浅谈深基坑开挖的影响及措施.doc

1、浅谈深基坑开挖的影响及措施摘要：随着我国经济的飞速发展，城市化进程也实现了跨越式发展，越来越多的深基坑工程出现在市区里。深基坑的开挖不可避免地对地面建筑物、附近管线、桥梁桩基础、地铁隧道产生影响及采取的应对措施。本文主要根据作者从事广州市西江引水工程深基坑施工管理工作经验，简要论述了深基坑开挖对上述结构物的影响和对策。 关键词：深基坑、地面建筑物、附近管线、桥梁桩基础、地铁隧道 中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号： 随着我国城市化进程的快速推进，带动了对城市地下空间的开发，大规模的地下工程不断出现，其中深基坑工程属于典型的代表。广州市西江引水工程并排敷设两条 DN3600 的

2、 PCCP 管或单条 DN4800 的钢管，大部分采用明挖深基坑敷设管道的施工方案，开挖深度普通在 6-8 米。此类深基坑工程主要包括基坑支护体系的设计与施工和土方开挖，是一项综合性很强的系统工程。深基坑开挖的同时，不可避免地会对地面建筑物、附近管线、桥梁桩基础、地铁隧道产生影响。虽然深基坑开挖对邻近结构物的影响已引起工程界的普遍关注，但对目前的重视程度还不够。一、影响地面建筑物 大家都知道，深基坑开挖是一项非常复杂的系统工程，在支护加固和降水不当的情况下，常会因边缘地面沉降量超出设计值而危及周围各种构筑物的正常使用。深基坑开挖施工对周边建筑物可能造成严重的破坏，地面建筑物因深基坑开挖施工会造

3、成开裂、倾斜，甚至倒塌。 因此在深基坑开挖施工时必须采取一定的施工措施和支护措施，才能防止在深基坑开挖施工时对地面建筑物的危害。 从施工工艺上主要是基坑开挖和基坑降水两方面。首先基坑开挖施工应采取分步开挖、分步支护的方法，按设计要求进行开挖。开挖完毕后，采用小型机具进行切削清坡，以保证坡面平整并达到设计坡度。其次基坑降水需根据工程地质勘查资料，基坑开挖深度范围内各土层均属于一定含水率的饱和淤泥质土。从渗透系数上看，含水率较大的土层水平方向渗透系数要比铅直方向渗透系数大得多，若按常规施工方法即仅在井管末端设置滤管，则仅能抽取局部土层内水平向渗透水。因此根据这一特性，滤管由原来在井管末端部设置一段

4、改成整根井管多段设置，以便最大限度地将各土层内渗透水抽吸出来。 深基坑工程需要采取一定的支护措施，常见的支护措施主要有悬臂式支护结构、锚杆挡墙支护结构、地下连续墙支护结构三种。悬臂式挡土结构的使用是在现场不允许基坑维持其天然坡度的情况下，用于保持基坑开挖稳定的构筑物，悬臂式挡土结构可以是地下连续墙、木桩、钢筋混凝土桩、钢板桩等。锚杆式挡土墙指的是由钢筋混凝土板和锚杆组成，依靠锚固在岩土层内的锚杆的水平拉力以承受土体侧压力的挡土墙。为便于立柱和挡板安装，大多采用竖直墙面。每根立柱视其高布置几根锚杆，锚杆的位置应尽量使立柱受弯分布均匀。并使锚杆长度尽可能短。锚孔口与墙面间一段锚杆采用沥青包扎防锈。

5、挡墙分级设置时，每级高度不大于一定高度，两级之间留有足够的施工平台，以利施工操作和安全。地下连续墙施工震动小、噪声低，墙体刚度大，防渗性能好，对周围地基无扰动，可以组成具有很大承载力的任意多边形连续墙代替桩基础、沉井基础或沉箱基础。故西江引水工程施工在近距房屋时多采用地下连续墙施工方案，其余空旷地方多采用钢析桩支护。 二、影响附近管线 西江引水工程深基坑工程部分经过村庄和市区，不可避免地对周围地下管线产生影响。对于深基坑范围内的管线一般进行迁改，但对临近的平行管线主要采取原地保护的方案，所以研究保护措施尤其重要。深基坑开挖对邻近管线影响的本质内因在于开挖造成的土体位移，土体位移作用在管线上，不

6、仅使管线其产生附加应力，而且发生不均匀沉降。当附加应力较大，超过了材料的抗拉强度时，管线将发生断裂从而丧失工作能力。管线产生的不均匀沉降将使接头转角过大，当其超过接头转角限值时，将不能保持封闭状态而发生泄漏造成管线损坏。由于之前计算理论还不够成熟，深基坑开挖对周围地下管线的影响不能准确的计算，故本文主要介绍深基坑开挖对附近管线影响的计算处理方法。 由于深基坑开挖会引起土体位移，国内外不少学者对此进行了研究，但大多数都是针对垂直于围护结构方向的地表沉降分析。管线埋置在地表下一定深度处，多数情况管线与基坑边平行，因此必须对与基坑边平行的纵向方向的土体位移分布性状进行研究。分析土体的变形规律是为了从

7、总体上把握邻近基坑管线的变形性状和规律，对于了解管线和土体相互作用系，分析管线受力提供依据和参数。为了对沿基坑纵向土体位移及管线力学性状进行研究，需要建立考虑基坑开挖、围护结构以及土体和管线相互作用的三维耦合分析模型，同时还应考虑材料的本构关系和相关的参数。 三、影响桥梁桩基础 国内不少专家学者就深基坑工程对周围结构影响问题开展了研究。主要包括维护结构的变形与内力及其对邻近设施及建筑物的影响，他们主要探讨了基坑开挖对地上建筑物、浅基础结构和地下管网的影响，但对城市桥梁桩基础等深基础结构影响的研究较少。西江引水工程管线经过几座大型的快速立交，由于城市立交桥梁是一座城市的交通枢纽，承担着一座城市的

8、大动脉，因此城市桥梁桩基础对于城市来讲起着至关重要的作用，因此本文主要从桩身负摩擦、不平衡水平力和附加沉降三方面的影响进行探讨。 基坑开挖随着深度的增加，桥桩周围土体产生了沉降，土体与桥桩之间产生了负摩擦，并在桥桩中产生附加轴力，负摩擦力的最大值和附加轴力的最大值均与基坑外桩同土体最大沉降呈线性关系。因此，在基坑开挖过程中，桥桩承载力除损失了在沉降土体范围内的侧摩阻力，也因附加轴力的存在有所降低。同时随着桩周土体水平位移的不断发展，桥桩受到的附加侧压力不断增大，这种附加应力也会造成作用在桩上的不平衡水平力。此种不平衡水平力除增大桥桩的水平应力外，还可能引起桥桩的水平位移或变形，进而降低桥桩的垂

9、直度，产生偏心矩，降低桥桩的承载力。若桥桩周围土体发生沉降，桥桩将会产生附加沉降，桥桩的沉降随着桥桩到基坑的距离的增大而减小，这与靠近基坑处的土体变形较大而远离基坑处的土体变形较小的规律相一致。 四、影响地铁隧道 基坑开挖的过程就是基坑卸荷的过程，由于卸荷而引起坑底土体产生向上的隆起、基坑围护结构侧向变形以及坑周地层的移动,从而导致地面沉降及坑外地铁隧道的变形。通过基坑不分区整体开挖和分区开挖的分析可知,由于基坑开挖面积大,地铁隧道距离基坑近,使得基坑不分区整体开挖对上行线隧道产生较大的影响。如果不采取一定的开挖施工措施,很难满足地铁隧道的保护要求。 基坑开挖引起地铁隧道的变形主要是由深大基坑

10、坑底隆起和基坑挡墙变形所引起,并与基坑卸荷量的大小和卸荷时间的长短有关。因此可将大面积卸荷区域划分为若干个独立的卸荷区域,分阶段、分时段进行开挖卸荷。先开挖离地铁远的基坑部分,通过及时回筑压载, 控制和稳定坑底隆起对地铁的沉降变形影响后,再开挖紧邻地铁隧道的基坑部分,并采取措施严格控制基坑开挖引起的围护结构侧向变形。这样可以较好地减小深大基坑开挖对紧邻地铁隧道的影响,达到基坑变形控制和地铁隧道保护的目的。对于紧邻地铁隧道的深大基坑,采用分区开挖的施工措施能较好地控制基坑卸荷引起的地铁隧道变形。 五、结束语：以上就是本人从事西江引水工程深基坑施工管理的经验之谈，仅供各位同行们参考。由于各工程的地质环境和现场条件有所差别，在每个深基坑开挖工程设计和施工方案的制定中，应因地制宜而不是可生搬硬套。 参考文献 1魏琅， 高层建筑深基坑边坡支护的主要问题与对策 ，工程地质学报，1994 2张蔷， 高层建筑深基坑边坡支护结构综述 ，华北水利水电学院学报，1998 3唐孟雄，赵锡宏， 深基坑周围地表任意点移动变形计算及应用 ，同济大学学报(自然科学版)，1996 4张庆贺，朱合华，庄荣， 地铁与轻轨 ，人民交通出版社，2006