深基坑对周边建筑结构的影响及应对措施

杭的平

（山西八建筑集团有限公司，山西 太原 030000）

我国社会经济快速发展，城市建设迎来了历史发展机遇期，地上空间已被大面积使用，结果是地幔土地利用率逐渐下降，城市土地资源日趋紧张。在国内发达城市，大规模开发建设地下空间已成为共识。另外，高层建筑及超高层建筑拔地而起，这使得建筑物的基础挖掘更深，深基坑空间更大。上面提到的这些深基坑工程基本上都位于城市内部，基坑周围分布着大量的建筑物、地下管线、交通干道以及地铁隧道等，深基坑施工显然会对周围建筑物产生较大的影响。尤其是县嗲话地铁建设，其已经将深基坑作业投置于城市的各个角落，深基坑建设面临着复杂的内外部环境。研究深基坑施工对于周围建筑结构的影响，有利于现场工程师有的放矢的控制施工过程及质量，能够有效的避免各类工程事故的发生，保证各项公共基础设施正常运转。可见，研究深基坑对周边建筑结构的影响及应对措施非常有必要。

1 深基坑对周边建筑结构的影响分析

从三维视角考虑，建筑物可位于基坑的X、Y、Z三个方向。其中，X方向表示建筑与深基坑的长边方向平行，Y表示建筑物与深基坑长边方向垂直，Z表示建筑物沿着深基坑的竖向方向。

1.1 建筑与深基坑的长边方向平行时基底位移规律

首先分析建筑物与深基坑的长边方向平行时基底的运移规律，以图表示建筑物基底沿着X方向位移的变化。从图可知，③轴上X方向的位移变化为0，而③轴两边基底分别向③靠拢。此现象充分表明了横向个架构件的压缩量，支护结构在基坑土压力的作用下，逐渐产生了水平方向的位移，长边结构在转角处还会受到短边支撑作用的影响，两者共同产生作用，进而使得长边方向的支护结构出现长边方向位移超过两边位移，建筑物整体的变形呈现出弧形。

图1一工况X方向位移

图2二工况X方向位移

图3三工况X方向位移

图4四工况X方向位移

其次，分析建筑物与深基坑长边方向垂直时基底位移规律。在图中各种工况情况下，Y向基底位移的变化规律是，A轴基底Y向位移＞B轴基底Y向位移＞C轴基底Y向位移。出现此现象的原因是基坑长支护体系向坑的内侧出现了偏移，于是便产生了土体逐渐向坑内部涌动的现象。当然，此种作用力在Y方向也有分量，这也就建筑物在Y方向发生位移的原因。

1.2 深基坑分层开挖时周边建筑物位移规律

随着深基坑开挖深度逐渐增加，各类工况条件下X方向的位移逐渐增加，这源于土体开挖载荷产生的作用，使得整个支护结构向内侧倾斜，土体的平衡结构逐渐被打破。土压力作用于支护结构，支护体系便会出现向基坑内侧倾斜的现象，土体随即也会向内部涌动。随着开挖深度的持续增加，支护体系的变形也会逐渐增加。现场施工表明，土体涌动的方向并不会沿着垂直于基坑长边的方向，而是呈现出一定的倾斜角度，也就是说，具有水平方向分量。内涌动作用的持续增加，会导致水平变量逐渐增强，于是便出现X方向位移逐渐增加的现象。

1.3 建筑物与基坑长边方向平行时基底运移规律

图充分表明，各种工况下基底都会沿着X方向产生位移。深基坑支柱下，各桩结构都会沿着X方向发生水平位移。其中，纵坐标表示的是建筑物沿着水平方向发生的位移，X－Y面表示的是支柱下基底的位置。从图中还可看出，随着基坑开挖深度的增加，建筑物支柱下沿着基底分别产生了X方向的位移。建筑物产生上述现象的变形，根本原因还在于X方向的位移被约束住了，而横向力会压密基坑周围的土体，严重时甚至出现反弹现象。靠近基底长边的位置，土体显然是难以继续存在于与对称轴垂直的位置，在这种情况下建筑物基底便会出现反方向位移。这从图中可以看出，离对称轴位置越近，支柱下方基底的水平位移便越小。

2 预防深基坑对周边建筑结构影响的应对措施

2.1 增大截面加固法

增大截面加固法，也就是在混凝土建筑物的外侧在包裹一层，达到增加构建配筋及截面的目的，能够有效增加建筑物构建的刚度、强度以及稳定性。该方法广泛应用于板、梁及柱等的混凝土加固。现场加固施工作业时，应该根基构建实际破坏情况、受力情况确定双面、单面及三面。同时，应该兼顾考虑现场施工操作的便捷性。比如，对于梁结构，经常在上下侧进行加固，中心柱受压，外面四周进行加固，采用单侧或者是双侧方法对偏心受压柱进行加固。为了能够使加固后的钢筋、混凝土正常工作，现场设计应该根据构建的要求，适当增加截面尺寸。对于加固使用的混凝土，等级应该高于C30，且要高于原构件混凝土一个等级。若是构建存在缺陷或者是混凝土等级较低时，此方法则不适用，此时需要置换掉有缺陷的混凝土，然后在进行加固。若是现场加固层比较薄，则需要采用钢纤维型混凝土。现场加固时除了要使用钢筋外，还需要使用钢板或者是型钢。

2.2 换置混凝土加固

换置混凝土加固，主要适用于混凝土构件局部有浅显情况，它与增加截面加固法相同，在实施置换作业后混凝土构件能够正常工作。当置换的部位是旧混凝土结构，且坚实结构层出漏时，新浇筑的混凝土就能够有效渗入原混凝土层中，并随着水化热过程，新旧混凝土层逐渐粘合为一体。新旧混凝土结构要实现有效粘合，需要依靠粘结能力较强及渗透性能优良的结构界面胶完成，目的是实现新旧混凝土能够协同工作。鉴于此，界面胶在选取时，应该尽量选取质量较好的。该法不仅能够运用于新工程返工，也可运用于已建成混凝土结构修复。应用置换法对构建进行修复时，需要对构建进行有效的支撑，也就是现场需要提前卸载荷，然后在实施加固作业。若是建筑物构建非置换部分强度等级下降，也应该实施置换作业，用以确保加固后建筑物满足强度要求。

2.3 外包型钢加固法

外包型钢加固法现场使用的钢材类型主要有两大类，分别是扁钢及角钢，这两类钢能够最大限度的提升构建的承载力。现场施工主要有两大类，分别是无粘结外包型钢及有粘结外包型钢。其中，有粘结外包型钢主要采用的是结构胶，用其将型钢以及原构件有效粘结起来。无粘结外包型钢主要采用的水泥砂浆，现场施工用其将型钢与原构件之间的分析密封起来。该种钢结构与构建之间不能够有效连接起来，按其受力可划分为刚度分配，现场施工不能够视为符合构建。外包钢加固法能够在不改变原构件使用年限的基础上极大提升构建的承载力。在工程允许的情况下，可以同时使用结构胶粘结型钢及混凝土。现场施工中，应该尽量选择粘结外包钢加固法，这有利于两类结构之间形成复合截面构建，既可以节省原材料，也能够提升建筑物结构的承载力。

3 结语

随着我国高层建筑及大型地下工程建设的快速发展，深基坑无论是开挖空间，还是开挖深度都在持续增加。深基坑周围往往建筑物较多，开挖深度过大显然会影响周围建筑物的质量及使用寿命，严重时甚至出现工程事故。因此，必须要加强深基坑施工时周围土方的支护。文中从建筑与深基坑的长边方向平行时基底位移规律、基坑分层开挖时周边建筑物位移规律、建筑物与基坑长边方向平行时基底运移规律进行叙述，然后提出预防深基坑对周边建筑结构影响的应对措施。旨在为深基坑施工时保护周边建筑物提供一定的理论指导。