不同基坑降水方案对毗邻建筑的影响研究

王慕元

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251)

0 引言

随着城市的发展，建筑物越来越密集，临近建筑的施工，特别是大型深基坑的开挖对周边既存建筑物的影响，越来越受到设计者及科研学者的重视，本文采用数值模拟的方法，通过对成都某基坑工程的降水方案研究，分析了在考虑坑内及坑外不同降水方式的情况下周边建筑的变形情况，为相关工程的设计及施工提供参考。

1 模型的建立

1.1 工程概况

成都某新建办公楼位于成都市两条环路交汇处，用地面积15314m2，主体工程总建筑面积59120m2，拟建地上6层、地下2层，建筑高度58m，最大挖深约15m。建筑物地下部分南北向基坑长103m，东西向基坑宽64m(见图1)。

基坑东边为办公大楼，基坑围护边缘与办公大楼边缘的距离为30m，北边紧邻4层职工住宅楼，由于距基坑较远，本文不做分析。

由于成都地区卵石层较厚，在周边环境允许的情况下，深基坑支护多采用人工挖孔桩配合锚索的方案。该方法在成都地区应用较多，技术成熟，不需设置止水帷幕，经济性较好。但是降水对周边环境影响却较大，降水带来的水土流失易引起地面及其毗邻建筑物的沉降，且影响范围大。因此，周边环境对基坑工程采用何种降水方案有一定的影响。

1.2 工程地质情况

各土层物理力学指标见表1。

表1 土层地质参数

1.3 计算模型

根据文献研究的成果，并综合考虑计算模型的单元数量、计算速度和工程实际情况，模型边界长边方向采用至少3倍的开挖深度，在竖直方向上的距离采用约3倍的开挖深度。最终模型的尺寸为270m×40m(长×宽)。模型边界两侧施加水平方向的约束，底部施加竖直方向的约束。计算模型图见图2。

1.4 施工工序

施工工序见表2。

表2 工序步骤

1.5 基本计算假定

1)在计算中考虑降水引起的水压变化，通过水位线的变化来实现;2)既有建筑物的模拟通过刚性地基上施加竖向荷载模拟，竖向荷载大小为80kPa;3)咬合排桩直径为1.2m，近似为1.2m的地连墙，采用板单元(2维)模拟;4)土体采用摩尔库仑模型。

2 数值模拟结果分析

2.1 坑内降水与坑外降水对比

通过图3～图5排桩的水平位移情况可以看出，坑内降水与坑外降水导致排桩整体的变形趋势相同，但坑内降水导致排桩向坑内方向的水平最大位移值为10mm，而坑外降水方案水平位移值则为6mm，坑内降水对基坑的整体安全性更为不利。由图4排桩的弯矩受力情况可以看出，坑外降水引起排桩的弯矩值稍大于坑内降水，而从图5中可以看出，两种情况下，排桩的受剪情况大致相同。

2.2 基坑周边建筑的沉降分析

基坑开挖至坑底后，坑外降水方案导致基坑底部土体最大回弹量为24mm，而引起毗邻建筑物边界处的最大沉降值则为16mm;基坑开挖至坑底后，坑内降水方案导致基坑底部土体最大回弹量为30mm，而引起毗邻建筑物边界处的最大沉降值则为7mm。

通过对比可以看出，同坑外降水方案相比，采用坑内降水方案能减少一半的竖向沉降，对毗邻建筑影响更小，更有利于既存建筑物的安全。由此可见，对于本工程而言，若采用坑外降水，极易造成周边建筑物的不均匀沉降，尤其是基坑东侧的办公大楼。若该结构整体刚度差，则存在很大的风险，更加不适应坑外降水。因此，本工程中采用了坑内降水。

3 结语

通过坑内降水与坑外降水的对比分析，得出了在大开挖基坑工程中，基坑在坑内降水方案下，排桩围护体的水平位移会有增大，相比之下，坑外降水方案更有利于基坑整体的安全。在有毗邻建筑物的情况下，坑外降水方案会使毗邻建筑受影响程度更加明显，通过研究发现，采用不同的降水方案，毗邻建筑边界处的竖向沉降值会有一倍的差距。因此，对于相同情况下的基坑工程中，合理选择降水方案，能有效减小对毗邻建筑物的影响，本文提供了较大的参考借鉴意义。

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