邻近重要建构筑物条件下的基坑工程施工研究

谢国森

（粤水电轨道交通建设有限公司，广东广州 510000）

0 引言

由于城市中遍布高楼大厦，并且这些建筑物在人们正常的生产生活中都占有重要地位，即便在远离市区的偏远地带，也会有诸如桥梁等重要建构筑物，而进行基坑工程施工时，由于对地层会造成或多或少的影响，进而影响邻近建筑物的安全与稳定，因此在施工环境周围有重要建构筑物时，基坑施工要采取相应的规避措施，以求将影响降到最低。

1 邻近重要建构筑物对基坑工程施工的影响

1.1 浅基础影响

若基坑工程附近的重要建构筑物的埋深小于基础宽度的4 倍的基础称为浅基础，当基坑与邻近重要建构筑物的距离大于等于基坑深度加支护结构的深度减去邻近重要建构筑物的入地深除以tan θ 的值时，在进行基坑的工程施工时则不必考虑邻近重要建构筑物的重量荷载。（其中 θ 值为 45°+ϕ/2），而这个距离小于这个数值时，就要进行邻近重要建筑物的压力负载计算，将邻近重要建构筑物的附加压力与土重、主动土的压力系数、自天然地面计算的深度以及土的粘聚力进行测量分析，并通过得出来的数值进行基坑工程的设计与改良，以免基坑结构出现问题，影响基坑工程的质量和效率。

浅基础邻近重要建构筑物若在距离基坑较近的位置上，会导致基坑的深度超过邻近重要建构筑物的地下埋深，这样的基坑工程在施工时，稍有不慎便会对邻近建构筑物的地层造成变形影响，控制难度较大，尤其在进行基坑土方的开挖工作时，更会受到极大的限制，以致基坑的土方卸载出现不均衡的状态，造成基坑结构变形，并且在后期基坑的拆除工作时，也针对此种因素使得拆除工作难度加大[1]。

1.2 桩基础影响

若基坑工程邻近的重要建构筑物的地下基础为桩基础时，同样首先要考虑基坑与邻近重要建构筑物的距离，当距离小于安全范围，也要进行主动土压力的计算，利用邻近重要建构筑物桩基础中桩端的分担负载比例、桩长、等效基底附加压力、桩埋深度等数据来进行分析计算。其计算示意如图1 所示。

在桩基础邻近重要建构筑物条件下，其会对基坑的开挖起到超载影响，基坑开挖会产生卸载作用，这项工序会造成围护结构的压力差出现扩大趋势，坑外土层的位移也出现增加幅度，若此时邻近重要建构筑物的桩长足够深，超过了连续墙支护结构的入地深度时，邻近重要建构筑物的荷载就会由地上导入地下，其对于基坑的超载作用就会降低，基坑所遭受的荷载减小，位移就会得到控制，坑外土层的变形趋势也会减慢。但是若桩长并没有达到这么深程度，没有超过基坑结构墙的深度，基坑围护结构的位移就不会受到压制，位移会明显加大，同时坑外土层也会发生变形。

2 基坑工程在邻近重要建构筑物条件下的具体施工

2.1 基坑降水

在进行此项目的研究之前，要明确基坑降水工作会对邻近重要建构筑物产生什么样的影响，当基坑进行开挖后，会对地下水进行疏导，这一工序会造成地下结构出现空缺，进而影响地表的土层，使其发生沉降，而如果邻近的重要建构筑物属于人员较多、楼层较高的大厦或是重要的地标性建筑，这样的沉降会造成十分严重的水平偏移，影响重要建构筑物的安全与稳定，并且水平偏移也会造成建构筑物发生内部结构的挤压，久而久之造成建构筑物内部结构出现断裂，甚至造成坍塌[2]。

针对于这一点，基坑工程在进行施工时，要将地下水在邻近地下的结构支撑能力加以考量，不可盲目进行降水与排水措施。

我们可以建构一个基坑模型，以此来对邻近重要建构筑物条件下基坑降水工程的施工进行分析。

首先，拟定一个大约平面尺寸为（30×40）m2的基坑，基坑开挖深度设定为10m 左右。基坑尺寸为220m×200m×50m，土层上部为粉质粘土，下部为粉细砂，厚度分别是30m 与20m。地下水位在地下2m 处。

其次，此基坑使用的支护结构为地下连续墙支护结构，墙厚8m，深为35m，在0m、地下3m、地下7m 处设置支撑点，支撑板厚度为1.2m，立柱之间间隔6m，桩长40m，桩柱直径为8m。

再次，深基坑施工作业过程中，基于部分高层建筑使用的是装配式剪力墙结构，本次模拟同样将邻近重要建构筑物的框架定为装配式剪力墙结构。在这些前提条件下，建设一个初始地应力场，这也是我们进行该项分析的初始条件，同时将位移定在0 处，将邻近重要建构筑物的自重条件下的沉降以及结构变形进行分析。再将位移归零，进行基坑支护结构的分析判断，并将二者结合。

最后进行降水工作，为了将对邻近重要建构筑物的影响降到最低，降水工作要分三步来进行，当水位降至4m 时，进行第一层支撑的使用，在0m 处进行，同时基坑下挖3m。当水位降至8m 时，进行第二层支撑的使用，在3m 处进行，同时基坑下挖7m。当水位降至11m时，进行第三层支撑桩的使用，在7m 处进行，同时基坑下挖10m。

到这一步，基坑开挖工作已经完毕，地下水降水工作圆满完成，同时基于支撑桩的使用，邻近重要建构筑物的沉降并不会受到影响，极大地实现了双赢局面。

2.2 基坑开挖

基坑开挖同样会对邻近重要建构筑物的沉降造成影响，但其影响不足以与降水相比，但基坑开挖会对周边地层的结构造成破坏，因此基坑开挖不仅会影响基坑土体的沉降，还会影响邻近建筑物，由于基坑在开挖时伴随有支护工程的开展，不同的支护方式会对基坑产生不同的受力影响，在这一点上，邻近建筑物与基坑之间的距离也是影响因素之一。通过相关数据分析可以发现，邻近重要建构筑物距离基坑越近，其受到沉降的影响就越大，具体表现可以通过图2 看出，我们设定邻近重要建构筑物距离基坑的位置为5m、10m、15m、20m、30m。

而随着基坑开挖深度不断加大，基坑周边的地层结构的沉降也会越来越严重，同时沉降的范围也会随着开挖深度的加大而加大，当深度不断增加，邻近重要建构筑物的沉降倾斜会逐渐加重，甚至最终导致建筑物结构破坏，当开挖深度超过10m 后，邻近重要建构筑物的沉降量会加倍增长。

针对这种情况，结合当前基坑开挖的工艺，建议采用先撑后挖的手法来进行。基坑开挖对邻近重要建构筑物造成影响是不可避免的，但是使用适当的施工手段能够将影响降到最低，在当前的基坑工程中，共有三种开挖手法，分别是先挖后撑、先撑后挖、边挖边撑。在这三种中，先撑后挖所造成的影响是最小的，其次是边挖边撑，最后是先挖后撑[3]。

先撑后挖即先进行支护结构的支撑，再进行开挖施工，先在开挖区域的支撑部位进行钢筋绑扎，然后进行支撑置模和支撑混凝土浇筑工艺，这时第一层的支撑工艺已经完毕，开始进行第一层和第二层土方的开挖。当第二层土方开挖结束后，进行第二层的支撑垫层以及支撑置模和支撑混凝土浇筑工艺，当第二层的支撑作业完毕后进行第三层土方的开挖，至此，基坑的开挖工作与支撑工作都已圆满完成，而邻近重要建构筑物的沉降速度和水平偏移度也在最大限度上得到了保全。

2.3 地连墙加内支撑

在基坑工程施工中，为了保障基坑结构的完整性与稳定性，会采用支护工艺来进行结构的保护，地连墙加内支撑是基坑支护工艺中最为常用的一种支护工具，其在基坑工程中的使用同样会给邻近重要建构筑物造成影响[4]。

我们拟定一个基坑结构来进行地连墙支护的影响以及施工，基坑深度为25m 左右，面积为6169m2，地下水位在2.3～3m，土层自上而下为杂填土、粘土、粉质粘土、细砂等共9 层，支护采用的是钢筋混凝土结构。

此基坑中的地连墙加内支撑中混凝土的设计强度为C30，抗渗级别为S10，地连墙的顶标高度为-2.95m，底标高度为-38.9m，地连墙由上至下的整体高度为35.95m，基坑下的地连墙高度为16m。地连墙由四种槽段类型组成，其共形成55 幅，槽段之间使用管柔性接头进行连接，锁口形状为圆形。地连墙的支撑钢筋选用HRB400 级，钢材直径为28cm 或32cm，主筋的保护层为统一尺寸，0.7m 为最佳。同时将地连墙与底板使用钢筋进行连接，钢筋之间使用直螺纹接驳器来进行连通，通过预插埋筋的方式来实行。

同时注意地连墙加内支撑在进行槽段开挖时，要进行注浆管的设置，注浆管的管底在槽段底部的2～5m，注浆时间为支护墙体的混凝土达到70%强度时，注浆管使用的水泥量为2t。

通过这样的地连墙加内支撑以及槽段分层开挖，能够将安全性能大大提升，并且这样的支护方式能够及时将地层结构进行支撑，以免在回填前对邻近重要建构筑物的质量造成不可挽回的影响。

2.4 软土层深基坑变形

深基坑工程在施工时，基于施工环境的因素，对基坑结构及施工质量会造成一定的影响，这种影响在软土层区域中尤为显著，而基坑结构不稳定出现变形，会对邻近重要建构筑物的影响加倍。

深基坑变形可能是由支护结构、坑底土体、坑外土体变形引起的。

其中，支护结构变形会造成坑外的土体出现位移，进而影响邻近重要建构筑物，影响支护结构变形的原因有很多，例如土质、支护材料、支护工艺等。而坑底土体变形主要是坑底的土体出现了弹性隆起或是塑性隆起。坑外土体变形主要是来源于坑外地表沉降，这也是对邻近重要建构筑物影响最大的一种[5]。

因此，在基坑工程施工时，基于邻近重要建构筑物的条件下，施工过程要严格控制坑外的土体变形。通过对数值分析法等计算方法的使用，将坑外土体的变形进行提前预测，亦可以通过对围护墙、内支撑、地面负荷等项目的施工控制来进行。

在基坑工程施工时，将围护墙的刚度与深度进行适量提升，经过相关分析计算，发现围护墙刚度在10E的时候，其缓解沉降能力最佳。当围护墙深度在10～30m 时，对地表沉降的缓解度最优。同时，内支撑的刚度也能影响地表沉降的速度，当内支撑刚度在10K 时，缓解能力最佳，随着刚度不断增加，缓解能力反而呈下降趋势。地面负荷力度与邻近重要建构筑物的沉降呈现良好的线性关系，当地面负荷不断增加时，沉降度也会相应增加。

经过以上几点数据分析，在基坑工程施工时进行相应的调整能够有效解决基坑的变形问题，进而在维护基坑结构的基础上保持邻近重要建构筑物的稳定。

3 结语

综上所述，可以看出邻近重要建构筑物条件下基坑的工程施工确实受到了一定的影响，但基于当前我国城市化建设的脚步，这样的限制不仅不能避免反而会适当增加，因此，基坑工程施工一定要找准相应的工艺方法，在保证邻近重要建构筑物尽量不受到影响的前提下推进基坑工程的施工。通过上文中的研究，希望基坑工程能够找到合适的方法以便工程能够保证施工效率。