广州轨道交通建设监理有限公司 510010
摘要：本文主要从笔者亲身参与的工程概况及基坑周边环境与基坑周边建筑沉降分析，旨在与同行探讨学习，共同进步。
关键词：深基坑; 沉降; 支护桩
城市市区中进行建筑施工时,建筑物及地下管线密集并紧邻基坑,施工时必须确保居民住宅、地下管线及周边交通干线的安全,因而对基坑开挖和支护方案提出了较为严格的要求。基坑开挖后周边土体处于临空状态,土体中原有应力开始释放,土体将向坑内一侧缓慢滑移,直接影响到周边土体的整体稳定性和支护结构的变形,有时甚至会带来灾难性的影响。由于开挖过程土体受到不同程度的扰动,土体变得松软压缩性增大,进而引起周边建筑物新的沉降。若基坑开挖过程布置有井点降水,因地下水位降低孔隙水压力消散,导致原有土层有效应力增加,进而引起周边建筑物新的沉降。特别是在淤泥类软弱土分布较厚地区,由于土体较软弱流变性强,基坑开挖很容易影响到周边建筑的安全稳定。因此基坑施工过程要同时保证基坑本身和周边建筑物的安全与稳定。支护结构的设计不仅要满足强度控制要求,基坑内外变形也要得到严格控制。基坑开挖的场地地质条件相当复杂,基坑工程是涉及诸如场地环境因素、施工技术因素、岩土性状的力学因素在内的一项系统工程。合理的设计方案既可缩短工期,又可提高工程质量。下面结合工程实例进行具体分析。
1.工程概况及基坑周边环境
办公楼高9层,总建筑面积7922m2(不含地下室),采用框架结构,高38.50m,基坑开挖深度约3.85～7.05m。抗震设防分类为丙类,该工程重要性等级为二级,场地等级为三级,地基等级为二级。基坑大致呈矩形,东西向宽25.50m;南北向长45m,基坑开挖面积约1150m2,基坑周长约140m。场地北侧为5层综合楼,东侧为5层办公楼,南侧为8层住宅楼,西侧为首义路。
现场地势较平坦,地面标高在28.71～29.90m。场地地下水分为上层滞水及砂土层中空隙承压水。第(1)层属中等透水层,含少量上层滞水,受大气降水及地表径流补给;第(2)、(3-1)、(3-2)层属弱透水层,起隔水作用。第(4-1)、(4-2)层属含水层,为空隙承压水。
基坑采用预应力锚杆柔性支护,根据周边环境和支护深度不同进行分区设计,部分区段采用微型钢管桩进行超前支护,因地下水位较深,故设计中不考虑地下水的影响。
2.基坑周边建筑沉降分析
结合工程实践,对基坑周边建筑沉降监测数据进行分析发现,影响基坑周边建筑物沉降诸因素中,距基坑远近、支护桩布置情况、时间效应、压密注浆影响最为明显。以下结合实测数据对其进行具体的分析。
（1）基坑不同距离处建筑物沉降分析
基坑开挖后周边土体出现临空状态,紧靠基坑侧土体将向临空方向缓慢滑移,直接引起土体发生剪切破坏,土体变得松软压缩性增大,地基在原有荷载作用下产生新沉降。距基坑越远土体受扰动程度越轻,土体将保持相对较好的整体稳定性。再者降水井靠近基坑布置,距基坑越近地下水位下降越多,有效应力增加越大,因此紧邻基坑建筑容易产生更大沉降。图2中,A、C测点距基坑7.50m,最大沉降量2.35cm。23、24测点距基坑3.0m,最大沉降量5.13cm,24测点沉降量是C测点的2倍多,可见,距基坑不同距离处建筑物沉降差别很明显。图2可见,距基坑越近沉降增长越快,45～120d内24测点沉降量增加了4.28cm,而A测点沉降量只增加了1.14cm,相对要慢得多。可见距基坑远近是影响周边建筑物沉降的重要因素。
图 2 不同距离处建筑物沉降曲线
（2）时间效应影响周边建筑物沉降分析
沉降监测资料表明,支护墙体和周围软土地层的变形随时间发生变化,具有明显的时效性。图3可见,前45d周边建筑物沉降很缓慢,45～120d沉降明显加快并逐渐达到稳定状态,这主要是基坑开挖时间内还没有立刻影响到周边土体,土体的滑移蠕变和剪切破坏有个滞后期。基坑开挖后土体出现临空状态,土体中的应力开始释放裂隙逐步扩张,之后土体缓慢的发生滑动剪切破坏,这些变化都有个时间过程。C测点前45d沉降量仅为0.68cm,45～120d内沉降量增加了1.67cm,而24测点更为明显,45～120d内沉降量增加了5倍多。由此可见基坑周边建筑物沉降过程具有明显的时效性。
（3）支护桩不同布置周边建筑物沉降分析
支护结构本身是很好的挡土止水屏障,可以确保邻近建筑与周围地下管网的安全使用。支护桩主要起到稳定周边土体作用,有效控制周边土层沉降的关键是合理布置支护桩。工程中,7、8点侧布设的是单排桩,7、8点的最大沉降分别为3.55cm、4.33cm,A、C测点沉降量小增长也较平缓,最大沉降分别为1.80cm、2.35cm。由于A、C点侧布置的是双排桩,周边土体受保护效果比单排桩好,因此引起的沉降比7、8点侧小。图4可见,前30d内7、8测点沉降明显快于A、C测点,主要是开挖阶段双排支护桩保护周边土体效果比单排桩更好。支护桩不同布置周边建筑沉降差别很明显的表现出来。
（4）压密注浆影响周边建筑物沉降分析
为保证支护桩间搭接牢固与防渗严密,本工程进行了桩间压密注浆处理。通过高压喷射,水泥浆液与周边土粒产生一系列物理化学固化反应。经过压密注浆,土体得到固结抗渗性能提高,周边土体的稳定性得到加强。同时,压密注浆的防渗隔水作用,有效地减小了因降水土层中有效应力过多增长而导致的沉降。工程中固化剂采用425#普硅,水灰比为0.6。A、C点侧采用水泥掺入比aw=15%,5、10点侧采用水泥掺入比aw=12%,它们距基坑距离很接近,但沉降量差别较大。图5中,10测点最大沉降量为4.96cm,而A测点最大沉降量仅为1.80cm。图5可见,采用同一水泥掺入比的两组曲线沉降量很接近,表明采用同一水泥掺入比防渗隔水及加固效果大致相同。5、10测点前15d沉降增长很快并达到稳定状态沉降的近50%,而A、C测点要缓慢得多。由此可见,不同的水泥浆液配置对周边建筑物沉降有较大的影响。
结 语；1)基坑开挖过程必然要扰动周边土体,土体的性状及整体稳定性发生变化,直接影响到基坑的稳定,进行合理的基坑支护设计显得尤为重要。2)基坑周边建筑物沉降实测数据收集是很重要的工作,其为合理的基坑支护设计及准确的预测分析周边建筑沉降提供数值依据。3)通过对周边建筑物实测沉降数据分析比较可知,支护桩布置情况、距基坑距离、时间效应、压密注浆是影响基坑周边建筑物沉降的重要因素,基坑支护设计中一定要合理把握,以期达到更好的支护效果。
参考文献；
[1]基坑开挖对邻近建筑物影响的数值分析_周晋
[2]基坑开挖对周围建筑物沉降的影响_李瑞
[3]深基坑开挖对周边建筑物沉降影响的数值模拟分析_吴静
[4]深基坑开挖对临近建筑物影响的数值模拟分析_王春婷
[5]预估深基坑开挖对周边建筑物影响的简化分析方法_王卫东
[6]基坑开挖对近邻建筑物沉降影响的数值模拟_赵延林
论文作者:朱飞龙
论文发表刊物:《基层建设》2016年36期
论文发表时间:2017/3/29
标签：基坑论文; 建筑物论文; 工程论文; 应力论文; 建筑论文; 数值论文; 水泥论文; 《基层建设》2016年36期论文;