深基坑開挖對周圍高層建筑沉降變形的影響分析

張永明

摘 要：建筑工程施工中的深基坑開挖對周圍高層建筑的沉降變形影響較大，為了深入了解這一工程建設技術影響問題，本文專門結合某高層建筑工程及周邊高層建筑環境概況，主要分析了它的深基坑開挖施工方案，對其施工中所存在的地表沉降觀測結果進行了深度分析，結合有限元模擬計算分析給出高層建筑沉降變形影響結果。

關鍵詞：地表沉降變形影響 深基坑開挖 高層建筑

中圖分類號：TU9文獻標識碼：A文章編號：1003-9082（2019）05-0-01

某些建筑工程在進行深基坑開挖過程中會出現地表沉降變形現象，這是因為其建筑建設工程所在區域可能是軟土土層，此時如果采用地下連續墻支護對土層變形進行控制會非常有效，它可將建筑物周圍樁基基礎土體水平方向變形差值嚴格控制在3mm范圍內。隨后再根據有限元模擬計算及相關分析可獲得建筑周邊的土體沉降變化規律，將工程建筑深基坑開挖所帶來的周圍高層建筑沉降傾斜度變形控制在規范限制范圍內。

一、建筑工程深基坑開挖對周圍高層建筑沉降變形的影響概述

當前建筑工程中地下工程建設規模逐漸擴大，建設密度也有所提升，其所帶來的技術挑戰與技術風險也與日俱增。在某些沿江沿海擁有軟土土層地區，其地址環境相當敏感脆弱，這對建筑工程中深基坑的開挖施工非常不利，建筑工程整體建設難度極大。另外，再加之其建筑工程周邊的高層建筑物集聚，因此深基坑工程的地下結構也變得非常復雜。究其原因，主要是因為建筑工程的深基坑開挖直接破壞了施工現場周圍地基的原應力平衡場，導致周邊土體應力的重新調整，造成深基坑周邊地面出現了不同程度的沉降現象，其周邊相鄰建筑物地基也因此出現了不均勻沉降。

一般來說，在某些用有軟土地質的區域進行施工過程中是必須在基坑開挖前對周邊環境進行評估的，了解深基坑開挖工程可能會為周邊環境所帶來的影響，然后采取相應合理的技術措施加以調整修正。但考慮到本文所談到問題的復雜性，因此傳統中簡單的分析方法可能無法達到技術要求。需要利用到更為精確合理的數值模擬方法即有限元模擬計算對高層建筑沉降變形影響結果進行分析并提出。就目前來看，許多建筑的基坑圍護結構就包括了無支護放坡開挖結構、土釘墻結構、灌注樁排樁圍護墻結構、水泥土重力式擋墻結構、鋼板樁圍護墻結構等等。這些結構建設中絕大部分運用到了深基坑有限元模擬計算方法，它對基坑開挖的穩定性研究相對透徹，也構建了土體模型，對深基坑工程中的變形問題進行了精準分析。

二、某高層建筑工程案例分析

1.某高層建筑工程基本概況及周邊環境概況

某高層住宅建筑擁有33層，它是以樁基礎為主的高層30層高層建筑，建筑下部有地下一層，其深基坑深度大約10m，寬度24m。結合相關鉆探資料及室內工程試驗結果分析，該高層建筑工程所處土層屬于人工堆積層，土質土壤整體表現軟弱，在深基坑開挖施工中需要加以注意。

2.某高層建筑工程深基坑開挖施工方案

某高層建筑工程的深基坑開挖采用到了蓋挖逆作施工方法，主要是對其圍護結構采用了地下連續墻結構。而其接頭位置則采用了十字鋼板接頭施工，同時根據測量得出其地下連續墻厚度為1.2m，在風亭、出入口位置均采用到了明挖法施工。另外在支護技術方法應用方面則采用到了高壓旋噴樁止水帷幕配合內支撐、鉆孔灌注樁等等支護方案，

根據一系列的觀測分析發現該高層建筑的基坑變形等級為一級，它的地面最大沉降量在0.1%H以內（H即為基坑開挖深度），其圍護墻的最大水平位移量也在0.1%H以內（≤30mm）。在施工初始開挖過程中就對其地下連續墻結構進行了支護保護，配合逆作法在建筑主體內部進行連續墻支撐保護施工，有效減少地下連續墻的變形情況發生。在持續施工過程中，建筑主體結構強度也在逐漸增加，逐步凸顯其支護結構作用[1]。

3.某高層建筑工程施工中的地表沉降有限元模擬計算

在該高層建筑工程施工中采用到了地表沉降有限元模擬計算方法，其整個建筑的基坑周邊土體開挖結合實際地址情況進行屬性分層模擬。在巖土體單元網格劃分過程中，要保證它的單元間耦合情況，確保單元劃分規整詳細，以便于得到更精準的地表沉降觀測數據。

在三維模型構建過程中，主要對其基坑圍護作用進行分析，例如對它的抗拔樁與建筑主體地下水浮力作用中的上浮力進行分析，明確基坑周圍土體變形關系，同時對建筑中主體板的各層樁連續垂直方向位置的約束力及位移進行分析，最終建立三維模型[2]。

4.某高層建筑工程施工中的地表沉降有限元模擬計算結果分析

在針對某高層建筑工程施工中的地表沉降有限元模擬計算分析應該結合基坑開挖與支護主體之間的相互作用，即針對其變形受力情況進行分析，然后計算。從其計算結果中的深基坑結構應力變形數據來看，建筑本身的深基坑圍護結構出現了側向變形現象，尤其是坑內傾向位移變化較大，但各個位置的位移均被控制在可接受范圍內。具體的深基坑土體變形也符合Peck公式中的一般變形規律。整體來看，該高層建筑的深基坑開發對其周邊的高層建筑影響較大，因為其開挖面的土體水平位移變化曲線變化偏大，在深基坑開挖4m左右位置，高層建筑水平位移曲線與地鐵深基坑維護水平位移曲線呈現“大肚狀”變形結構，且已經出現了細微的平行位移變化，這符合Clough混合型曲線變化規律，這也說明該工程施工中所采用到的蓋挖逆作法對周邊高層建筑的土體水平位移起到了一定的抑制作用，這對周圍臨近建筑物的保護非常到位。

總結

在軟土或土層強度較低、壓縮性較高地區進行深基坑開挖會對周圍高層建筑沉降變形產生重大影響，進而為深基坑施工過程增加一定難度，所以本文采用到了建筑工程施工地表沉降有限元模擬計算，希望對深基坑開挖中的圍護結構地下連續墻土體水平位移變化規律進行分析，了解它的沉降變形差值控制范圍，并合理控制深基坑開挖對周邊高層建筑物所帶來的實際影響。

參考文獻

[1]李大鵬，閻長虹，張帥.深基坑開挖對周圍環境影響研究進展[J].武漢大學學報（工學版），2018，51（8）：659-668.

[2]程龍.深基坑“支—圍護單一墻”順作法施工過程中力學響應的數值分析[D].山東建筑大學，2017.