臨近基坑交叉施工安全間距研究進展

周培嬌

近年來，隨著城市的發展，流入城市的人口也越來越多，導致城市用地緊張的情況越加凸顯，催動著城市建筑朝著高、大、深方向進展。如交通網絡密集，地鐵隧道快速新建，臨近基坑工程開挖工況的案例也越來越多。大量的基坑工程實踐表明，城鎮中單個基坑開挖在一定范圍內會影響周邊建筑安全，如引起地下管線變形出現不能正常運維、臨近建筑物不均勻沉降導致的開裂情況等，當兩個或多個臨近單獨基坑施工時，其相互影響更大，施工風險更高[1-2]，如圖1。此外，對于同一工程項目，涉及分區開挖時，往往也可視作臨近基坑處理，如圖2。

臨近基坑在施工過程中，除受自身施工影響外，還受到臨近基坑的開挖、支護、卸載等因素的影響，使得基坑的變形、受力情況也呈現出一定的復雜化[3]。

由此發現，工程中的相鄰基坑間的基坑間距是交叉施工影響最重要的因素之一，安全距離臨界值不僅能最大化地利用土地資源，同時也能滿足相鄰基坑各自安全施工[4]。許多學者進行了臨近基坑安全距離的研究，旨在為基坑設計提供借鑒。

1.基坑間距大于3 倍基坑深度

為研究臨近基坑施工相互影響可忽略不計時的基坑距離，通過對兩個臨近施工的基坑進行研究，分析了不同基坑間距下的軸力、變形、坑底隆起等現象，當基坑間距大于4 倍以上基坑深度時，坑底隆起，其單個基坑的變形以基坑中心線為軸對稱，相當于獨立基坑[5]。當對基坑間距為3～4 倍基坑開挖深度情況進行研究時，其臨近基坑開挖對單個基坑的施工影響也可忽略[6]。在分析大量基坑開挖實測數據基礎上，可以發現在基坑開挖支護過程中，不同的土質情況下臨近間距影響區域均落在2～4 倍間距的基坑深度[7]，而大于4 倍基坑深度的情況也可視作為獨立基坑開挖，小于2 倍基坑深度內的為主要影響區域，介于兩者之間的為次影響區域[8]。

因此，相鄰基坑間距對工程施工影響不容忽視，目前一些學者對于“臨界距離”進行了研究，取得了研究成果，但是，其主要集中于臨界距離對基坑工程中的某一種特定工況而言，對于其他復雜的實際工況，仍然值得采用試驗、實測分析、數值模擬及理論研究等綜合研究方法進一步進行探究。

2.基坑間距為2～3 倍基坑深度

對于兩個深度相同的臨近基坑，通過三維有限元模擬，當開挖深度大于3 倍挖深時，臨近基坑施工影響較小，當開挖深度小于2 倍挖深時，臨近基坑施工影響較大，介于兩者之間時，隨基坑間距增大，影響逐漸減小[9]。在對基坑間距在2～3 倍基坑深度時，分別采用二維和三維有限元對臨近基坑施工不同情況進行模擬，當基坑間距在2.5～3 倍基坑深度時，其相互施工影響較小，此外，三維模擬結果較二維更接近于實際[10-11]。在文獻中有針對考慮不同土質影響，分析基坑開挖前后地表沉降數據，發現了臨近間距的主要影響區的沉降包線均呈三角形分布，而對于砂性土或者軟黏土其影響區域大約為2 倍基坑深度，而在地基堅硬地區的情況，臨近基坑的影響區間距大致為3倍基坑開挖深度[12]。

綜上所述，確定臨近基坑安全間距的研究為2～3 倍的基坑深度情況，主要是總結了現有學者依據有限元數值分析的結果，還可以進一步總結工程實測情況，需與工程實測資料進行驗證與對比分析。

圖1 同一項目臨近基坑開挖（圖片來源于網絡）

圖2 基坑分區開挖（圖片來源于網絡）

3.基坑間距小于2 倍基坑深度

對不同基坑間距下的已建和新建基坑進行三維有限元模擬，當基坑間距小于1 倍基坑深度時，基坑開挖影響顯著，當基坑間距大于2 倍基坑深度時，鄰近基坑開挖相互影響可不計，而介于兩者之間時，影響較顯著，隨間距增大，影響逐漸較弱[13]。

基坑間距大于2 倍基坑深度時，認為基坑之間同時或者先后施工的影響不大，可以根據工程實測數據進一步驗證，確定臨近間距的工況影響因素。

對于兩個基坑（基坑群）在施工時，其安全間距和基坑深度、基坑間距之間存在一定的規律，且我們往往采用數值模擬對兩個同樣的基坑進行分析，或者取較深的基坑深度值做研究，但在研究過程中，發現仍然受到基坑的形狀尺寸、基坑的深度差、支護形式等施工工況的影響。圖3給出了相鄰基坑的平面示意圖，從圖中可以發現，基坑臨界間距的確定對基坑施工的影響因素較大，包括了基坑開挖的順序，基坑支護條件，基坑大小以及基坑深度等等，目前針對各影響因素的研究成果較多，主要集中于工程實測分析和有限元數值模擬等。

圖3 剖面示意圖

4.小結

臨近基坑施工安全間距已經取得了不少研究成果，基坑施工的臨近安全距離主要受到了基坑施工的復雜工況情況的影響，如基坑的開挖方案、基坑的支護情況、工程加卸載情況等。但隨著基坑工程向著高大深方向不斷發展，仍存在以下問題需進一步研究：

（1）臨近基坑施工受多方面因素影響，如考慮臨近基坑更多施工順序、支護形式下的安全距離，可以進一步根據工程實測、數值模擬和理論分析方法等多路徑進行研究，為工程實踐提供可靠建議；

（2）地基土質也是決定臨近基坑間距的一個影響因素，可以進一步考慮坐落于不同地基土質上的臨近基坑安全距離，對補充不同區域地質情況的實際工況具有重要意義。