基坑施工環境影響因素分析論文

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編者按：本論文主要從基坑施工引起地表變形的影響；基坑開挖施工的建議等進行講述，包括了基底加固范圍的影響、基坑邊超載的影響、基坑開挖對周邊建筑物的影響、施工降水的影響、土方開挖建議、施工降水建議、基底采取了加固措施、疏導交通,注意承重汽車的運行路線、施工中對基底進行加固處理,以提高基坑的抗隆起能力和穩定性等，具體資料請見：

【摘要】基坑施工引起周邊環境的問題日益引起人們的關注。本文結合了南京河西某基坑工程討論了基坑施工對周邊地面沉降的影響并提出了相應控制措施。

【關鍵詞】基坑;周邊環境;控制措施

1引言

基坑施工,尤其在人口密集區進行施工,容易對周邊環境產生較大的影響。該類施工事故不僅威脅了工程安全、影響了施工進度、增加了工程費用,而且嚴重影響了附近居民日常生活,甚至生命安全,造成了較壞的社會影響。

基坑開挖引起的變形主要包括三個部分:基坑底部隆起、圍護結構的變形以及圍護結構后地表和鄰近建筑物的變形,三者是相互關聯的,其中圍護結構后地表的變形對周圍環境的影響最為直接,也是研究的重點[1]。圖1為南京河西某基坑開挖造成的周邊路面沉降曲線。從圖中可以看出,該基坑開挖引起的地表沉降曲線很復雜,與一些學者根據理論、工程實測資料和有限元計算,提出的地表沉降曲線形式[2](指數曲線、上海經驗曲線、拋物線形曲線、三角形曲線)對應并不密切,同時也不能很好的利用Peck法、地層損失法、穩定安全系數法和時空效應法等經驗方法進行沉降量預測。因此,本文對該基坑施工引起周邊沉降的原因進行了初步探討,并提出了相應措施。

2基坑施工引起地表變形的影響

該基坑寬度為48m,基坑深度為15m,地下結構全部位于淤泥質粉質粘土中。土層分布上部為24m的淤泥質粉質粘土(容重18kN/m3,壓縮模量3MPa,內聚力12kPa,摩擦角20度),下部為粉細砂(容重18.8kN/m3,壓縮模量15MPa,內聚力10kPa,摩擦角32度)。圍護結構采用地下連續墻的形式,插入比1:1,深度為30m。基坑開挖共設置4道支撐:第一道位于地下0.5m處,第二道支撐位于地下5.5m處,第三道支撐位于地下9m處,而第四道支撐位于地下12m處。

2.1基底加固范圍的影響。

該基坑位于淤泥質粉質粘土中時,施工中對基底進行加固處理,以提高基坑的抗隆起能力和穩定性,減小施工期對圍護結構、周邊環境及后期沉降的影響?；准庸虒p小圍護結構頂部水平位移和地面沉降量效果明顯,特別是加固范圍在1~3m的時候(地面沉降由23mm降至12mm)。而當加固范圍進一步加大時,基底加固對于減小支護水平位移和地面沉降量的效果增量已不如加固1~3m時明顯(基底加固范圍為3~6m時對應地面沉降為12mm至6mm)。因此,在實際施工是應當考慮施工需要,在變形控制與工程造價間進行加固范圍的優化選擇。

然而,在較多情況下,由于施工條件的限制,基底加固在靠近圍護結構的部分地段無法正常進行,而在加固區與圍護結構之間留下一段未加固的區域。這一現象使加固區域充當底撐的設計意圖無法完全實現。邊緣空隙對加固效果的影響很大(基底無加固時,地面沉降為23.1mm;基底加固完好時對應地面沉降為10.1mm,而加固邊緣有1m空隙時,地面沉降為15.2mm)。因此,當加固邊緣有1m的空隙,對整體加固的效用削弱達40%。

2.2基坑邊超載的影響。

基坑施工時,由于場地限制、施工需要或組織不當,基坑邊緣通常會有超載情況出現。計算可得基坑附近超載對圍護結構頂部水平位移和周邊地面沉降影響很大(無超載時,地面最大沉降為10.1mm;而存在20kPa超載時,地面最大沉降為70.7mm)。因此在施工過程中應當合理組織安排,盡量減小基坑邊的超載大小,及超載作用時間。

2.3基坑開挖對周邊建筑物的影響。

基坑開挖會引起周邊路面的不均勻沉降,進而對建筑物的安全構成威脅。不同基礎形式的建筑物對基坑開挖的反應不同。具有樁基礎的建筑對基坑的施工反應不是很大,沉降量(2.2mm)和沉降差(0.02mm)都很小,而淺基礎的反應卻很大(沉降量為17.3mm,沉降差為5mm)。因此,在施工之前,應對周邊建筑物情況進行調查,對基坑施工可能引起建筑物損害的要預先采取措施(例如采取錨桿靜壓樁和注漿進行加固),并加強施工監測。

2.4施工降水的影響。

該基坑施工時發生了4次管涌,對周邊路面與建筑物造成較大的沉降。此外從監測數據分析可得:管涌對周邊沉降的影響很大、影響時間也較長。但管涌的影響與距離沒有必然的聯系,而是受地質與地下水條件控制。

3基坑開挖施工的建議

3.1土方開挖建議。

對于土方開挖方案應遵循分層、分區、分段、對稱、限時的原則:

3.1.1豎向分層可按支撐情況明確分層、嚴格執行先撐后挖,每層支撐挖到支點以下30~40cm,即架設鋼支撐并施加預應力,把支護樁變形減小到最低程度。

3.1.2橫向分區應控制分區的長度以滿足在較短的時間內完成土方開挖并架設預應力支撐(坑中坑的支撐),當開挖至基坑設計底面時,開挖完成后應立即澆筑寬砼墊層以起底支撐作用,嚴格控制無撐暴露時間在24h以內。

3.1.3縱向分段不宜過大,注意臨時土坡的穩定,防止出現過大變形導致工程樁與立柱樁的超量變形和斷裂現象。

3.2施工降水建議。

3.2.1由于河西地質條件變化劇烈,建議在降水井施工時,施工方應在現場記錄降水井位置的地質情況,已方便后期的分析研究與事故處理。

3.2.2降水井抽出水必須是清水,提前20天抽水,可以查明圍護結構止水的完整性或滲漏情況。

3.2.3及時布設坑外觀測井,主要是觀測之用,監測坑外水位變化,但在必要時可以做回灌井使用,其井深應至下部粉砂層。

3.3由于圍護結構施工質量,坑壁在動水壓力作用下會出現流砂流土,造成基坑臨近地的塌陷并危及四周,對于此問題應早發現、早處理、內外堵漏(坑外注漿或旋噴處理),內部也可采取各種堵漏措施:如掛網噴漿是一種有效措施。

3.4基底采取了加固措施,但問題是需要保證基底加固與圍護結構間的緊密接觸,建議采取抽管注漿的方法加強基底加固部分與圍護結構間的接觸。

3.5應預先對基坑周邊建(構)筑物、地下管線的情況進行調查,根據不同建筑的荷載、結構類型、基礎形式、距基坑邊的距離等情況進行分類判斷;對基坑施工可能會危及其安全的建筑物應進行預加固,而不宜事后處理。

3.6疏導交通,注意承重汽車的運行路線,減少車輛荷載對支護結構的影響;限制基坑邊的堆載重量與距離;根據支護的應力狀況和變形情況,及時加設預應力。

4結論

本文結合南京河西某基坑工程施工討論了基底加固、基坑邊超載、施工降水及建筑物形式對周邊地面沉降的影響,同時就土方開挖、施工降水和流土流砂問題提出了相應控制措施。