基坑施工對(duì)鄰近振沖灌注樁基礎(chǔ)房屋的影響分析

基坑施工對(duì)鄰近振沖灌注樁基礎(chǔ)房屋的影響分析

Summary：基坑施工導(dǎo)致鄰近房屋變形受損甚至傾斜過(guò)大而拆除時(shí)有發(fā)生。由于基坑工程的最終目標(biāo)是在地面下給擬建建筑物地下室修建造出臨時(shí)穩(wěn)定的地下空間，這就需要將臨時(shí)穩(wěn)定的地下空間范圍內(nèi)土體挖出運(yùn)走、地下水位降排到基坑底面以下至少0.5m，因此，對(duì)坑壁土體造成最直接影響的土壓力全部由支護(hù)結(jié)構(gòu)承擔(dān)。理想狀態(tài)下，支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)坑壁土壓力承擔(dān)是零位移的、絕對(duì)剛性的，但實(shí)際工程中支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度總是有限的，即便采取了錨索或內(nèi)支撐等措施，坑壁土體仍然會(huì)產(chǎn)生向坑內(nèi)的位移，只是相對(duì)小了些；基坑工程開(kāi)挖施工過(guò)程中，基坑周邊土體原有的應(yīng)力場(chǎng)將被擾動(dòng)改變，周邊土體將產(chǎn)生局部變形和塑性破壞。故基坑施工總會(huì)引起坑壁土體的側(cè)向位移，從而可能對(duì)基坑鄰近建筑物、管線、道路等產(chǎn)生可見(jiàn)影響，尤其對(duì)基礎(chǔ)埋深較淺的建（構(gòu)）筑物影響最明顯，對(duì)正常穩(wěn)定的樁基礎(chǔ)建筑的影響相對(duì)較弱，而且變形很快就收斂。Keys：基坑施工；振沖灌注樁；錨索；沉降引言隨著城市交通工程的快速發(fā)展，地下空間的開(kāi)發(fā)程度越來(lái)越高，基坑工程向超深、超大型方向發(fā)展，深基坑工程周邊環(huán)境也愈發(fā)復(fù)雜。深基坑開(kāi)挖會(huì)破壞原始地應(yīng)力平衡，導(dǎo)致周圍土體發(fā)生變形，從而給周邊既有建構(gòu)筑物帶來(lái)附加變形，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，比如道路開(kāi)裂、房屋不均勻沉降、高架橋墩傾斜等。因此，城市建筑密集區(qū)域的深基坑施工需要重點(diǎn)關(guān)注基坑開(kāi)挖對(duì)周邊環(huán)境的影響。1基坑施工影響分析該基坑工程位于四川省某市，基坑深度為10m。支護(hù)形式為排樁支護(hù)，在鄰近振沖灌注樁基礎(chǔ)房屋這側(cè)基坑增加2道錨索。第1道錨索在自然地面以下4.0m處，長(zhǎng)度23.5m；第2道錨索在自然地面以下6.5m處，長(zhǎng)度20m。錨索與水平面的夾角為25°，降水方式為管井降水。經(jīng)查閱原房屋修建時(shí)期的地勘報(bào)告，原房屋場(chǎng)地土層由上至下分別為：新近回填的雜填土，第四系全新統(tǒng)沖洪積粉質(zhì)黏土、粉土、細(xì)砂、卵石土?？辈炱陂g正值枯水期，測(cè)得的靜止地下水位埋深為5.7～7.2m，水量及水位變化主要受季節(jié)控制，水位年變幅一般為1.0～1.5m。2評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)及影響分析2.1評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)《城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護(hù)技術(shù)規(guī)范》(CJJ/T202—2013)等相關(guān)規(guī)范要求，確定安全控制標(biāo)準(zhǔn)量化指標(biāo)為:①隧道(外邊線)兩側(cè)5m范圍內(nèi)不得進(jìn)行任何工程施工;②隧道結(jié)構(gòu)水平位移預(yù)警值為10mm、控制值為20mm;③隧道結(jié)構(gòu)豎向位移預(yù)警值為10mm、控制值為20mm;④隧道徑向收斂預(yù)警值為10mm、控制值為20mm;⑤由于降水、維護(hù)樁施工等施工因素而引起的隧道外壁附加荷載≤20kPa。2.2基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)介紹及施工步驟基坑采用明挖法施工，長(zhǎng)度約50m、寬46.1m、開(kāi)挖深度約10m。根據(jù)基坑深度、周邊環(huán)境及管線情況，基坑安全等級(jí)為一級(jí)，基坑變形控制保護(hù)均為一級(jí)?；邮┕r(shí)某高架橋需保持現(xiàn)狀不拆除，深基坑工程距離8號(hào)橋墩承臺(tái)較近，約1.9m，為減少基坑開(kāi)挖對(duì)橋墩的影響，對(duì)橋梁承臺(tái)外側(cè)3m區(qū)域進(jìn)行土體加固，加固采用三重管旋噴樁，加固深度從地表至基坑下11m?；訃o(hù)結(jié)構(gòu)采用三道內(nèi)支撐，第一道為混凝土支撐，第二、三道為鋼支撐。為控制墻體水平位移，鋼支撐設(shè)有復(fù)加預(yù)應(yīng)力的裝置，在第三道支撐施工完成后對(duì)鋼支撐從下往上復(fù)加預(yù)應(yīng)力，預(yù)加軸力為設(shè)計(jì)軸力的60%~70%。因此，將基坑施工過(guò)程按時(shí)間先后順序分為以下4個(gè)施工節(jié)點(diǎn)：1）完成第一道混凝土支撐（2019年11月18日）；2）施工完成第二道支撐（2019年12月9日）；3）施工完成第三道支撐（2020年1月9日）；4）開(kāi)挖土體至坑底（2020年1月19日）。2.3模型幾何尺寸及邊界條件所建基坑模型寬度與實(shí)際寬度比例1∶2，設(shè)定開(kāi)挖深度7m、支護(hù)墻高度14m、支護(hù)墻寬0.6m、插入比1∶1。為減小邊界效應(yīng)影響所造成的誤差，整體模型尺寸取60m×50m×10m。模型底部采用固定約束，模型左右向(x向)約束y向的位移，模型縱向(y向)視為軸對(duì)稱模型，故y向的邊界條件取軸對(duì)稱條件約束，模型表面不限制自由度。單樁基礎(chǔ)樁徑1.5m，樁長(zhǎng)25m(依托工程樁長(zhǎng)為50m，同時(shí)基坑開(kāi)挖施工對(duì)樁基的主要影響范圍遠(yuǎn)小于20m，故減小樁長(zhǎng)進(jìn)行研究)，樁基距圍護(hù)墻2m，樁頂擬為自由端。2.4深基坑周邊環(huán)境考慮基坑及周邊環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，為了方便分析，對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行了以下幾點(diǎn)簡(jiǎn)化：1)假設(shè)基坑內(nèi)外的土層為均質(zhì)、水平狀分布；2)根據(jù)剛度等效原理將圍護(hù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)，并采用線彈性模型；3)立柱、鋼支撐、樁基采用線彈性模型；4)數(shù)值模擬分析不考慮地連墻施工及坑底加固施工對(duì)土體的擾動(dòng)；5)土體采用修正Mohr-Coulomb本構(gòu)模型模擬，不考慮巖土體和圍護(hù)結(jié)構(gòu)在荷載作用下的錯(cuò)動(dòng)；6）由于開(kāi)挖施工過(guò)程時(shí)間較短，且開(kāi)挖影響范圍內(nèi)以淤泥質(zhì)黏土及粉質(zhì)黏土居多，其滲透性較差，模擬過(guò)程中不考慮排水固結(jié)的作用。3振沖灌注樁的施工質(zhì)量鄰近基坑的4#樓為6層砌體結(jié)構(gòu)，于2010年8月開(kāi)工，主體結(jié)構(gòu)于2011年1月竣工。主要開(kāi)間尺寸為3.0m、3.7m等，主要進(jìn)深尺寸為3.9m、4.5m等，總長(zhǎng)度為31.04m，總寬度為10.44m；層高均為3.0m，底層室內(nèi)外高差為1.0m，房屋總高為19.0m（室外地坪至屋蓋板板頂標(biāo)高）。房屋外墻到基坑邊的距離為14.3～22.0m，房屋基礎(chǔ)采用振沖灌注樁，樁按川03G315圖集，選用ZG350B型樁，均為復(fù)打樁；要求單樁承載力極限值不小于1140kN；樁身局部配筋長(zhǎng)度為承臺(tái)底面標(biāo)高下5.0m，螺旋箍筋為φ6.5@250；承臺(tái)梁截面尺寸為700mm×450mm、700mm×500mm、700mm×550mm；承臺(tái)梁及樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C25。持力層為中密卵石層，要求單樁承載力極限值不小于1140kN。查閱該圖集可知，該振沖灌注樁的直徑為350mm，帶外徑略大于350mm的預(yù)制樁尖，套管套在預(yù)制樁尖上采用振動(dòng)錘沉管到中密卵石層，然后停止振動(dòng)，向套管內(nèi)澆混凝土，邊振動(dòng)邊緩慢抽拔套管。4結(jié)論針對(duì)某非對(duì)稱超深基坑工程復(fù)雜的地質(zhì)及周邊環(huán)境條件，采取有限元分析手段，對(duì)非對(duì)稱超深基坑開(kāi)挖引起的基坑土體、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、鄰近擋墻以及建筑的變形影響進(jìn)行分析，研究不同土方開(kāi)挖順序?qū)Ψ菍?duì)稱基坑變形控制效果的影響，并有針對(duì)性地提出施工控制措施，可得到以下主要結(jié)論：（１）結(jié)合場(chǎng)地地質(zhì)、基坑開(kāi)挖深度及周邊環(huán)境引起的非對(duì)稱特點(diǎn)，應(yīng)有針對(duì)性采取非對(duì)稱支護(hù)體系，增強(qiáng)開(kāi)挖深度和荷載較大一側(cè)的支護(hù)體系剛度，從而有利地協(xié)調(diào)和控制非對(duì)稱基坑的變形。（２）在非對(duì)稱基坑土方施工過(guò)程中，土方開(kāi)挖順序的優(yōu)化，即先開(kāi)挖地勢(shì)較低側(cè)的土方，預(yù)留地勢(shì)較高側(cè)的土方，最后再開(kāi)挖地勢(shì)較高一側(cè)土方，可有效緩解基坑變形的不對(duì)稱性，有效保障基坑周邊環(huán)境的安全。結(jié)束語(yǔ)(1)隨著基坑開(kāi)挖深度不斷增大，圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平變形逐漸增大，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的最大水平變形為15.8mm，未超過(guò)控制值±30mm，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定；圍護(hù)結(jié)構(gòu)沿深度方向的水平變形曲線呈現(xiàn)先增大后減小的形態(tài)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平變形形態(tài)與基坑開(kāi)挖深度及支撐結(jié)構(gòu)有關(guān)。(2)橋墩承臺(tái)沉降規(guī)律大致相同，承臺(tái)沉降量最大值為1.5mm，未超過(guò)報(bào)警值；橋墩傾斜率為1.25‰，未超過(guò)控制值±2‰，結(jié)構(gòu)處于安全可控狀態(tài)。Reference[1]陸子毅.鄰近高架橋及河堤的軟土深基坑支護(hù)技術(shù)研究[D].安徽理工大學(xué),2020.[2]陳衛(wèi)林,劉興旺,陳東,陳成.復(fù)雜地層條件下鄰近地鐵超深基坑關(guān)鍵技術(shù)[J].四川建筑科學(xué)研究,2020,46(S1):41-