深基坑對(duì)周圍建筑結(jié)構(gòu)的影響及措施范文

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摘要:隨著城市化進(jìn)程加快，越來(lái)越多的高層建筑拔地而起，因此，深基坑開(kāi)挖深度和面積也不斷增大，對(duì)周圍建筑結(jié)構(gòu)的影響也越來(lái)越嚴(yán)重，因此，基坑周圍建筑物的保護(hù)問(wèn)題成為深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中備受關(guān)注的焦點(diǎn)。本文從深基坑對(duì)周圍建筑物的影響力學(xué)性能進(jìn)行研究分析，總結(jié)了深基坑對(duì)周圍建筑結(jié)構(gòu)的影響具體表現(xiàn)，最后提出了對(duì)周圍建筑結(jié)構(gòu)的加固方法。

關(guān)鍵詞：深基坑；損害機(jī)理；具體影響；應(yīng)對(duì)措施

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的迅猛發(fā)展，城市建筑用地不斷減少，以至于城市中建筑物的層數(shù)越來(lái)越多，高度不斷增加。為了提高土地的利用效率，建筑行業(yè)的技術(shù)必須越來(lái)越先進(jìn)，因此，深基坑不斷的應(yīng)用到地下結(jié)構(gòu)和高層建筑中，但是，深基坑的施工過(guò)程是比較復(fù)雜的，在施工中，各個(gè)方面都需防護(hù)與檢測(cè)，稍有不慎就會(huì)對(duì)周圍建筑物產(chǎn)生相應(yīng)巨大的影響，因此，在施工過(guò)程中，深基坑周圍建筑結(jié)構(gòu)的防護(hù)與加固是迫切需要研究的問(wèn)題。

1深基坑對(duì)周圍建筑結(jié)構(gòu)損害的理論知識(shí)及影響規(guī)律

近年來(lái)，通過(guò)運(yùn)用工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、數(shù)值分析、理論推導(dǎo)等各個(gè)方面對(duì)深基坑對(duì)周圍建筑物損害的研究，得出了深基坑周圍建筑結(jié)構(gòu)損害的理論為：深基坑施工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)因支護(hù)不及時(shí)或支護(hù)不全面，或者由于土層受到干擾及施工中出現(xiàn)地層應(yīng)力損失時(shí)，地表周圍土體發(fā)生不均勻變形或沉降，使地基發(fā)生應(yīng)力重分布，從而使基礎(chǔ)與地基之間的接觸面出現(xiàn)“錯(cuò)開(kāi)”或“不緊密”的情況，這就是周圍建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生傾斜和裂縫的主要原因。為了使這種應(yīng)力狀況達(dá)到新的平衡，使建筑物與基礎(chǔ)變形協(xié)調(diào)，使基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體，需要進(jìn)行以下兩個(gè)方面：一方面需要上部結(jié)構(gòu)約束基礎(chǔ)的變形；另一方面由于基礎(chǔ)的變形引起上部結(jié)構(gòu)的豎向位移和角位移，伴隨附加作用力產(chǎn)生的同時(shí)、應(yīng)力也進(jìn)行再分配，在薄弱環(huán)節(jié)表現(xiàn)出破壞，釋放能量，即形成了新的平衡。深基坑周邊不同區(qū)域、不同位置的建筑物其位移變化是不同的，當(dāng)建筑在垂直于基坑長(zhǎng)邊方向、位置又遠(yuǎn)到近變化時(shí)，其基底的相對(duì)位移不是單調(diào)的增加或減少，而是先增大后減小存在一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)（即在距基坑20米處），其內(nèi)力也存在相似的情況；當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)在平行基坑長(zhǎng)邊方向、建筑物位置由中間向兩側(cè)移動(dòng)時(shí)，其建筑結(jié)構(gòu)的位移先增大，中間位置變化不大，而從中部到兩側(cè)的過(guò)程中逐漸減小，在位置移動(dòng)過(guò)程中建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力變化同樣復(fù)合這個(gè)規(guī)律，由此可知，位移與內(nèi)力兩者有較強(qiáng)的關(guān)系。

2深基坑對(duì)周圍建筑結(jié)構(gòu)的具體影響

深基坑施工過(guò)程是地下空間內(nèi)的一種復(fù)雜的施工過(guò)程，深基坑的施工在地下進(jìn)行，具有較大的安全性問(wèn)題，有可能會(huì)引起周圍建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生沉降、傾斜以及開(kāi)裂等病害。2.1周圍建筑物基礎(chǔ)沉降在深基坑施工過(guò)程中，周圍建筑特別是在此之前就處于上方的房屋建筑物的基礎(chǔ)，在基坑開(kāi)挖后，基礎(chǔ)的一側(cè)失去水平力支撐導(dǎo)致基礎(chǔ)發(fā)生沉降。隨著開(kāi)挖深度的增加，沉降量也在逐漸變化，距離基坑最近的測(cè)點(diǎn)沉降量最大。2.2建筑結(jié)構(gòu)傾斜房屋建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生傾斜是由于基礎(chǔ)部位不均勻沉降或者側(cè)向水平位移引起的，在基坑施工過(guò)程中，由于各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)距開(kāi)挖基坑距離不同、周圍環(huán)境不同、土質(zhì)不同，故各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的沉降量各不相同，存在沉降差，因此，周圍建筑物會(huì)發(fā)生傾斜。傾斜示意圖如圖1所示。2.3房屋墻面開(kāi)裂由于建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)部位發(fā)生不均勻沉降，引起應(yīng)力重分布，基礎(chǔ)的承載力各有差異，導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)拉伸作用，當(dāng)這種作用力達(dá)到一定程度之后，就會(huì)引起房屋墻體甚至是梁柱發(fā)生開(kāi)裂。開(kāi)裂圖如圖2所示。

3深基坑支護(hù)的類型和周圍建筑結(jié)構(gòu)的加固措施

由于深基坑在施工過(guò)程中會(huì)對(duì)周圍建筑結(jié)構(gòu)造成一定程度的影響，故在深基坑施工過(guò)程中對(duì)深基坑本身采取一系列的支護(hù)措施和對(duì)周圍建筑結(jié)構(gòu)加固，從而提高深基坑的剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性和增強(qiáng)周圍建筑結(jié)構(gòu)的抵抗外界干擾的能力.1）懸臂式支護(hù)是指依靠沒(méi)有支撐的懸臂圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行支護(hù)的形式，主要利用支撐結(jié)構(gòu)嵌入土中的深度起到的加固作用，并結(jié)合結(jié)構(gòu)自身抗彎剛度來(lái)控制基坑變形。適用范圍與土質(zhì)較好、基坑深度較小的情況下。2）拉錨式支護(hù)主要利用地面拉錨結(jié)構(gòu)抵抗土體和用錨固定體來(lái)保持錨具自身平衡來(lái)進(jìn)行深基坑的支護(hù)加固。3）土釘支護(hù)是指利用土釘、土體和噴射混凝土面層的結(jié)合形成的一種復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，這種方式對(duì)減輕土體松動(dòng)現(xiàn)象有較好的改善。目前，土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)是我國(guó)應(yīng)用最廣泛的基坑支護(hù)形式，適用范圍：粘性土質(zhì)、距離地下水層較近的深基坑支護(hù)。4）復(fù)合土釘支護(hù)是在土釘支護(hù)的基礎(chǔ)上增加了錨桿與樁基礎(chǔ)的組合系統(tǒng)，改善了土釘支護(hù)在土質(zhì)疏松、軟弱地域保持平衡的問(wèn)題。

（2）建筑物加固方法如下：

1）增大截面加固法是指在建筑物構(gòu)件周圍再包裹一層，以增大構(gòu)件的截面和配筋，根據(jù)構(gòu)件的受力情況分為單面、雙面、三面或四面加固，加固完成后增強(qiáng)構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性。適用范圍：梁、板、柱等混凝土構(gòu)件的加固。該方法加固要求：使用的加固混凝土比原結(jié)構(gòu)的混凝土高一個(gè)等級(jí)其大于C30；必須處理好新舊結(jié)合處材料的整體協(xié)同性。該方法的缺點(diǎn):費(fèi)時(shí)長(zhǎng)，工作量大，加固后原凈高減小，自重荷載增大，剛度提高，相應(yīng)的延性有所降低。2）外包型鋼加固法中運(yùn)用角鋼和扁鋼這兩種型鋼。加固方法分為：有粘結(jié)外包型鋼和無(wú)粘結(jié)外包型鋼，有粘結(jié)外包型鋼采用結(jié)構(gòu)膠粘合原構(gòu)件和型鋼，無(wú)粘結(jié)外包型鋼采用水泥砂漿封閉原構(gòu)件和型鋼的縫隙。該方法的優(yōu)點(diǎn)：一般不改變其結(jié)構(gòu)尺寸，但能極大的提高構(gòu)件的承載力，主要因?yàn)椴捎迷摲椒庸毯螅瑯?gòu)件處于三軸應(yīng)力狀態(tài)；施工簡(jiǎn)單，耗時(shí)短。3）換置混凝土加固主要用于有局部缺陷的混凝土構(gòu)件，置換混凝土的構(gòu)件是否成功取決于新舊混凝土結(jié)合處是否能協(xié)同工作，新舊混凝土界面的粘合要依靠結(jié)構(gòu)界面膠來(lái)完成，以保證新舊混凝土能夠較好的協(xié)同變形。4）粘貼鋼板加固法是一種較為新型的加固方法，該方法用結(jié)構(gòu)膠黏劑把鋼板粘于結(jié)構(gòu)構(gòu)件上，用來(lái)增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和承載能力。該方法的優(yōu)缺點(diǎn)表現(xiàn)為：加固強(qiáng)度高，作業(yè)速度快，應(yīng)用靈活。適用范圍：鋼筋焊接點(diǎn)斷裂處、梁破壞及舊樓改造。　5）粘貼纖維復(fù)合材料加固法是指為提高構(gòu)件的受彎、抗剪能力，在被加固構(gòu)件的受拉面用高性能粘結(jié)劑粘貼碳纖維布的方法。該方法的適用范圍：鋼筋混凝土受彎、軸心受壓、大偏心受壓以及受拉構(gòu)件。該方法的優(yōu)點(diǎn)為：剛度高、自重輕，基本不增加構(gòu)件、適用范圍廣、施工方便易于操作等。

4結(jié)論

深基坑的施工問(wèn)題是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，在施工過(guò)程中給周圍的建筑物帶來(lái)了不可避免的損害，本文通過(guò)對(duì)深基坑對(duì)周圍建筑結(jié)構(gòu)損害的理論知識(shí)研究，總結(jié)了其對(duì)周圍建筑物影響的具體表現(xiàn)和一般規(guī)律，最后提出了對(duì)深基坑自身和臨近建筑結(jié)構(gòu)的預(yù)防加固措施。

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作者：王衛(wèi)勇1；宋瑞瑞2 單位：1河南開(kāi)大工程管理有限公司，2河南大學(xué)土木建筑學(xué)院