浅析基坑开挖支护对周边的变形影响与干扰

【摘要】基坑施工过程中，随着降水处理、土方开挖，通常会引起坑底隆起、支护结构向内部倾斜、周围建筑物发生沉降等不利现象，因此，进行基坑监测就显得十分重要。本文以杭州某基坑工程为例，主要研究了基坑开挖引起的支护结构变形以及施工开挖过程中周围建筑物的沉降，为其他类似工程提供了合理的依据。

【关键词】基坑；监测；变形；沉降

中国的许多学者在研究开挖对周围变形和干扰的影响方面取得了更多的成果。赵立群利用FLAC3D建立了动静载荷数值分析模型，并讨论了基坑开挖不同距离，角度，深度和路基高度对既有路基变形的影响，分析了基坑开挖前后现有路基变形的影响规律。考虑到土与支护结构的相互作用，张来安采用咬合桩+预应力锚索支护形式，基于基坑支护结构周围环境的监测数据，利用ADINA的三维有限元研究周围建筑物的沉降。以杭州某基坑为例，对桩顶水平位移，桩顶垂直沉降和周边建筑物沉降等基坑施工关键指标进行了监测。并以此为其他相关工程提供理论依据。

一、工程概况

杭州某在建地铁基坑工程，深约10m，采用明挖法施工，支护结构采SMW工法桩，桩800×600mm，型钢HN700×300×13×24，基坑内支撑包括两道钢管支撑（610，t=18mm）与钢腰梁。基坑周围13m范围内存在公共建筑。基坑位置的地质条件为第四系全新统（Q4）。每层土壤的特征描述如下：第二层为粉土，埋深9m；第三层为粉砂，埋深12m；第四层为圆形砾石，深度为22m，其中水位埋藏在平均深度为4m。

二、监测布置及方法

在基坑开挖过程中，需控制了基坑的安全性和周围建筑物的沉降。本文主要针对桩顶水平位移、桩顶沉降、周围建筑物沉降三个主要方面进行监测。根据GB50497-2009建筑基坑工程监测技术规范，三个主要监测项目均通过以下仪器进行测试：垂直桩沉降（水平），桩顶水平位移（测斜仪），建筑物沉降（水平仪）。监测频率为1次/d。并按GB50497-2009建筑基坑工程监测技术规范的规定，确定报警值（报警值设定为报警值的80%），桩顶垂直沉降报警率为3mm/d，累计值为20mm；桩顶水平位移报警值为3mm/d，总量为20mm；建筑物沉降报警值速率为3mm/d，累计15mm。

三、监测结果分析

（一）桩顶竖向、水平位移

使用电子水准仪观察桩顶的垂直沉降监测。由于观测是封闭水平路线和附着水平路线的形式，本文采用封闭水平路线观测。监测结果表明，随着基坑开挖的进行，坑底土体发生回弹现象，导致SMW工法桩发生向上的位移（3mm附近），在规范允许范围之内（20mm）。相邻建筑物侧面的监测点数据表明桩顶的垂直位移大于远离建筑物侧面的监测点。因此，可以看出建筑物的存在对基坑支护结构的竖向位移有一定的影响。而随着基坑内部结构的完成加固，基坑整体结构稳固性的加强，桩顶沉降则呈现出较为平缓的趋势。

关于桩顶的水平位移，结果表明，在基坑开挖过程中，由于基坑周围的应力释放和坑底土壤的释放，围护结构首先随着土体的开挖倾向于坑内倾斜，此时邻近建筑物一侧的围护结构倾斜较为明显，可以看出，周围建筑物对包络结构的水平位移具有不可忽略的影响。而随着基坑结构施工的逐步完成，基坑整体的稳固性得到了加强，此时围护结构的桩顶水平位移发展趋势得到抑制，且呈现平缓的线型关系。通常，桩顶的水平位移控制在约25mm。

（二）周围建筑物沉降

随着基坑的挖掘，周围建筑物的沉降往往是一个不容忽视的工程问题。基坑的开挖和基坑的降水常常导致周围地面下沉，从而导致建筑物的沉降。在本文中，建筑物基础的三个监测点的由水准仪监测。建筑物沉降曲线如图1所示。

结果表明，基坑开挖过程中，地基呈现先发生沉降后上浮的过程，随着结构的施工，建筑物沉降逐渐增大且趋向于平缓。且J2监测点建筑物沉降要明显大于另外两个监测点，这是由于J2所在位置距离基坑周边更近，所受到的影响更大。从监测数据可以看出，建筑物沉降远小于设计允许值15mm；建筑物的沉降基本稳定，均在4mm以内。

四、结语

以杭州地铁基坑为例，分析了基坑开挖过程中周围建筑物的水平位移，竖向沉降和沉降。监测结果表明，支护结构的变形和周围建筑物的沉降都在规范范围内。其结果希望对其他类似相关工程提供科学合理的借鉴。

参考文献

[1]赵生群.既有线附近基坑开挖对其路基变形的影响及支护效果的分析研究[D].兰州：兰州交通大学，2014.

[2]张来安.复杂条件下基坑施工对周边环境及支护结构的影响分析[J].施工技术，2018（08）.

作者简介：沈进洋（1985.12—），男，汉族，安徽六安人，大专，助理工程師，研究方向：建筑工程施工管理。