排桩不存在承台，那么它的情况和单排桩的情况是类似的。如果双排桩存在承台，那么其桩头就会有比较大的弯矩出现，这也是双排桩与承台之间相互进行作用而导致的。亦即是，对于双排桩来说，其前排桩会将后排桩往前拉，而后排桩也是一样。对于邻近桩其桩长来说，邻近桩长会对桩本身无论是位移还是弯矩都产生很大的影响。如果桩长相比于基坑深度是更小的，那么最大弯矩会在桩中间出现，而随着桩的增长其水平位移反而会减小。如果桩长相比于基坑深度是更大的，那么随着桩的增长其水平位移会先增大再减小。

三、基坑开挖对邻近桩基影响的两阶段分析方法

借助于两阶段分析方法，可以对基坑开挖对于其邻近桩基所产生的影响进行分析。两阶段分析法需要先将基坑开挖与它维护结构的变形而导致的坑外土体移动或者是土压力分布求得；要将桩基当作一维杆系结构，再借助于弹簧的设置将其和周围土体的作用真正实现，借助于之前获得的土体位移以及土压力，它们在桩基产生的作用从而得到桩身存在的附加应力与应变，继而完成关于基坑开挖如何影响邻近桩基进行分析。

1.基坑开挖导致的坑外土体其自由位移场

如果土体是不能够进行压缩的，那么就需要借助于影像源法来完成关于对弹性半空间里面，其随便的一点由于地层存在的损失，而导致的附近土体其存在的位移场分布规律具体公式进行推理。借助于位移场分布规律的具体公式，还能够对基坑之外的随便的一点其在土体在水平或者是竖向上的位移进行计算分析。借助于基坑的维护结构其水平位移的曲线，再利用实际测量或者是有限元方法来进行计算将曲线函数确定，之后对水平位移具体的分布曲线进行不同的微分段的划分，并且以面积等效的原理作为基础，将分布曲线被划分的微分段进行相应面积圆的等效。之后，再借助于影像源法，以围护结构的深度来基础将积分完成，并且把基坑之外的随便一点其在自由场土体的侧向位移具体数值得到。其公式为：

其中：

2.基坑邻近桩基和土体之间存在的互相作用

要得到关于基坑开挖导致的土体，其与侧向位移上的桩基之间存在的相互作用具体的控制方程，就需要先把土体假设成为在不同方向存在的同性半空间的弹性体，并且要设定桩是不会与附近的土体之间出现脱离情况的，而且桩基的存在并不会影响到桩基的开挖，以及桩是连续弹性的各向同性体而它的存在与位置所在的土层单元的相互作用都是不会受到基坑开挖的影响的。除此之外，还需要只考虑在水平方向的荷载作用，并且将竖向的荷载作用暂时忽略。事实上，可以将桩周自由场其土体是否有土体侧移情况出现来作为基础与依据，再分析其邻近桩在完成了受荷段以及锚固段的分段之后具体的受力变形情况。借助于静力平衡与材料力学的假设，建立起相应的控制方程组。其方程组为：

3.邻近桩与土体之间相互作用的控制方程求解

假设邻近桩是半无限长桩，同时它的桩顶是自由的，以此为基础，再借助于边界与连续性的条件，来对桩与土之间的相互作用以及在弹性变形的情况下的邻近桩利用矩阵进行解析。

四、结束语

基坑开挖无疑是会对邻近桩基产生影响的，只是随着一些因素的变化，产生的影响也有所不同。借助于两阶段分析方法，在对基坑开挖对邻近桩基产生的影响进行分析的时候会更加清楚明白，并且有非常好的指导作用。

參考文献

[1]张爱军，莫海鸿，李爱国，高伟，向玮.基坑开挖对邻近桩基影响的两阶段分析方法[J].岩石力学与工程学报，2013.

[2]梁婷.基坑开挖对邻近桩基影响研究现状与分析[J].建筑与文化，2013.

[3]刘辉.析基坑开挖对邻近桩基影响[J].城市建设理论研究.2012.

[4]陈福全，杨敏.地面堆载作用下邻近桩基性状的数值分析[J].岩土工程学报，2010.

[5]郑刚，颜志雄，雷华阳.基坑开挖对临近桩基影响的实测及有限元数值模拟分析[J].岩土工程学报，2010.

[6]陈福全，汪金卫，刘毓氚等.基坑开挖时邻近桩基性状的数值分析[J].岩土力学，2010.