浅谈深基坑土方开挖对基坑的影响

高添、操永涛、付显铭、曾庆强、饶建

摘要：近年来，随着社会经济的发展城市化进程的加快，我国城市化建设日新月异。高层、超高层建筑、城市轨道交通以及大型地下公共设施等迅速崛起，同时带来了城市建筑用地愈发紧张。为了充分利用空间，缓解城市用地不足，现代化城市采用了向高空和地下发展的策略，高层、超高层建筑越来越多，大型深基坑技术也被越来越多地运用。但随之而来的土方开挖风险越来越高，本文就土方开挖对深基坑的影响进行浅析。

关键词：土方开挖、深基坑、土方工程

一、深基坑工程的含义及特点

1、深基坑的含义及其特点

1.1深基坑的含义

深基坑是指开挖深度超过5米（包含5米）；地下室在三层或者三层以上；开挖深度没有超过5米，但是其地址条件、地下管线和周围环境较复杂的工程

1.2深基坑工程的特点

1、技术复杂

基坑荷载、地层性质、计算模型、人为活动造成的各种不确定性。基坑工程中围护桩、地基加固、地下水处理均有隐蔽性，使得基坑工程通常具一定大风险周围环境复杂。

2、区域性强

不同地区、同一城市不同区域，由于工程地质和水文地质条件的差异，必须充分重视当地的工程经验与地质条件，进行基坑围护体系的设计与施工。

3、综合性强

基坑工程涉及土力学中的稳定、变形、渗流三个基本课题，需要综合处理，不同条件的基坑侧重点不同。基坑围护设计还需要结构设计知识。

4、受周边环境约束

基坑抽取地下水、开挖土方，势必引起周边地层水位和应力场的变化，使周边土体发生变形，继而影响周边建筑物、地下管线等。基坑工程既要保证基坑自身安全，还要保证周围环境的安全。

5、受施工工况约束

基坑围护结构的设计必须与施工工况紧密结合，必须保证围护结构在施工全过程各工况条件下的安全。

6、受工程造价约束

基坑多为临时工程，在保证安全的前提下，应节约造价，方便施工，缩短工期。

二、深基坑工程开挖对周边影响

2.1造成周围建筑物的倾斜

深基坑的开挖会使周围建筑物发生倾斜。在深基坑开挖过程中，破坏了周围建筑物的基础，进而影响建筑物上方的受力情况，使之发生倾斜变形。在施工中减少深基坑的开挖对周围建筑的影响，要对其进行检测，其检测的原理与连续墙顶竖向位移检测一样。对于建筑物倾斜的监测可以选择测水平距离法、几何水准法或测水平角法进行测量，可以通过测定建筑顶部到底部固定点的倾斜方向、倾斜度及倾斜变化速率来得出相关数据参数。在实际工程施工过程中，由于受到多方面因素的限制，一般选择几何水准法对建（构）筑物倾斜情况进行测量。

2.2造成周围建筑物沉降

基坑开挖引起的变形和邻近建筑物的变形是相互作用、相互影响的，基坑变形过大时会损害建筑物，而建筑物损害过大时又会影响周围土体的应力状态。最早是Terzaghi发现基坑围护结构后地面位移与周围构筑物发生破坏之间的关系，提出了最大容许沉降的差异。我国许多学者也对基坑开挖过程中邻近建筑物所受的影响进行了研究，比如王素霞[1]等 应用数值模拟的方法，通过考虑上部结构基础与岩体的共同作用，研究了建筑位移和内力受基坑开挖影响的规律。张亚奎[2]应用数值模拟分析了各种支护情况对坑外地层沉降的影响，总结了其发展变化的规律。由此可见，深基坑开挖对周围建筑物的影响备受关注，基坑开挖会造成周围土体变形，地应力发生改变，土体产生位移，使得支护结构变形，基坑底部隆起，围护结构外的地表沉降，基坑的降水也会使得土体固结，导致周围建筑物发生不均匀变形、倾斜、裂缝甚至倒塌等。

2.3对周边地下管线的影响

深基坑开挖过程中，一般会采用几何水准观测法对周围地下管线进行监测。但是，在实际过程中，由于勘察不利，施工人员并不了解地下管线的埋深、接头位置、平面布置等情况，在施工过程中并没有合理的处理周围建筑的地下管线，对周围建筑物带来影响。所以，在深基坑进行开挖过程中，加大勘察力度并设置管线监测点，对于直径大于300mm的煤气、自来水等刚性管线，或者直埋的通信、电力等柔性管线，都可以借助包裹法来进行测量，对于无法设立直接监测点的，可以将抱箍式间接监测点布置于管线上方即可。

2.4对周围地下水的影响

深基坑开挖过程中，如果在地下水位较浅的区域，就会进行大面积的地下降水，如果没有按照相关规定进行降水，深基坑的开挖会对周围建筑带来不利影响，当发生基坑管涌等现象时，也会严重的影响周围建筑物。深基坑在开挖的时候容易使地表产生沉降问题，从而使得邻近建筑物发生沉降开裂。这种沉降位移的产生大多数与地表水的含水量有关，如果地表水的含水量降低的话，沉降范围一般而言会比较大。这种沉降位移也同护坡的变形有关，一旦护坡发生变形，在深基坑的附近就会发现沉降位移。当基坑发生位移的时候，严重的话还会产生地下的承压水受压力而向上喷涌的现象产生，由此更会使得基土开裂，避免对周围建筑物的影响因此为了确保地下水维持在一个合理的范围内，并处于可控制的范围内，则需要对基坑潜水水位进行动态监测，从而更好的了解和掌握基坑降水深度、隔水性能，避免对周围建筑物的影响。从对基坑水位的监测发现，随着土石方开挖的深度不断加深，水位的下降也随着下降，同时也有个别地方存在相对稳定的状态。

2.5对道路路面的影响
　　基坑的开挖可能会导致路面结构各层内应力释放，打破原有的平衡，这样支护结构后方的土体就会产生位移，从而带动路面结构向基坑方向移动，导致路面薄弱部位的应力集中而产生裂缝。裂缝的产生会影响路面和路基的稳定，降低道路的强度和使用年限，而且会影响交通且伴有安全隐患，还会为人们的出行带来不便。

2.6对支护结构的影响

土方开挖过程是支护结果渐近受力过程。只有土方开挖了，土压力才能发生，各种支护结构才受力，此时是对支护结构体系的强度、刚度和稳定性检验的时刻。基坑失稳，首先是支护结构的破坏，或是支撑强度、刚度不够或是支护桩位移过大，或是支撑的节点剪破坏等，土方开挖的完成是支护体系受力最不利的临界状态。此时稍有不慎，如开挖超深、先挖后撑，撞击支撑结构等，都可能使基坑支护失效，以致整个基坑失稳。

三、控制措施
　　深基坑工程是一项庞大的工程，消耗的资源是巨大的，为了避免资源浪费，减少对周围环境的影响，首先要做的就是做好工程地质勘察，对周边的地形地貌和土层情况都进行严格仔细的勘察，做好风险源控制，提前对离基坑较劲的建筑物、地下管线等地段进行监测并采取超前预注浆等保护措施，避免安全事故的产生；其次要做好科学的降水措施，周边环境受到影响很大的原因是地下水位下降，基坑开挖时应该提前对地下水水位进行一定程度的降低，并对地下管线渗漏情况做好实时监测，根据现场情况采取科学合理的措施保证基坑开挖工作顺利进行；最后要加强现场施工监测，并根据监测数据实时调整、优化设计和施工工艺。

四、结束语

高层、超高层建筑物的出现，使得深基坑开挖作业成为相关研究的一项重要内容。深基坑的开挖不仅可以提高建筑物的使用空间，还可以保证后续施工地顺利进行。基坑的开挖与土地之间有着必然的联系，若要保证土体的形状以及保证土体的稳定性，因此，在建筑物深基坑开挖过程中，要对施工现场的地质条件、水文条件和物理参数等进行分析，同时结合基坑临时围护结构的实施情况，制定合理的深基坑开挖实施方案，并做好深基坑开挖过程中对周围建筑物地保护工作，加强对周边建筑物的沉降监测工作，从而确保工程施工的顺利进行，保证周围临近建筑物的安全。

参考文献：

[1]王素霞，黄石松，夏碧涛.基坑开挖对邻近建筑物影响的有限元分析[J].建筑与工程，2008（6）
　　[2]张亚奎.深基坑开挖对邻近建筑物变形影响的研究[D].北京：北京工业大学建筑工程学院，2003.

[3]梁光波.深基坑开挖对近距离建筑的安全影响[J].低碳·世界，2017，01：162-163.