深基坑對周圍建筑結構的影響及應對措施

王衛勇 宋瑞瑞

(1河南開大工程管理有限公司 475000；2河南大學土木建筑學院 475000)

近年來，我國經濟水平的迅猛發展，城市建筑用地不斷減少，以至于城市中建筑物的層數越來越多，高度不斷增加。為了提高土地的利用效率，建筑行業的技術必須越來越先進，因此，深基坑不斷的應用到地下結構和高層建筑中，但是，深基坑的施工過程是比較復雜的，在施工中，各個方面都需防護與檢測，稍有不慎就會對周圍建筑物產生相應巨大的影響，因此，在施工過程中，深基坑周圍建筑結構的防護與加固是迫切需要研究的問題。

1 深基坑對周圍建筑結構損害的理論知識及影響規律

深基坑施工過程中會出現因支護不及時或支護不全面，或者由于土層受到干擾及施工中出現地層應力損失時，地表周圍土體發生不均勻變形或沉降，使地基發生應力重分布，從而使基礎與地基之間的接觸面出現“錯開”或“不緊密”的情況，這就是周圍建筑結構發生傾斜和裂縫的主要原因。為了使這種應力狀況達到新的平衡，使建筑物與基礎變形協調，使基礎與上部結構作為一個整體，需要進行以下：一方面需要上部結構約束基礎的變形；另一方面由于基礎的變形引起上部結構的豎向位移和角位移，伴隨附加作用力產生的同時,應力也進行再分配，在薄弱環節表現出破壞，釋放能量，即形成了新的平衡。

深基坑周邊不同區域、不同位置的建筑物其位移變化是不同的，當建筑在垂直于基坑長邊方向、位置又遠到近變化時，其基底的相對位移不是單調的增加或減少，而是先增大后減小存在一個轉折點（即在距基坑 20米處），其內力也存在相似的情況；當建筑結構在平行基坑長邊方向、建筑物位置由中間向兩側移動時，其建筑結構的位移先增大，中間位置變化不大，而從中部到兩側的過程中逐漸減小，在位置移動過程中建筑結構的內力變化同樣復合這個規律，由此可知，位移與內力兩者有較強的關系。

2 深基坑對周圍建筑結構的具體影響

深基坑施工過程是地下空間內的一種復雜的施工過程，深基坑的施工在地下進行，具有較大的安全性問題，有可能會引起周圍建筑結構發生沉降、傾斜以及開裂等病害。

（1）周圍建筑物基礎沉降

在深基坑施工過程中，周圍建筑特別是在此之前就處于上方的房屋建筑物的基礎，在基坑開挖后，基礎的一側失去水平力支撐導致基礎發生沉降。隨著開挖深度的增加，沉降量也在逐漸變化，距離基坑最近的測點沉降量最大。

（2）建筑結構傾斜

房屋建筑結構發生傾斜是由于基礎部位不均勻沉降或者側向水平位移引起的，在基坑施工過程中，由于各個監測點距開挖基坑距離不同、周圍環境不同、土質不同，故各個檢測點的沉降量各不相同，存在沉降差，因此，周圍建筑物會發生傾斜。傾斜示意圖如圖1所示。

（3）房屋墻面開裂

由于建筑結構基礎部位發生不均勻沉降，引起應力重分布，基礎的承載力各有差異，導致上部結構拉伸作用，當這種作用力達到一定程度之后，就會引起房屋墻體甚至是梁柱發生開裂。開裂圖如圖2所示

圖1 建筑結構傾斜示意圖

圖2 應力重分布引起墻面開裂圖

3 深基坑支護的類型和周圍建筑結構的加固措施

由于深基坑在施工過程中會對周圍建筑結構造成一定程度的影響，故在深基坑施工過程中對深基坑本身采取一系列的支護措施和對周圍建筑結構加固，從而提高深基坑的剛度、強度、穩定性和增強周圍建筑結構的抵抗外界干擾的能力。

（1）深基坑的支護類型如下：

1）懸臂式支護是指依靠沒有支撐的懸臂圍護結構進行支護的形式，主要利用支撐結構嵌入土中的深度起到的加固作用，并結合結構自身抗彎剛度來控制基坑變形。適用范圍與土質較好、基坑深度較小的情況下。

2）拉錨式支護主要利用地面拉錨結構抵抗土體和用錨固定體來保持錨具自身平衡來進行深基坑的支護加固。

3）土釘支護是指利用土釘、土體和噴射混凝土面層的結合形成的一種復合支護結構，這種方式對減輕土體松動現象有較好的改善。

4）復合土釘支護是在土釘支護的基礎上增加了錨桿與樁基礎的組合系統，改善了土釘支護在土質疏松、軟弱地域保持平衡的問題。

（2）建筑物加固方法如下：

1）增大截面加固法是指在建筑物構件周圍再包裹一層，以增大構件的截面和配筋，根據構件的受力情況分為單面、雙面、三面或四面加固，加固完成后增強構件的強度、剛度、穩定性。適用范圍：梁、板、柱等混凝土構件的加固。該方法加固要求：使用的加固混凝土比原結構的混凝土高一個等級其大于 C30；必須處理好新舊結合處材料的整體協同性。該方法的缺點: 費時長，工作量大，加固后原凈高減小，自重荷載增大，剛度提高，相應的延性有所降低。

2）外包型鋼加固法中運用角鋼和扁鋼這兩種型鋼。加固方法分為：有粘結外包型鋼和無粘結外包型鋼，有粘結外包型鋼采用結構膠粘合原構件和型鋼，無粘結外包型鋼采用水泥砂漿封閉原構件和型鋼的縫隙。該方法的優點：一般不改變其結構尺寸，但能極大的提高構件的承載力，主要因為采用該方法加固后，構件處于三軸應力狀態；施工簡單，耗時短。

3）換置混凝土加固主要用于有局部缺陷的混凝土構件，置換混凝土的構件是否成功取決于新舊混凝土結合處是否能協同工作，新舊混凝土界面的粘合要依靠結構界面膠來完成，以保證新舊混凝土能夠較好的協同變形。

4）粘貼鋼板加固法是一種較為新型的加固方法，該方法用結構膠黏劑把鋼板粘于結構構件上，用來增強建筑結構構件的強度、剛度和承載能力。該方法的優缺點表現為：加固強度高，作業速度快，應用靈活。適用范圍：鋼筋焊接點斷裂處、梁破壞及舊樓改造。

5）粘貼纖維復合材料加固法是指為提高構件的受彎、抗剪能力，在被加固構件的受拉面用高性能粘結劑粘貼碳纖維布的方法。該方法的適用范圍：鋼筋混凝土受彎、軸心受壓、大偏心受壓以及受拉構件。該方法的優點為：剛度高、自重輕，基本不增加構件、適用范圍廣、施工方便易于操作等。

4 結論

深基坑的施工問題是一個比較復雜的問題，在施工過程中給周圍的建筑物帶來了不可避免的損害，本文通過對深基坑對周圍建筑結構損害的理論知識研究，總結了其對周圍建筑物影響的具體表現和一般規律，最后提出了對深基坑自身和臨近建筑結構的預防加固措施。

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