基坑施工对周边建筑物的影响及施工控制技术研究

基坑施工对周边建筑物的影响及施工控制技术研究

章敏1，2徐伟1

章敏1，2徐伟1

1，2同济大学土木工程学院上海200012；

2宁波市建设集团股份有限公司浙江宁波315000

摘要：随着城市建设大规模发展和地下空间开发利用的快速推进。在软土地区进行基坑施工对周围环境的影响控制越来越严格，在城市建筑物密集的中心区进行基坑施工，其围护系统控制重点不仅是稳定性和强度问题，而且在于如何保护周边环境，使深基坑开挖和施工对周围环境影响控制在允许范围内。鉴于此，本文对基坑施工控制对周边建筑物影响施工技术问题进行研究。

关键词：基坑施工；环境；建筑物；施工技术

1、基坑施工对周围建筑物的影响及其施工安全影响因素

1.1基坑施工对周围建筑物的影响

在基坑开挖和支护工程中，由于建筑物或构筑物、地下管线及道路等常常紧邻基坑，基坑开挖必将引起周围地基中地下水位和应力场的改变，导致周围地基土体的变形，从而对周围环境产生较大的影响。

基坑施工对周围建筑物的破坏，绝大多数是因为基坑自身发生工程事故而导致的。基坑事故一般表现为支护结构位移过大、基坑塌方或者滑坡、基坑周边的道路开裂或者塌陷、基坑周围的地下管网线路因位移过大而破坏、相邻的周边建筑因不均匀沉降等原因而开裂甚至倒塌等。造成这些事故的主要原因已不再是支护构件的强度破坏，而是因为支护结构的变形过大。

1.2基坑施工安全影响因素

影响深基坑施工安全的因素主要有以下三方面：

（1）设计对深基坑施工安全的影响据统计，由于设计因素造成的深基坑事故比例占到46％，这是因为深基坑工程的设计和自然条件关系密切，设计时如果不能全面地掌握基坑所处地的水文地质、工程地质和气候条件等特点，设计时如果没有考虑车辆振动、多次降雨雪和周边堆载等许多不利条件带来的设计荷载的变化，在深基坑施工过程中如果出现这些不利条件时，就很容易发生突发性安全事故。由此可见，从设计本身出发研究设计参数对深基坑施工安全的影响是十分必要的。

（2）地质条件对深基坑施工安全的影响基坑工程的施工和地质条件密切相关，单独的一个深基坑工程所处的深度、位置和地质条件都不同，例如地下水埋藏条件、土层构造、和土层性质等均不相同，有时甚至会相差巨大。由于地质埋藏条件的复杂性、岩土性质的变化性、水文地质条件的复杂性和不均匀性，往往给深基坑工程的安全施工带来了很大的难度。

（3）施工因素对深基坑施工安全的影响深基坑的安全事故除部分设计错误或考虑不周外，绝大数与施工因素有关。主要表现在施工中任意更改设计方案、各工种工序之间的协调和保护不周、深基坑支护的施工质量差、没有严格遵守施工规程、基坑开挖中没有分层开挖、施工组织设计不合理、土方开挖和支撑施工的施工工序管理不善、对于邻近建筑物的影响施工管理不当和基坑周边不合理的堆载超载等。

2、基坑支护的类型

目前经常采用的主要深基坑支护类型众多。支护体系按其工作机理和材料特性，分为水泥土挡墙体系、排桩和板墙式支护体系以及边坡稳定式三类。水泥土挡墙式的分为深层搅拌水泥土桩、高压旋喷桩。排桩和板墙式分为钢板桩（钢板桩、钢筋混凝土板桩、型钢横挡板）、桩排式（钢管桩、钻孔灌注桩、挖孔灌注桩）、板墙式（现浇地下连续墙、预制装配式地下连续墙）、组合式（SMW工法、高应力区加筋水泥土围护墙）。边坡稳定式分为放坡开挖、土钉墙、喷锚支护。

3、基坑支护施工控制技术措施

土方开挖是一项施工风险比较大的工程，且风险程度是随着开挖的进行而持续增加的。结合制定的土方三阶段开挖方案，为保证开挖成型质量和开挖期间安全，基坑开挖过程中应严格按照制定的施工开挖方案进行，严禁私自更改方案，盲目施工。在土方开挖过程中，除了做好实时监测外，还需要按照如下要求进行过程控制：

（1）基坑各阶段挖土施工必须遵循“开槽设撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则。土方开挖标高控制，按设计开挖方案进行，有内支撑系统的待混凝土构件强度标号达到设计要求后才能开挖。深基坑开挖的同时，边坡支护也要紧随其后同步进行。土体开挖应分段逐层开挖，以防止土体流动，开挖时宜分层均匀，层厚不宜超过1.5米。坑内土体开挖时不得留陡坡，以免基坑内土体滑移而引起工程桩及立柱桩偏位。开挖基坑四周土体时，边开挖边设垫层直至支护桩边；开挖承台基础、电梯井部位时要求分段、间隔开挖土体至设计标高，且边开挖边设垫层及砖模，并做好支撑板带。现场施工人员随时观测挖土深度，基底人工修土不大于30cm。

为加强施工单位对施工现场的管控能力，同一工序的施工作业必须由同一只施工队伍来完成，避免施工工序的衔接不畅，产生工程质量问题和发生责任互相推诿现象。

（2）基坑开挖过程中，应采取措施防止施工机械碰撞工程桩、支护排桩、围梁、水平支撑或扰动基底以下原状土；如发生异常情况，应立即停止挖土，在查清原因和采取措施后方能继续开挖。

（3）为确保工程桩在土方开挖期间避免受损，截桩施工必须穿插在土方施工的全过程中，即按土方施工工艺分层开挖，截桩也必须跟随分段截桩。在挖土施工中，截桩人员必须紧随其后，一旦工程桩暴露出来就要进行先截桩。

工程桩截桩时，由挖机挖去离桩身50cm以外周围的土体，桩身附近剩余土体由人工修除；每挖出1.5米桩身（约为2吨）时，采用人力及空压机配风镐击碎截桩，先剥出桩内钢筋，再用气泵凿穿工程桩并用氧气乙炔割断钢筋。截断的桩体由人工用钢丝绳捆扎好混凝土桩，利用挖土机铲斗配合塔吊将混凝土桩吊出基坑装车外运。凿下的小块用于素混凝土垫层下，大块石随土一起外运。要求最后一节截桩时预留15㎝长度，然后用小锤人力慢慢地修凿到设计标高，以确保桩顶标高高出垫层面5㎝。

（4）基坑挖土施工应做到“五边”施工，即：边挖、边凿、边铺、边浇、边砌，保证基坑土体不长期暴露，确保基坑稳定。

当基坑土方开挖完成后应立即对基坑进行封闭，防止土体水浸和暴露并应及时进行地下结构施工。设置深层土的各项动态侧向位移的监测工作，控制坑内挖土的速率和顺序。

（5）基坑开挖过程中，应注意观察钻孔桩和高压旋喷桩围护体系是否出现渗漏现象，一旦发现应立即进行处理、封堵，避免帷幕渗漏严重造成坑侧的土体流失、形成孔洞、导致坑边的地面沉陷，严重时会导致围护结构坍塌。帷幕封堵主要采用坑内引流结合注浆封堵方式，即对于帷幕渗水量较小，且没有泥沙流出情况，可采用引流方法进行处理；对于渗水点渗流量较大，有泥浆流出、周边地下水位下降严重情况，则适宜采用引流+注浆的方式进行修补。

结论

深基坑施工是现代城市发展和地下空间利用不可避免的技术难题。深基坑周边建筑物距离基坑边缘较近，涉及的情况复杂，控制难度相对较大。基坑开挖中间环节较多，过程中面临的不确定风险因素较多，施工前对关键施工工序制定详细的控制方案，实施过程中严格按照控制要点进行施工过程控制，直接关系到施工的成败。建筑施工单位应重视基坑施工控制，降低其对周边建筑物的影响。

参考文献：

[1]李庆.深基坑施工对周边建筑物沉降影响分析[J].建筑施工.2013（8）：201-206。

[2]白兰地质灾害防治中的变形监测应用探析[J].科技资讯，2012.

[3]孙波，肖龙鸽.深圳地铁并行叠落隧道施工相互影响的数值模拟分析[J].隧道建设2015，35（7）：616-671.

[4]王凯椿.莞惠城际轨道交通工程深基坑施工对临近建筑物的影响与控制研究[J].隧道建设.2014，4（34）：302-309.