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摘要：高层建筑的基础施工主要包括桩基施工和基坑施工，随着城建任务的加大，工程量的增多，施工面临的挑战也逐渐增多。本文作者结合自己的工作经验并加以反思，对高层建筑桩基施工对邻建筑物的影响进行了深入的探讨，具有重要的现实意义。
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关键词：桩基施工；基坑施工；观测点布设；数值分析法
1高层建筑基础施工的桩基施工对相邻建筑的影响
1.1 桩土相互作用变形机理
在建筑施工时，所建的楼层越高，桩基的所要求的承载力也越大，桩土之间的作用变形所产生的影响也会随之加大。桩土作用需要考虑桩和土自身的变形、桩的入土深度、土的时效、桩基负重和建筑工序等因素。桩基上端受到轴向的压强，作用于桩身使其下沉，桩体四围的土与其发生摩擦，产生阻力，相互的阻力会使桩身和周边的土产生变形。
1.2 高层建筑桩基施工的挤土效应和振动影响
桩基施工时，挤土桩周围的土层存在孔隙，在注水时水会进入间隙，并对桩身周边的土层造成冲击，使土壤被迫压向桩体的末端，产生挤压应力。应力与桩体的位移正相关，这就造成了桩身附近的土壤在桩轴线的垂直面内被动移动，并出现土层隆起的现象。挤土效应会导致相邻建筑物的地基上凸，引起筑墙破裂，损毁地上设施和地面管道。
桩基施工时需要进行打桩，对桩基的敲击会引起土层的以及其周围建筑的振动，如果振动频率与建筑或者地层设备的固有频率接近，引起共振，则会造成地基或者墙体产生裂缝，出现建筑坍塌的隐患。
1.3 高层建筑的观测点的布置及测量
在研究高层建筑桩基对邻近建筑物的影响时，首先要针对具体的工程进行实地的地质地貌的勘测，然后合理地布置观测点，确定施工区域内主要的建筑物作为研究对象进行观测。
1.3.1 水平位移监测布置与测量
首先选择水平位移监测基准点，通常要远离变形范围，选择视野开阔的坚固地面，将28mm 的钢筋钉入地面，使用混凝土固定，头部露出2～5mm。监测基准点的范围要包括整个变形的区域，然后通过测量仪器进行水平数据测量和记录，分析水平位移对建筑的影响。
1.3.2 高程控制网布置与测量
基准点与水平监测设置方法相同，并根据现场的情况进行分组布置，形成观测网，钢筋的钉入和加固要避开管路和其他设施，使用仪器测量观测点的相对高度，计算累计沉降量，根据数据判断对研究对象的影响程度，排除隐患。
1.3.3 倾斜监测点布置与测量
倾斜度一般是针对古建筑所做的测量，预防高层建筑对周边的古建筑造成影响。为了不破坏古建筑，一般选择墙面、窗户等通过油漆标记进行布置，通过间接测量的方式来计算倾斜情况。
1.3.4 周边道路管线的测量
道路管线无法通过钉钢筋的方式，这会破坏其结构，因此一般和古建筑一样，采用间接观测的方法。一般在道路的拐弯处，线路的变向处设置测量点，一般分成位移观测和沉降观测两种测量。
1.4 高层建筑桩基对邻近建筑物的影响
1.4.1 对古建筑物的影响
桩基在敲打入土层时会将周围隆起，会对邻近的古建筑产生挤土效应，随着桩基的数量增多，桩基的向下位移的加大，导致古建筑的土层位移加大，由于在施工过程中桩基周围的水压没有分散，应该等压力退去之后再继续施工，不然会造成古建筑的损害。
1.4.2 对道路管线的影响
随着桩基的数量增多，时间越久，对道路的表面沉降影响越大，地表的沉降会影响地下管路的排布和畅通，对于施工周围管路较多或者道路较复杂的情况，应该合理布置打桩的顺序，同时进行间歇式的作业，避免施工时地下管路中的水压对桩基和土层影响。
1.4.3 后期沉降对邻近建筑物的影响
桩基的自身沉降对邻近建筑物的影响与距离成负相关，距离施工的桩基一定的范围之外，建筑物不再受其沉降的影响。因此施工时要将桩基与建筑物的距离进行合理的规划。
2高层建筑基础施工的基坑过程对相邻建筑的影响
2.1 基坑变形机理
在基坑挖掘时，施工的地面相当于是经过了逐渐卸载负重的过程，土层会产生向外向上的位移，产生的力也会传递到基坑的支护设施，载荷在基坑两侧传递，引起了基坑周围的受力不平衡。
2.1.1 底部隆起和沉降
基坑开挖初期，深度较浅时，坑面由于负荷减少，使得土层竖向上升，原有的土层应力状态受到破坏，同时支护设施也会在向上的应力作用下被挤压。开挖后期坑深变大，基坑的周围土层发生塑性变形，基坑底部隆起严重。当开挖的土层地质结构疏松，或者塑性结构多时，使支护设施周围土层向下向内位移，产生地层的沉降。
2.1.2 支护结构位移和变形
施工的支护设施一开始受到土层压力的固定，土层被挖掘，支护设施的内侧压力变小，产生的内外压差作用于支护结构造成位移和变形，支护主体的变形最终会导致土层隆起。
2.2 基坑施工对环境的影响
基坑的施工过程采用的支护设施按照形状可以分为桩式、墙式、柱式和组合式。在施工过程中基坑与土层作用，将载荷传递到支护设施，会对周围环境造成影响，直接或者间接影响相邻的建筑物。
2.2.1 基坑支护施工对环境的影响
桩形和柱形的支护在施工时需要打孔，将设施插入土层并加固。打孔中遇到地质疏松的土壤，由于振动和冲击会使土层结构塌陷，或者出现空洞，引起周边环境和建筑的破坏。加固桩柱注浆的压力和凝固效果不当会对土层造成竖直方向的抬起或者沉降。桩柱的打入也会阻碍周边地下管路的扩充和改道。墙式的支护结构在施工时会对一侧的土层产生拉力，使周围建筑物产生水平的移动。
2.2.2 支护结构失效对环境的影响
支护结构一般会因为强度不达标、基坑施加压力过大导致变形、固定的强度不够、受到过大的倾斜负载、墙体开裂、位移隆起等原因对环境造成危害。一般会使地层沉降塌陷，造成一系列的连锁伤害。
2.3 基坑施工的数值分析方法
研究基坑施工的影响一般采用数值分析的方法。通过将建筑物进行实体的建模，添加约束边界条件，然后导入有限元分析软件进行迭代计算等数值模拟，分析施工对建筑物的影响。由于坑基开挖的建模过程复杂，工程中各设施之间的关联紧密，土层结构和支护结构一般是非线性的关系，因此一般对其分析建模采用三维建模，主要采用有限元分析施工周围建筑物的结构应力，所使用的分析体系采用非线性时变分析。
2.4 基坑施工对邻近建筑物影响的数值模拟分析
针对具体的工程，确定好分析依据和分析方法之后选择合适的建模软件和有限元软件，进行建模。一般需要建立建筑物模型、基坑土层模型和支护设施模型。由于建筑结构复杂，一般采用定性分析的方法，对所有模型进行必要的简化。建筑物的模型需要确定整体的长宽高和需要的梁柱。土层模型需要确定挖掘的面积、深度和建筑物的距离，还要确定土层的地质参数，根据实际的地质结构一般需要分层处理。支护设施的建模则需要确定支护形式。建模完成之后添加边界条件和必要约束，进行网格的划分和计算，最终将计算结构进行分析，并与实际的调研情况进行对比，最终得出基坑施工对邻近建筑物的影响。
3 结语
高层建筑的基础施工主要包括桩基施工和基坑施工，随着城建任务的加大，工程量的增多，施工面临的挑战也逐渐增多。施工过程安排的工序不合理或者施工技术存在缺陷，基础施工产生的沉降、隆起等都会对相邻的建筑物造成一定的影响。通过对施工影响的机理研究，进行必要的测量和分析，及时发现问题，纠正设计施工错误，防患于未然，为高层建筑的稳健施工提供了保障。
参考文献
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[3]张爱英.基坑开挖对邻近建筑物影响的数值模拟分析[D].西安:西安科技大学，2008.
论文作者:吴凯天
论文发表刊物:《防护工程》2017年第21期
论文发表时间:2017/12/21
标签：土层论文; 桩基论文; 基坑论文; 建筑物论文; 位移论文; 高层建筑论文; 结构论文; 《防护工程》2017年第21期论文;