基坑开挖对周围建筑物沉降的影响

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1、 基坑开挖对周围建筑物沉降的影响 基坑开挖所引起的近邻建筑物产生沉降变形的情况在建筑行业中是十分普遍的，建筑物发生不均匀沉降会导致建筑物的结构产生相应的反应，如果不均匀沉降太大会导致建筑物产生裂缝、倒塌等问题；如果不均匀沉降不大，但绝对沉降较大，也可能对基坑附近的市政工程产生不利影响，正是由于基坑近邻建筑物的绝对沉降和不均匀沉降在现代施工过程中有着无可替代的作用，基坑开挖对周围建筑物沉降的影响研究受到了极大重视。高层建筑的发展，离不开基坑工程的大力支持，而基坑工程的发展开始向着大深度和大面积的这个方向进行发展，除了上述的基坑开挖对周围建筑物沉降的影响，基坑开挖过程中许多其他的问题开始显现出来，

2、常见的基坑工程都是在人口较为密集或者建筑物比较密集的建筑群中进行开展施工，这样的地理位置的限制使得施工的场地极为狭窄，难以施展，这加大了基坑开挖的难度，分析基坑开挖引起的近邻建筑物沉降变形的因素知道，近邻建筑物沉降变形是多种因素耦合作用的结果。应用大型工程软件FLAC-2D，采用弹塑性大变形理论，对土钉墙支护形式下基坑开挖引起的近邻建筑物沉降问题进行了数值模拟分析。标签：基坑；沉降；数值分析；意义 基坑施工过程是十分复杂的，施工过程中的预测和控制都是极为重要的，研究“基坑开挖对周围建筑物的沉降”必须建立一个模型，科学上是以三维流固耦合模拟的方式进行研究，利用维有限差分分析程序FLAC3D 为主

3、要的计算手段，其目的是通过建立一个模型并分析以得到基坑周围建筑物在不同的工况和环境条件下的沉降规律并得到结论。對于工程中的基坑开挖降水对周围建筑物沉降的影响的分析，利用三维流固耦合模拟的方式以及通过施工人员的现场实时监测的有关数据等，比较分析两个数据之间是否有出入，最终得出了结论，FLAC3D 程序的耦合模拟实验是有效的，他在基坑开挖降水引起周围建筑物沉降研究方面的可行性是通过相关验证的，我们可以通过利用 FLAC3D 程序的耦合模拟实验来进行基坑开挖降水引起周围建筑物沉降研究方面的话题。一、工程简介以及数值模拟分析 我们以一个普通的工程建设为例，假设该工程需要建筑一个 3 层的建筑物而且有附

4、属用房和一个地下 2 层车库。施工的地点的北侧有一条小区的主干道，南侧 3.0m 处左右有一个单层的厂房，在西侧 13.0m 处有一栋 7 层楼房。工程地质概况：假设工程场地的地形基本平坦，地面绝对标高在 32.86 米到 34.43 米，人工表层填土，场地土层自上而下分别为：粉质粘土素填土，层底标高 30.44 到33.00 米；杂填土，层底标高 31.74 到 33.90 米；粉质粘土，层底标高 29.81到 32.09 米；粘质粉土砂质粉土，层底标高 26.09 到 29.35 米；水文地质概况：本场地勘察实测地下水情况为：第 1 层为上层滞水，水位标高 26.7332.50米（埋深 0

5、.76.5 米）；假设一个工程的地下水大约深埋在 1.3 米的位置，在存在着的三种类型的地下水中有浅层潜水型，弱承压水型和及基岩裂隙水三种不同类型的水。通常采用的是野外勘探和现场原位这两种基本的方式对地层结构以及他 的沉积环境进行测试，对土层的从上至下的分类依此为：人工杂填土、亚粘土、亚粘土一粉细砂、淤泥质亚粘土。在对分析方案设计前，我们假定了三种基本的设计方案，在方案 1 中，我们要求基坑周边无建筑物。在方案 2 中假设基坑周边有一栋 7 层建筑物。然后选择距基坑不同距离下进行模拟分析。方案 3 中假设基坑周边有一栋 12 层建筑物。选择距基坑不同距离分别进行模拟分析。实验中，可以根据对称性

6、，以基坑的垂直中轴线为对称轴，取基坑的一半进行分析。用 Initial 命令设置土体的初始应力状态，静止土压力系数取 0.5。约束好各种条件后，确定基坑开挖的影响范围：在水平方向取 5H（H 为基坑开挖深度），竖直方向取 3H。网格尺寸为 0.5 米0.5米，共划分单元网格 7110 个。在基坑开挖的过程中，首先设置土体的初始应力状态和边界条件，然后构建建筑物，并进行计算。开挖过程中支护的模拟分 6步进行，每步开挖 1.5 米，然后我们开始计算有关数据，数据表明，钉墙支护前提下，基坑周围无建筑物距基坑较近的坑边土体随基坑的开挖发生向上的位移，坑底土体回弹导致的坑边土体的位移。并且我们得出基坑周

7、围地表的最大沉降区不在坑边而在离基坑一定距离处的结论。通过选择不同的建筑物与基坑的距离，随着距离的加大，绝对沉降量明显增大，即建筑物的绝对沉降量随基坑开挖深度的增加而接近线形增加。建筑物的不均匀沉降随基坑开挖深度的增加而增加，但增加量随建筑物距基坑距离的增加而减小。沉降范围的大小一般与地表水的含水量成反比，而且，护坡的变形也会导致沉降位移的发生，护坡发生变形后会发现在深基坑的附近就会发现沉降位移等状况。甚至在严重的情况下还会产生地下的承压水受压力而向上喷涌，并最终导致基土开裂情况发生。二、建筑物沉降影响的原因分析 基坑开挖会对周围建筑物产生沉降影响，主要是由于深基坑工程所具有的独特性所导致的，

8、深基坑工程所具有的独特性主要体现在基坑的深度加大。建筑物的稳定性和基坑的深浅关系到一个建筑物的稳定性，如果基坑的深浅不够，既有可能发生类似于坍塌或者裂缝，或者在抗震等方面存在巨大的缺陷，只有实施符合当地的实际环境，才能够保证深基坑工程施工过程的顺利进行。深基坑所处环境的多样化问题，我们知道，现在的深基坑的开挖过程大多是在城市中进行的，而这样就不可避免的受到城市中的高楼大厦的限制和影响，至于为什么在在建筑物密集之处建立，其主要的目的是更好地方便当地群众，同时可以做好房地产的开发项目工作。这样为了实现这个目标，于是在城市人口建筑的密集处建筑所遇到的困难会大大增加，要像保证深基坑的稳定性，如何更好的

9、处理好地上与地下的各种环境问题是关键。深基坑开挖对周边环境的影响是很大的，首先是对邻近建筑物的沉降开裂，这也是其中最主要的一个，我们知道，深基坑在开挖的过程中容易使地表产生沉降等现象的发生，地表产生沉降会直接导致邻近建筑物的沉降开裂。邻近建筑物的沉降开裂和空间位移的产生大多数情况下与地表水的含水量有着巨大的关系。通过上述的模拟数据我们得出结论是以下几条：（1）基坑开挖深度8m 时，建筑物的绝对沉降量随着基坑开挖深度的增加而接近于线形增加。（2）建筑物的绝对沉降量受建筑物层数的影响较大。（3）建筑物的倾斜方向随建筑物与基坑距离的增加由背离基坑方向转变为朝向基坑方向。（4）基坑周围地表的最大沉降区

10、不在坑边，而在离基坑一定距离处。以上是主要与地质条件及支护形式有关的四个基本结论。三、基坑开挖对周围建筑物沉降的影响研究意义 一个科学的研究方法必须以一个理论为依据，在基坑开挖对周围建筑物沉降的影响过程中，采用平面应变问题考虑的方法，以及弹塑性大变形理論和破坏准则为摩尔-库仑准则的前提下，通过对基坑实际数据的数学和物理模型进行分析。最终得出了一些重要的结论，即当一个基坑的开挖深度小于或者等于 8 米时，建筑物的绝对沉降量会随着基坑开挖深度的增加而接近于线形增加。即这是一个近似于线性的比例，其次我们得出，建筑物的绝对沉降量会受到建筑物层数的极大影响，研究发现，基坑周围有建筑物时，由于建筑物的作用

11、，基坑周围的土体在竖直方向只发生向下的沉降位移，最大沉降区的位置与无建筑物时的情况相近，但由于建筑物在土体中引起附加应力作用，使得地表最大沉降量比无建筑物时有所增加。四、结语 从上述的分析中我们知道，一个建筑物的沉降量会随基坑开挖深度的增加而增加，企业或者施工单位在实际的施工工程中，必须要特别注意临界开挖的深度以及对沉降量的控制。发生基坑开挖深度超过临界开挖深度的情况下，施工单位必须采取多种有效的管理和制止措施等以保证施工的质量。我们知道基坑施工过程是一个极为复杂的过程，施工过程中关系到方方面面的问题，企业的技术人员必须做好现场的管理和监控工作，施工过程中的预测和控制是管理基坑开挖的两把钥匙，

12、研究“基坑开挖对周围建筑物的沉降”必须建立在一个具体的数学模型，通过利用科学的三维流固耦合模拟的方式进行研究，利用维有限差分分析程序FLAC3D 为计算手段而建立的模型并分析以得到基坑周围建筑物在不同的工况和环境条件下的沉降规律并得到结论。对于工程中的基坑开挖降水对周围建筑物沉降的影响的分析，并最终得出了上述结论。参考文献：1.许锡金，李东霞；基坑降水引起地面沉降计算方法研究J；岩土工程技术；2004 年 04 期 2.谢康和，柳崇敏，应宏伟，杨伟；成层土中基坑开挖降水引起的地表沉降分析J；浙江大学学报（工学版）；2002 年 03 期 3.顾小芸；地面沉降计算的回顾与展望J；中国地质灾害与防治学报；1998年 02 期 4.高彦斌，吴晓峰，叶观宝；地下连续墙施工对临近建筑物沉降的影响J；地下空间；2003 年 02 期 5.王明波；基坑工程与邻近建筑物相互影响的分析方法J；工业建筑；2004年 08 期