深基坑對周邊建筑結(jié)構(gòu)的影響及應(yīng)對措施

杭的平

（山西八建筑集團(tuán)有限公司，山西 太原 030000）

我國社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市建設(shè)迎來了歷史發(fā)展機(jī)遇期，地上空間已被大面積使用，結(jié)果是地幔土地利用率逐漸下降，城市土地資源日趨緊張。在國內(nèi)發(fā)達(dá)城市，大規(guī)模開發(fā)建設(shè)地下空間已成為共識。另外，高層建筑及超高層建筑拔地而起，這使得建筑物的基礎(chǔ)挖掘更深，深基坑空間更大。上面提到的這些深基坑工程基本上都位于城市內(nèi)部，基坑周圍分布著大量的建筑物、地下管線、交通干道以及地鐵隧道等，深基坑施工顯然會對周圍建筑物產(chǎn)生較大的影響。尤其是縣嗲話地鐵建設(shè)，其已經(jīng)將深基坑作業(yè)投置于城市的各個(gè)角落，深基坑建設(shè)面臨著復(fù)雜的內(nèi)外部環(huán)境。研究深基坑施工對于周圍建筑結(jié)構(gòu)的影響，有利于現(xiàn)場工程師有的放矢的控制施工過程及質(zhì)量，能夠有效的避免各類工程事故的發(fā)生，保證各項(xiàng)公共基礎(chǔ)設(shè)施正常運(yùn)轉(zhuǎn)?？梢?，研究深基坑對周邊建筑結(jié)構(gòu)的影響及應(yīng)對措施非常有必要。

1 深基坑對周邊建筑結(jié)構(gòu)的影響分析

從三維視角考慮，建筑物可位于基坑的X、Y、Z三個(gè)方向。其中，X方向表示建筑與深基坑的長邊方向平行，Y表示建筑物與深基坑長邊方向垂直，Z表示建筑物沿著深基坑的豎向方向。

1.1 建筑與深基坑的長邊方向平行時(shí)基底位移規(guī)律

首先分析建筑物與深基坑的長邊方向平行時(shí)基底的運(yùn)移規(guī)律，以圖表示建筑物基底沿著X方向位移的變化。從圖可知，③軸上X方向的位移變化為0，而③軸兩邊基底分別向③靠攏。此現(xiàn)象充分表明了橫向個(gè)架構(gòu)件的壓縮量，支護(hù)結(jié)構(gòu)在基坑土壓力的作用下，逐漸產(chǎn)生了水平方向的位移，長邊結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)角處還會受到短邊支撐作用的影響，兩者共同產(chǎn)生作用，進(jìn)而使得長邊方向的支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)長邊方向位移超過兩邊位移，建筑物整體的變形呈現(xiàn)出弧形。

圖1一工況X方向位移

圖2二工況X方向位移

圖3三工況X方向位移

圖4四工況X方向位移

其次，分析建筑物與深基坑長邊方向垂直時(shí)基底位移規(guī)律。在圖中各種工況情況下，Y向基底位移的變化規(guī)律是，A軸基底Y向位移＞B軸基底Y向位移＞C軸基底Y向位移。出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因是基坑長支護(hù)體系向坑的內(nèi)側(cè)出現(xiàn)了偏移，于是便產(chǎn)生了土體逐漸向坑內(nèi)部涌動的現(xiàn)象。當(dāng)然，此種作用力在Y方向也有分量，這也就建筑物在Y方向發(fā)生位移的原因。

1.2 深基坑分層開挖時(shí)周邊建筑物位移規(guī)律

隨著深基坑開挖深度逐漸增加，各類工況條件下X方向的位移逐漸增加，這源于土體開挖載荷產(chǎn)生的作用，使得整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)向內(nèi)側(cè)傾斜，土體的平衡結(jié)構(gòu)逐漸被打破。土壓力作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)，支護(hù)體系便會出現(xiàn)向基坑內(nèi)側(cè)傾斜的現(xiàn)象，土體隨即也會向內(nèi)部涌動。隨著開挖深度的持續(xù)增加，支護(hù)體系的變形也會逐漸增加?，F(xiàn)場施工表明，土體涌動的方向并不會沿著垂直于基坑長邊的方向，而是呈現(xiàn)出一定的傾斜角度，也就是說，具有水平方向分量。內(nèi)涌動作用的持續(xù)增加，會導(dǎo)致水平變量逐漸增強(qiáng)，于是便出現(xiàn)X方向位移逐漸增加的現(xiàn)象。

1.3 建筑物與基坑長邊方向平行時(shí)基底運(yùn)移規(guī)律

圖充分表明，各種工況下基底都會沿著X方向產(chǎn)生位移。深基坑支柱下，各樁結(jié)構(gòu)都會沿著X方向發(fā)生水平位移。其中，縱坐標(biāo)表示的是建筑物沿著水平方向發(fā)生的位移，X－Y面表示的是支柱下基底的位置。從圖中還可看出，隨著基坑開挖深度的增加，建筑物支柱下沿著基底分別產(chǎn)生了X方向的位移。建筑物產(chǎn)生上述現(xiàn)象的變形，根本原因還在于X方向的位移被約束住了，而橫向力會壓密基坑周圍的土體，嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)反彈現(xiàn)象?？拷组L邊的位置，土體顯然是難以繼續(xù)存在于與對稱軸垂直的位置，在這種情況下建筑物基底便會出現(xiàn)反方向位移。這從圖中可以看出，離對稱軸位置越近，支柱下方基底的水平位移便越小。

2 預(yù)防深基坑對周邊建筑結(jié)構(gòu)影響的應(yīng)對措施

2.1 增大截面加固法

增大截面加固法，也就是在混凝土建筑物的外側(cè)在包裹一層，達(dá)到增加構(gòu)建配筋及截面的目的，能夠有效增加建筑物構(gòu)建的剛度、強(qiáng)度以及穩(wěn)定性。該方法廣泛應(yīng)用于板、梁及柱等的混凝土加固。現(xiàn)場加固施工作業(yè)時(shí)，應(yīng)該根基構(gòu)建實(shí)際破壞情況、受力情況確定雙面、單面及三面。同時(shí)，應(yīng)該兼顧考慮現(xiàn)場施工操作的便捷性。比如，對于梁結(jié)構(gòu)，經(jīng)常在上下側(cè)進(jìn)行加固，中心柱受壓，外面四周進(jìn)行加固，采用單側(cè)或者是雙側(cè)方法對偏心受壓柱進(jìn)行加固。為了能夠使加固后的鋼筋、混凝土正常工作，現(xiàn)場設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)構(gòu)建的要求，適當(dāng)增加截面尺寸。對于加固使用的混凝土，等級應(yīng)該高于C30，且要高于原構(gòu)件混凝土一個(gè)等級。若是構(gòu)建存在缺陷或者是混凝土等級較低時(shí)，此方法則不適用，此時(shí)需要置換掉有缺陷的混凝土，然后在進(jìn)行加固。若是現(xiàn)場加固層比較薄，則需要采用鋼纖維型混凝土?，F(xiàn)場加固時(shí)除了要使用鋼筋外，還需要使用鋼板或者是型鋼。

2.2 換置混凝土加固

換置混凝土加固，主要適用于混凝土構(gòu)件局部有淺顯情況，它與增加截面加固法相同，在實(shí)施置換作業(yè)后混凝土構(gòu)件能夠正常工作。當(dāng)置換的部位是舊混凝土結(jié)構(gòu)，且堅(jiān)實(shí)結(jié)構(gòu)層出漏時(shí)，新澆筑的混凝土就能夠有效滲入原混凝土層中，并隨著水化熱過程，新舊混凝土層逐漸粘合為一體。新舊混凝土結(jié)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)有效粘合，需要依靠粘結(jié)能力較強(qiáng)及滲透性能優(yōu)良的結(jié)構(gòu)界面膠完成，目的是實(shí)現(xiàn)新舊混凝土能夠協(xié)同工作。鑒于此，界面膠在選取時(shí)，應(yīng)該盡量選取質(zhì)量較好的。該法不僅能夠運(yùn)用于新工程返工，也可運(yùn)用于已建成混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)。應(yīng)用置換法對構(gòu)建進(jìn)行修復(fù)時(shí)，需要對構(gòu)建進(jìn)行有效的支撐，也就是現(xiàn)場需要提前卸載荷，然后在實(shí)施加固作業(yè)。若是建筑物構(gòu)建非置換部分強(qiáng)度等級下降，也應(yīng)該實(shí)施置換作業(yè)，用以確保加固后建筑物滿足強(qiáng)度要求。

2.3 外包型鋼加固法

外包型鋼加固法現(xiàn)場使用的鋼材類型主要有兩大類，分別是扁鋼及角鋼，這兩類鋼能夠最大限度的提升構(gòu)建的承載力。現(xiàn)場施工主要有兩大類，分別是無粘結(jié)外包型鋼及有粘結(jié)外包型鋼。其中，有粘結(jié)外包型鋼主要采用的是結(jié)構(gòu)膠，用其將型鋼以及原構(gòu)件有效粘結(jié)起來。無粘結(jié)外包型鋼主要采用的水泥砂漿，現(xiàn)場施工用其將型鋼與原構(gòu)件之間的分析密封起來。該種鋼結(jié)構(gòu)與構(gòu)建之間不能夠有效連接起來，按其受力可劃分為剛度分配，現(xiàn)場施工不能夠視為符合構(gòu)建。外包鋼加固法能夠在不改變原構(gòu)件使用年限的基礎(chǔ)上極大提升構(gòu)建的承載力。在工程允許的情況下，可以同時(shí)使用結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)型鋼及混凝土?，F(xiàn)場施工中，應(yīng)該盡量選擇粘結(jié)外包鋼加固法，這有利于兩類結(jié)構(gòu)之間形成復(fù)合截面構(gòu)建，既可以節(jié)省原材料，也能夠提升建筑物結(jié)構(gòu)的承載力。

3 結(jié)語

隨著我國高層建筑及大型地下工程建設(shè)的快速發(fā)展，深基坑無論是開挖空間，還是開挖深度都在持續(xù)增加。深基坑周圍往往建筑物較多，開挖深度過大顯然會影響周圍建筑物的質(zhì)量及使用壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)工程事故。因此，必須要加強(qiáng)深基坑施工時(shí)周圍土方的支護(hù)。文中從建筑與深基坑的長邊方向平行時(shí)基底位移規(guī)律、基坑分層開挖時(shí)周邊建筑物位移規(guī)律、建筑物與基坑長邊方向平行時(shí)基底運(yùn)移規(guī)律進(jìn)行敘述，然后提出預(yù)防深基坑對周邊建筑結(jié)構(gòu)影響的應(yīng)對措施。旨在為深基坑施工時(shí)保護(hù)周邊建筑物提供一定的理論指導(dǎo)。