論基坑支護設計對周邊環境產生的影響

李永專

摘? ? 要：基坑施工是目前建筑施工的重要組成部分，尤其是伴隨如今各類高層建筑的不斷涌現，基坑施工的重要性日益凸顯。而在基坑施工所需的各類工藝當中，支護設計的關鍵性不言而喻，其不僅關系到基坑本身的質量和效果，也會對周邊環境產生不容忽視的影響。基于此，本文以“基坑支護對周邊環境產生的影響”為主要研究對象，通過實際案例對具體的影響展開論述，以期相關研究內容能夠為部分工程建設項目，提供參考。

關鍵詞：基坑支護;設計;周邊環境;影響

1? 前言

基坑支護技術是目前建筑工程中，一種應用較廣的技術。但是其在實際應用過程中，很容易對周邊環境造成影響，若不加以提前研究，很有可能導致后續建筑在投入使用的過程中，產生連帶效應，影響建筑的品質。

2? 案例情況概述

筆者所應用的這一則案例，基坑整體呈“矩形”，采用承臺樁基礎，“矩形”長為59.3m，寬14.4m，總面積為825m2，圍護總長度達144m。就周邊環境而言，該基坑北側有一高架橋道路，地下室外墻距離道路紅線3.76m，距離高架橋的橋墩28m;基坑東側道路磨損較為嚴重地下室外墻距離道路紅線最近的位置有3.33m;基坑西側為高層建筑，該建筑地下室距離基坑最近處有11.2m;基坑南側為另一高層建筑，其地下室外墻距離基坑最近位置為12.5m。在管線分布方面，基坑下方并無管線，北側圍墻周邊分布一定量的電纜、電話線和排污管道等。

3? 基坑支護工程簡述

基坑支護施工必須秉承安全第一、降低對周邊環境影響，兼顧便捷性和成本控制的原則。在具體施工過程中，其從這樣幾個方面予以實施。

3.1? 圍護結構體系的選擇

根據案例基坑的深度和規模，在確保施工質量的情況下，要盡可能選擇三軸攪拌樁內插H鋼的圍護方式，畢竟案例所在區域的周邊環境相對放松。

3.2? 支撐體系的選型

支撐的平面布置及選型，必須考慮到周邊環境的安全性，要求最終的選擇必須以服務和優化整體施工進度為根本目標，盡可能降低施工的總成本。

首先，在支撐材料類型的選擇上，多用水平支撐材料包括鋼支撐和鋼筋混凝土支撐兩種類型。前者的優點在于方便安裝和拆除，工期相對較短、對材料的損耗較小，能夠合理控制其變形情況的發生;缺點在于支撐系統的整體剛度較弱、縱橫連接桿之間的連接基本屬于鉸接狀態，一旦基坑形狀不規則、跨度較大時，就不適合這種支撐;后者優點在于整體剛度大、可現場澆筑、可靠性高、控制基坑變形性能好、能夠適應基坑底部不規則的情況，缺點在于材料不容易回收、對環境有害等。而結合案例的實際情況，為了保障基坑施工以及周邊環境的安全，最終選擇了DP609的鋼管作為支撐。

其次，在支撐平面布置形式的選擇上，因為案例的基坑形狀較為規整，同時考慮到基坑開挖深度和變形控制等相關要求，其最終選擇了“對撐+角撐”的平面布置形式。

4? 基坑支護設計對周邊環境產生的影響分析

基坑支護設計對周邊環境產生的影響是多維的，比如通常認知中的沉降影響、地下水影響以及空間規劃影響等，有些影響屬于直觀能夠為視覺所感受到的，而有些影響則是潛在性、不容易被發現，需要通過一定的計算才能感受到。深入了解這些影響，并且根據這些影響更好地調整基坑支護施工方案，就成為一個十分重要的問題。

4.1? 基坑重點保護對象的界定

因為案例西側已建成諸多高樓大廈、西側和北側道路下布置諸多市政管線，所以這些模塊，成為案例基坑所要重點保護、或者施工過程中要格外注意的對象。基坑支護施工首先要避免因為布線、開挖設置管道，而影響到這些原始建筑的地下空間和管線布局。

4.2? 基于GTS NX軟件開啟的影響分析

在現有的規范和計算方式當中，對于基坑開挖于周邊環境產生的影響，并沒有準確的計算方式，或者已有的計算方法存在局限性。故而本文中，筆者應用了GTS NX軟件，就需要研究的問題進行了計算。然后根據計算的結果，反向調整基坑支護設計方案，以免計算中的影響在后續施工過程中真的發生。

首先，在計算系統中，在基坑模型的選擇上，本次計算系統模型涉及了支撐、分層土體、工法樁排樁等不同的類型和結構，其中土體采用的模型是修正摩爾-庫侖模型，本質上屬于線性彈性模型。選擇模型的目的是為了在計算系統中構建最接近案例基坑的條件，確保后續的計算結果，毗鄰真實。

其次，在區域的計算和初始條件的選擇方面，本次計算要按照最不利的情況進行考慮，模擬將基坑開挖至坑底的情況。其主要的實施步驟為：設定工程樁以及鄰近建筑的基礎，并且保證初始應力場;工法樁施工;支撐施工和土體開挖。之所以要按照臨界點的方式來設置計算條件，目的是為了將施工過程中所有會產生可能的影響全部涉及，沒有遺漏。

再次，需要考慮在一定范圍內基坑支護所產生的影響，在該計算模塊當中，主要采用四邊體單元模式進行模擬，使用梁單元模擬支撐、工法樁和土體基礎面的方式，來設計所有的接觸面單元。因為該系統的計算過程，直接選擇了最不利的情況，故而在影響的呈現方面，會有較多的情況出現。

最后，就計算結果而言，為了更好地反映基坑開挖最原始的應力和完整施工過程，本次計算共設置了四個模擬的施工步驟，即初始場地應力計算、圍護樁施工、設置第一道支撐、開挖直至基底。在采用剛性支撐圍護結構的情況下，數值模擬計算得到的理想建筑周邊距離沉降量不應超過20mm，由計算結果可以看出，采用支撐+SMW工法樁的圍護式施工，對周邊環境所產生的影響，被控制在合理的范圍內。

5? 結束語

總而言之，基坑支護設計與周邊環境本質上是相互影響的兩個存在，一方面基坑支護設計需要充分考慮到周邊環境的客觀因素，并在此基礎上進行設計方案的呈現;另一方面，基坑施工技術的真正應用，很大程度上也會對周邊環境造成影響。深入分析這些影響和連帶效應，才能更好地總結經驗，為日后其他項目的施工，積累參考。如此，才能確保在建筑行業快速發展，各種高樓林立的今天，基坑支護技術能夠更好地服務建設、滿足大眾的需求，提高安全系數和建設效果，避免各種事故的出現。

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