基坑開挖與鄰近樁基礎的相互影響分析

蘇華

摘要：如今我國人口密度越來越高，面對用地空間飽和的情況，人們越來越注重對于地下空間的開發和建設，基坑開挖工程也隨之增加，同時所帶來的也是一系列的問題和影響。文章對基坑開挖和鄰近樁基礎兩者之間的相互影響進行了分析。

關鍵詞：基坑開挖；鄰近樁；基礎影響

中圖分類號：TU470 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）01-0046-02

1 我國的基坑開挖工程發展情況

在20世紀70年代末，我國開始對基坑開挖工程進行較為系統和全面的研究，并開始制定相關的法律法規。由于當時我國剛開始實行改革開放政策，各地經濟開始發展，各種高層建筑物拔地而起。這些高層建筑物要求建筑物的基礎埋地要足夠深，因此基坑開挖的深度也隨之而不斷增加。90年代我國開始步入舊城改造時期，大部分城市開始進行各種規模龐大的基坑開挖工程，但考慮到基坑開挖過程中的環境效應問題，我國對于基坑開挖工程技術的研究開始往更深一層進發。通過相關專業人員的努力和國家的支持，我國經研究產生了很多具有一定先進代表性的工程計算理論和工程施工技術。

盡管如此，但作者相信，隨著我國人口密度不斷增加，我國城市中將會出現越來越多的建筑物密集區。因此，能夠對基坑開挖工程進行詳細的研究和解決施工過程中出現的問題對于我國未來建筑行業的發展至關重要。

2 基坑開挖工程

2.1 基坑變形原因

2.1.1 坑底土體的變形。在基坑開挖面上進行卸荷的過程中，容易因為卸荷而令坑底土體產生一個向上的位移，從而導致坑底土體的變形。一般來說，基坑坑底的彈性隆起導致坑底發生變形的這種情況在基坑開挖停止后可以很快就停止了，并不會引起圍護墻墻體的變形。但當基坑開挖的深度不斷增加，并到達一定程度時，基坑內外土面就會存在一定的加載，加上地面超載，兩者的共同作用會導致圍護墻外側的土體發生上塑性的隆起。當隆起達到極限狀態時，就會令基坑失穩，周圍的地層大量沉陷。

2.1.2 圍護墻墻體的變形。當基坑坑底土體發生變形后，圍護墻的兩側就存在著壓力差，圍護墻長時間在壓力差的作用下，容易發生水平的位移，導致墻外側的土體位移，圍護墻墻體也因此而產生變形。在基坑開挖的過程中，圍護墻在安裝支撐必定會發生先期變形。一般來說，圍護墻墻體產生變形的最大程度是發生在基坑底面的1～2

米處。

2.1.3 當坑底的土體發生隆起、圍護墻墻體發生變形后，極度容易引起基坑周圍的地層移動，但總的來說，圍護墻墻體的變形是造成基坑周圍土體地層移動的主要

原因。

2.2 基坑周圍地層發生移動的主要原因

即使基坑的各種條件都相同，但還是有很多因素會導致基坑周圍的地層發生不同的移動。這些底層移動是可以通過采取措施來減少的。以下是導致基坑周圍地層移動的主要原因：

2.2.1 支護系統。支護系統主要控制著圍護墻墻體的剛度、厚度以及支撐插入深度，因此對于基坑底層是否發生移動具有極大的影響。

2.2.2 基坑開挖順序。如可以對基坑進行分段分層方式按順序開挖，并做到隨挖隨撐，就可以在開挖過程中利用土體結構的空間減少圍護墻所受到的壓力，從而減輕圍護墻變形的程度，同時還可以便于快速施加支撐預應力，令圍護墻墻體緊壓周圍土體，增加了周圍土體的抗剪強度。通過這樣分段分層對基坑進行開挖，可以減輕支撐的先期變形程度，提高基坑的安全系統，減少周圍土體的位移。

2.2.3 基坑開挖施工周期。當基坑周圍粘性土體應力達到一定的水平時，會有部分區域變為塑性。而根據粘性土體的流變性，即使在穩定的狀態下，土體一旦暴露過程時間過長就會發生自發性移動，尤其是剪應力較大的區域。所以，在進行施工的時候，對于施工周期和基坑的暴露時間要嚴格控制，才能夠盡最大限度減少對基坑地層移動的影響。

2.2.4 積水的影響。若在施工現場沒有相應的措施阻止雨水或其他積水進入基坑，并不能及時進行積水排除時，就會導致坑底的土體軟化，容易發生縱向滑坡，增大墻體和基坑周圍地層的位移。

3 基坑開挖和鄰近樁基礎兩者之間的關系

基坑開挖和鄰近樁基礎兩者之間的影響是相互的。目前我國進行基坑圍護墻設計的時候，大多會以在進行開挖施工過程中對周圍建筑物的鄰近樁基礎的影響作為主要考慮對象。下面，作者將會簡單介紹基坑開挖和鄰近樁基礎兩者之間的相互影響情況及其主要分析方法。

在基坑開挖施工過程中，基坑周圍的土體會沿著水平方向移動，而鄰近樁基礎就會妨礙了土體的移動。長久下去，就會影響了整個施工過程中本應相互協調的工作體系和系統。另外，當基坑周圍土體發生水平方向的移動時，由于其屬于整體性的移動，所以換個說法就是挾持著鄰近樁做一個整體的滑動。當鄰近樁發生位移到達一定程度時，鄰近樁后的土體容易受到不平衡的側壓力，同時鄰近樁前的土體的逃逸趨勢變得更加明顯。當鄰近樁前區和后區運動的趨勢出現不協調的時候，鄰近樁之間就會出現土拱效應。

土拱效應是形容樁土應力從樁后區土體本應承受的應力遷移樁體上這一現象，其形成的主要原因是阻塞效應。進行基坑開挖工程時，基坑周圍的土體會向基坑內滑移，當鄰近樁基礎阻止土體發生位移的同時，樁體會發生變形，且相鄰的樁體之間的土體亦有向基坑內部移動的趨勢。隨著樁前區的開挖工作完成程度，土體移動的趨勢就會變得更加明顯。有移動趨勢的土體會對樁體產生不均勻的壓力，樁體與樁體之間的土體因受到樁體的壓力而出現不同程度的剝落現象。在這種情況之下，鄰近樁之間就出現了以相鄰兩樁作為拱腳的土拱效應。

4 對基坑開挖和鄰近樁基礎相互影響的分析

方法

4.1 位移分析法

位移分析法的概念和計算過程都相對較為簡單和清楚，而且能夠合理科學地分析樁體和土體之間的相互作用。但另外，該法在計算過程中沒有把地基的連續性和樁體與土體的切向作用全面考慮在內，缺乏一定的合理性，所以其計算結果偏大，但安全性也較高。

4.2 有限單元分析法

該法能夠將基坑開挖工作和鄰近樁基礎作為一個整體來進行考慮和計算，全面考慮到開挖過程中可能會引起的地層移動對鄰近樁基礎的不利影響和有利影響，彌補了土壓力法和位移法的不足。另外，有限單元法在進行分析時，選用了合適的單元體和土體模型進行計算，能夠考慮到地基的連續性，是最為全面和合理的分析方法。

4.3 土壓力法

所謂的土壓力法就是根據以往的經驗和理論對土體壓力分布情況進行計算。土壓力法的計算過程中對于土壓力的確定方法可以有很多種，力圖根據邊坡安全系數、土體中的應力大小，甚至土體對于樁做水平方向移動時對樁體的力的大小都可以進行計算。

綜上所述，在對基坑開挖和鄰近樁基礎相互影響的情況進行分析時，要根據實際情況的土體、樁體等資料選取適當的分析方法，充分利用相關的理論評價其本身的價值，并且選取合適的參數進行模擬，才能夠提高分析的精確度，指導實際的施工工作。

5 結語

隨著我國人口密度的不斷增加，我國城市中將會出現越來越多的建筑物密集區。因此，對基坑開挖工程進行詳細的研究和解決施工過程中出現的問題對于我國未來建筑行業的發展具有一定的深刻意義和使用價值，而對基坑開挖工程和鄰近樁基礎兩者之間的關系和影響了解清楚能夠確保施工過程中和建筑物日后使用過程中的安全性和實用性，為社會人們造福。

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