圆形软土深基坑开挖对邻近建筑物的影响分析

发表时间:2020/6/12   来源:《基层建设》2020年第5期   作者:彭觉明
[导读] 摘要:建筑基坑开挖时受到的影响因素较多,并且对周围造成的影响较大,尤其是在基坑所处区域软土时,开挖后造成的影响会更大。
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        摘要:建筑基坑开挖时受到的影响因素较多,并且对周围造成的影响较大,尤其是在基坑所处区域软土时,开挖后造成的影响会更大。对于圆形软土深基坑,因地质条件因素直接影响基坑变形控制的难度,而在基坑周围环境复杂及邻近建筑数量较多时,更是需要对基坑变形进行有效的控制,避免对周围区域及邻近建筑造成严重影响。因此,在进行圆形软土深基坑开挖时,施工单位必须要充分考虑基坑周围的具体情况,然后制定相应的施工方案,在减少对周围环境影响的基础上完成基坑的施工,从而确保施工的安全性。本文针对圆形软土深基坑开挖的实际情况,探讨其对邻近建筑的影响。
        关键词:圆形软土深基坑;邻近建筑;影响
        基坑是建筑施工中为方便基础施工而开挖提供的空间,也就是在基础设计位置按基底标高和基础平面尺寸所开挖的土坑。基坑开挖前通常需要对地质水文情况进行了解,结合工程所在地附近建筑物情况决定具体的开挖方案,并且需要在施工时做好防排水工作。目前大多数基坑周边的邻近建筑通常较多,坑外土体的水平位移和竖向位移均会导致建筑物发生变形,影响邻近建筑的稳定性和安全性,尤其是邻近建筑为高层建筑时,深基坑开挖时将造成更明显的影响,需要提前采取有效的应对措施。因此,加强对圆形软土深基坑开挖对邻近建筑物的影响研究显得尤为重要。
        1.工程概况
        1.1项目情况
        某企业货物堆放区域的地基出现失稳破坏,导致货物下沉并被埋入深厚软土中。通过对货物存放区域的勘察,发现货物的最大下沉深度达到25米左右,其中最大的深度达到27米。给予企业的正常运行要求,该企业决定对货物下沉区域进行开挖,然后进行货物的打捞以避免企业的正常运行受到影响。
        根据对货物下沉区域的勘察,发现下沉区域的东面临近企业的生产线,西面连接未下沉的货物存放仓库,南面为厂房,北面与厂区电气室及设备维修间相邻,下沉区域周围的环境相对复杂,实际施工需要考虑多方面的因素影响。基于下沉区域的实际情况,为方便对货物的打捞及转运,实际施工中规避了内支撑布置形式,以货物下沉区域的分布情况为准,将圆形加方形作为基坑平面布置的具体方案。实际施工设计的内支撑体系采用钢筋混凝土筒形内衬完成,以此让圆拱效应能更好地发挥,而基坑外侧的水土压力则以筒形内衬结构的抗压性能予以抵抗。同时,因西面的货物下沉深度较浅,大致处于10米以内,因此以方形作为该片区域的开挖形状,且实际开挖深度相对较小。
        实际施工中,首先完成对深度较小方形区域的开挖,完成开挖后及时将下沉的货物捞起,然后对方形区域进行回填处理,并在之后完成方形区域与圆形区域交接处围护桩的施工,以此让圆形筒体内衬处于完全闭合的状态,避免后续出现筒形内衬结构各处不均匀受力的情况而导致基坑出现变形,确保后续施工的顺利开展。
        1.2地质及水文
        下沉区域为滨岸相沉积地貌,区域内的地层厚度相对较为均匀。通过测定发现,表层填土的含水量相对较低,但其下淤泥及淤泥质土层的覆盖厚度较大,且软土层的含水量在75%以上,而货物区域下沉的主要原因则是该层软土的存在导致地面的抗压能力较差。区域内水文勘察后,发现地下水以承压水和上部滞水为主,其中上部滞水大部分处于填土层中,而承压水则主要处于深层的卵石及砂砾层。
        1.3基坑支护方案
        根据工程的实际情况,在区域内地质和水文条件的基础上,结合基坑周边环境极其开挖深度等因素综合分析,实际施工中采用品字形双排钻孔灌注桩完成对基坑的支护。实际施工时将内圈的有效桩长控制在50米,外圈的有效桩长在控制在60.8米及以上,以进入强风化岩2米控制,让内外圈的灌注桩保持较差排列的形式。使用6排高压旋喷桩在外侧桩间隙制作止水止泥帷幕,并将其宽度控制在2300毫米左右,桩的有效长度为63米,以此防止桩间流土及渗水的情况发生。实际施工中,考虑到围护结构的位移控制问题,施工时使用了双重管高压喷旋桩对基坑底部的被动区进行了加固处理,其实际高度超过6米且宽度达到10米以上。

对于钢筋混凝土筒形内衬,实际施工时从上到下设置有8道内衬,其中内衬总长超过21米时,以每段内衬3米进行施工,未达到21米时则按照每段2米进行施工,内衬的厚度则处于0.8~2.0米范围内,且施工时内衬墙的施工紧贴于围护桩的施工。
        2.基坑及其周围建筑物变形性状
        2.1围护桩的水平位移
        根据本工程施工中的实际情况,基坑东侧的深层水平位移观测点观测效果较好,能更好地为圆形基坑在不对称施工下发生变形的规律总结提供相应依据。根据实际观测结果,在开挖的初期,基坑相对较浅,这时围护桩发生变形的位置通常处于中上部分,深度较大的地方出现的变形情况并不明显。同时,在基坑开挖深度不断增加的过程中,围护桩最大水平位移出现的区域会逐渐向下移动,且普遍位于基坑开挖面的周围,总结后可知围护结构水平位移的最大值主要出现在1倍开挖深度的区域内。
        2.2周围地表沉降
        考虑到不同方向上的基坑周围环境差异,实际开挖过程中本工程分别在基坑的东西南北四个方向设置了1个剖面用于监测地表的沉降情况,以此为基坑开挖后周围土体变形情况的研究提供依据。根据实际监测结果,发现距离基坑0.75~1.5倍开挖深度的区域内是基坑周围地表沉降数值最大的地方,本研究中的基坑形状为圆形,在其它形状的基坑中可能会出现不同的数值,主要是因为主沉降槽与常规基坑变形相比会有差异,且主沉降槽对周围区域的影响明显更大。深入研究可发现,在基坑为圆形时,其变形控制相对于常规形状的基坑难度明显上升,需要在实际施工中进行综合分析并提前制定有效的控制措施。
        2.3建筑物沉降
        由于基坑的周围均存在建筑物,且直接关系到企业的正常生产,因此在实际施工中对周围建筑物进行了全面的监测,设置多个监测点以完成监测工作。根据监测结果,基坑周围建筑在使用桩基础的情况下仍然受到影响,建筑物均在施工期间出现了明显的沉降,其中最大的沉降量达到19毫米左右。少数区域的立柱有上浮的情况,这可能是因为局部区域内的土层相互挤压所致。同时,施工中发现基坑开挖对其周围建筑物的影响较大,发生沉降的位置以基坑外0.75~1.5倍深度位置为主,并且在2~3倍开挖深度区域外的建筑物也有一定程度的下沉情况,说明在实际施工中圆形深基坑对周围造成的影响范围较大,但相对而言控制难度相对较低。
        3结语
        深基坑开挖需要考虑的因素较多,其中尤其是要重视对周围建筑物的影响,需要提前制定有效的处理方案,确保在开挖过程中出现各种情况时能及时处理,避免因周围建筑受到影响而引发安全事故。同时,圆形基坑的开挖与其它形状的基坑开挖对周围建筑物的影响存在一定差异,实际施工中需要结合实际情况对基坑的形状进行合理选择,以此确保施工能顺利完成。
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