邻近建筑物桩基对基坑开挖的影响研究

徐宁丰

摘  要：当前城市地面空间已经不能满足实际建筑需求，导致大量深基坑开挖工程出现，在现有建筑物的桩基附近实施基坑工程时，基坑开挖会影响周围土层，导致周围地基土层出现位移。因此，考虑基坑开挖与相邻建筑物的相互作用是建设工程领域的一个重要课题，对建设工程未来发展有重要的理论与现实意义。

关键词：建筑物桩基;基坑开挖;深基坑支护

1 建筑物桩基附近的深基坑工程

目前，我国的深基坑工程大多位于城市中心地带，地理位置特殊，周围都是建筑物集群，微小的土层变形都会使周围建筑受到影响，例如，一些地铁站位于城市的经济和商业中心，周围是高楼大厦、立交桥和密集的地下管线，给施工带来了困难。在密集区域进行基坑开挖必然会影响周围建筑物、地下管线等地下设施的安全稳定，特别是在基坑与既有建筑物非常接近的情况下，如果由于基坑开挖导致土层发生过度的变形，将会导致已有建筑物桩基础出现附加挠度以及弯矩，轻度影像会导致建筑物不均匀沉降和开裂，若是重度影响则可能导致建筑物倒塌，对人民生命和财产安全造成威胁[1]。此外，相邻的建筑物也需要在进行基坑工程设计时进行重点考虑，一方面，建筑物本身作为附加荷载作用于基坑支护结构，另一方面，既有建筑物的基础和桩基是新基坑的自然支护结构，在基坑支护中起到了强化作用。

2 深基坑工程常见问题

在深基坑工程施工前期，部分设计人员为了更快完成设计方案，从而忽略了施工场地的调查，这就使得设计方案并不能够满足实际施工情况，现场改动也对工程整体质量安全造成了隐患。对此，设计人员前期应合理规划设计内容，为后期的深基坑工程建设打好基础，为此设计人员要对施工场所进行实地考察，了解场地内地势变化、气候条件、地理环境等因素，从而因地制宜做出具有针对性的深基坑支护计划方案。深基坑工程建设更注重工程的稳定性，因此深基坑机构的稳定性也要进行着重考虑。在实际对结构压力的核算中，如果选择合理的土地物理参数难度较大，那么随着深基坑工程建设的进度推动，土地摩擦角、含水量、粘聚力等因素也会随之变化，这些变化对压力的核算精准度都有着一定的影响。因此，在进行核算时，必须选择恰当的物理参数，来保证结果的准确性，从而达到工程建设的质量水平要求[2]。

3 有限元数值模拟

3.1 工程概况

深基坑位于市区建筑物密集区域，周围是建筑物集群，基坑开挖坑必须在邻近建筑物的地下室附近进行，其一侧与相邻28层建筑物的地下室重合。地下室整体为深度5m宽18m的结构，桩的基础是直径为600mm钻孔灌注桩，桩长为22m，桩距2.0m，一共8根桩水平布置。本基坑开挖最深深度为9.0m。采用直径为850mm，间距为600 mm的水泥搅拌桩作为本基坑的支护结构，采用内插H700×300×13×24型鋼，桩长19m，型钢中心距1.2m。基坑支护系统采用1.2m为第一道和6.5m为第二道两种内支撑形式，立柱的横向距离为10m，地面均布荷载为20KPa，施工过程主要分析了三种情况：第一，开挖1.7m进行首层支护;第二，挖至7.0m进行第二层支护;第三，直接开挖到底。

3.2 计算结果分析比较

岩土与隧道有限元分析软件（MIDAS/GTS）可以直观地对复杂模型实施建模工作，通过表格、图形和图表的形式全面反映具体的数据结构[3]。目前MIDAS/GTS已具备QA/QC质量认证能够投入实际应用，实际应用可确保计算数据的准确性。土体采用莫尔一库伦模型，实际计算参数需要利用岩土勘察报告数据，数据如表1所示。

主要对有桩侧支护结构稳定性，出现的水平位移以及土体对围护结构产生的土压力，对基坑支护桩应建立观测点，随机在桩身取20个观测点，在此基础上，计算了有桩和无桩支护结构出现的水平位移数据差距，通过数据对比能够表明，在相同的地质条件下，当附近有相邻桩基开挖基坑时，基坑的水平变形位移明显低于没有桩的基坑的水平位移，即相邻桩基础的存在对基坑施工有良好的影响。

4 邻近建筑物桩基对基坑开挖的影响

开挖基坑后，邻近建筑物中桩基础的存在能够有效提高对支护的土地的约束力，减少了桩基在基坑周围的横向位移和基坑周围土体的剪切破坏区域，为工程规划和施工提供了两个可利用条件。一方面，进行深基坑施工过程中，为了确保相邻建筑物的安全，一系列支护桩可以起到关键的隔离保护作用;另一方面，若是开挖基坑周围建筑物为砖基础结构，因桩基的隔离作用，支撑系统承受的压力大大降低[4]。在设计过程中可将相关数据结合到实际设计当中，通过相邻桩基的分担作用降低实际开挖资源投入，确保支护体系设计更加科学，节约工程造价。应注意，邻近桩基础上的附加土压力荷载应体现进行检查，以防止过量荷载导致桩基础受到影响，导致建筑结构安全受到损坏。

结论：由于城市建设中的深基坑大多情况下周围都有建筑物集群，因此在规划基坑时，必须考虑相邻建筑物对基坑开挖的实际影响。在基坑开挖过程中，基坑支护引起的土体位移会影响相邻建筑物的桩基，导致桩体附加弯矩过大，桩身受力导致其位移变形，降低了建筑物安全性。在规划中应采取适当的措施，确保基坑开挖过程的安全性。

参考文献：

[1]曹纯博.基坑开挖对临近建筑物桩基影响因素分析及控制措施[J].科技与创新，2021（15）：126-127+133.

[2]吴刚，杨志浩.软土深基坑开挖超大变形预警与应急处置分析[J].山西建筑，2022，48（06）：1-4.

[3]李一峰.某大型房建基坑工程对邻近高铁路基影响研究[J].铁道勘察，2022，48（01）：34-38.

[4]姚俊，董鑫，何亮.复杂条件下基坑开挖对周边环境的影响研究[J].江苏建筑，2022（01）：94-97.