邻近建筑深基坑结构开挖施工安全研究

邻近建筑深基坑结构开挖施工安全研究

薛航

天津建科建筑节能环境检测有限公司  300171

摘要：本文探讨了深基坑开挖过程中对邻近建筑物的潜在影响及其施工安全问题。通过对深基坑开挖过程中地基变形、结构稳定性、环境影响等多个因素的分析，本文提出了针对性施工技术措施及优化方案，以减少对周边建筑的影响，保障施工过程的安全性。本文结合实际工程案例，对深基坑施工的关键技术进行了详细探讨，并总结出保障施工安全的有效措施。

关键词：深基坑开挖；邻近建筑；施工安全；地基变形；结构稳定性

引言：

随着城市化进程的不断推进，高层建筑和地下空间的开发利用逐渐成为现代城市建设的重要组成部分。深基坑施工作为地下工程建设的重要环节，其安全问题直接关系到整个项目的成败，尤其在邻近已有建筑物的情况下，深基坑的开挖可能对周边建筑物的稳定性和安全性造成严重威胁。因此，深基坑开挖的施工安全研究具有重要的现实意义。本文以深基坑结构开挖施工为研究对象，重点探讨了施工过程中如何有效控制邻近建筑物的安全风险。通过对深基坑施工技术及工程案例的研究，总结出一系列安全施工措施，旨在为相关工程提供理论依据和实践参考。

一、深基坑开挖施工概述

1.1 深基坑开挖的基本原理

深基坑开挖的基本原理涉及土体力学和岩土工程学，目的是通过合理设计和施工技术，确保基坑开挖过程中土体的稳定性，防止坑壁坍塌和地基沉降。施工时需要考虑地质条件、地下水位、建筑荷载等因素，选择适当的支护和排水措施。例如，在地下水位较高的区域，常用降水井和注浆技术降低基坑水位，以减少水土压力。通过优化支护设计和施工顺序，确保基坑结构的安全，并降低对周围环境和建筑物的不良影响。

1.2 深基坑施工中的常见问题

深基坑施工常见问题包括基坑变形、支护结构失效、地下水渗漏和土体塌陷等。开挖深度增加可能引发土体应力重分布，导致周边建筑物沉降和裂缝。上海某地铁项目由于地质复杂，基坑开挖导致局部边坡滑塌，周边道路出现沉降。支护结构设计不当或施工不足，可能引发坍塌。地下水渗漏在高水位地区尤为常见，未采取有效排水措施时，基坑内渗水影响施工进度，并增加支护结构压力，甚至导致基坑失稳。

1.3 邻近建筑对深基坑开挖的影响因素

邻近建筑的基础类型、距离、荷载及地质条件是影响深基坑施工的重要因素。浅基础建筑更易受基坑沉降影响，桩基建筑相对稳定。基坑与建筑物距离越近，开挖影响越大，尤其在基坑较深时，可能引发建筑物的不均匀沉降。建筑物荷载和地质条件，如软土或饱和土层，增加了基坑施工的风险。基坑施工需要详细分析设计，以确保邻近建筑物安全。

二、深基坑施工安全技术研究

2.1 地基变形的监测与控制

地基变形监测与控制是深基坑施工中确保安全的关键。常用的监测手段包括位移、倾斜和沉降观测，实时跟踪土体和建筑物的变形情况，及时发现异常并采取措施。近年来，物联网技术推动了自动化监测系统的发展，能够实现全天候监测与预警。例如，北京地铁14号线施工中，自动化监测系统用于实时监测周围建筑物的沉降情况，出现预警后迅速采取应急措施，避免了安全事故。有效的地基变形控制依赖于合理的施工工艺，如分层开挖、及时回填和增强支护结构，减少地基沉降和水平位移。

2.2 基坑支护结构设计与优化

基坑支护结构设计是深基坑施工安全的核心环节，直接关系到基坑的稳定性及周边建筑物的安全。常见的支护形式包括放坡、排桩、地下连续墙、锚杆支护等，选择合适的支护方式需依据基坑深度、地质条件、施工环境等多个因素进行综合考虑。例如，在广州地铁18号线工程中，基于软土层地质特点，设计团队选择了双排桩支护加预应力锚杆的组合方案，有效保障了基坑的稳定性。支护结构的优化设计不仅要满足基坑稳定性要求，还需考虑施工的经济性和可操作性。近年来，有限元分析软件的广泛应用为基坑支护结构的设计优化提供了重要的技术手段，通过模拟不同工况下的基坑变形和支护结构受力情况，设计人员可以对支护结构进行精细化调整，从而达到最优的设计效果。

2.3 邻近建筑保护措施分析

邻近建筑的保护措施在深基坑施工中至关重要。常用的保护措施包括预加固、隔离墙和注浆加固。对于靠近基坑的建筑，常采用预加固措施，如在建筑物基础下注入水泥浆提高地基承载力，减少基坑开挖引发的沉降。此外，隔离墙能有效减少基坑对邻近建筑的直接影响。注浆加固适用于软土或松散砂土区域，通过加固周围土体增强地基稳定性。上海世博会中国馆的基坑施工中，水泥土搅拌桩和注浆加固技术有效降低了施工对周边建筑的影响，确保了施工安全。

三、深基坑施工安全管理实践

3.1 施工安全管理体系的构建

构建系统化的施工安全管理体系是确保深基坑施工安全的基础。有效的安全管理体系需要涵盖施工前的安全评估、施工过程中的动态监控与管理、以及施工后的安全验收与反馈。首先，施工前应组织专家对工程进行全面的安全评估，制定详细的安全施工计划，包括基坑开挖顺序、支护结构设计、监测方案及应急预案等。施工过程中，通过实施严格的现场管理制度和实时监控系统，确保各项安全措施落实到位。安全管理体系还应强调各级责任制的落实，确保每一个环节都有明确的责任人，形成良好的安全管理闭环。例如，中国中铁在实施深圳地铁9号线深基坑工程时，构建了完善的安全管理体系，定期进行安全检查，并对关键施工节点实施重点监控，极大地提高了施工安全性。

3.2 工程案例分析

在广州珠江新城核心区的深基坑施工过程中，项目方采用了地下连续墙和降水井组合的支护方案，以应对高地下水位和软土层带来的施工难题。通过实时监测基坑变形和水位变化，项目方及时调整了降水井的布置，并在基坑开挖过程中分段实施降水措施，最终成功控制了基坑的沉降和变形。在该项目中，广州建筑集团有限公司严格执行了基坑施工的安全管理措施，在施工期间未发生重大安全事故，周边建筑物沉降量控制在设计允许范围内，确保了整个项目的安全和顺利实施。

3.3 施工安全事故的预防与应急处理

施工安全事故的预防与应急处理是保障深基坑施工安全的最后一道防线。事故预防的关键在于充分识别和评估潜在的风险源，并采取针对性的预防措施。例如，在基坑开挖过程中，通过加强对基坑周边土体和支护结构的监测，及时发现潜在的坍塌风险并采取加固措施。与此同时，应急处理预案的制定和演练也是不可或缺的环节。应急预案应涵盖事故发生时的快速响应机制、人员疏散方案、应急物资储备等内容，确保一旦发生突发事故，能够迅速有效地进行处置。在2019年杭州某住宅楼深基坑坍塌事故中，施工方未能及时发现支护结构失效的预警信号，导致事故发生并造成严重损失，这也凸显了施工中应急预案和监测管理的重要性。通过有效的预防和应急处理措施，可以最大限度地降低施工安全风险，保障工程顺利进行。

四、结语

综上所述，深基坑结构开挖施工安全是建筑工程中至关重要的一部分，尤其在邻近建筑物的环境下，施工安全的挑战更加显著。通过科学合理的设计、严谨的施工管理以及有效的监测和控制措施，可以最大限度地降低施工过程中对周边建筑物的影响，确保工程的顺利进行。未来，随着施工技术的不断发展和完善，深基坑施工安全研究将为工程实践提供更加有力的技术支持。

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