深基坑對周邊建筑物影響的風(fēng)險分析

鄭會

（重慶大學(xué)土木工程學(xué)院，重慶 400045）

1 概述

深基坑開挖是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在支護(hù)加固和降水不當(dāng)?shù)那闆r下，常會因邊緣地面沉降量超出設(shè)計(jì)值而危及周圍各種構(gòu)筑物的正常使用。工程事故的出現(xiàn)不僅帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且造成不良的社會影響。

目前，研究深基坑開挖對周邊建筑物影響的研究方法主要是利用有限元方法或解析方法，考慮深基坑、土、建筑物之間的共同作用，研究建筑物在深基坑開挖過程中產(chǎn)生的變形。但這種方法未考慮建筑物破壞所造成的經(jīng)濟(jì)損失，因此只限于技術(shù)研究領(lǐng)域。因此，建立風(fēng)險研究路線，研究和討論深基坑工程施工對周邊環(huán)境的影響風(fēng)險是非常有必要的。

2 基坑開挖引起的地面沉降分析

深基坑工程施工對周邊環(huán)境可能造成的破壞主要包括四個方面:一是由于地面變形而造成地面建筑物的開裂、傾斜，甚至倒塌;二是造成路面以及其他地面設(shè)施的破壞;三是造成地下管線(給排水管道、煤氣管道、電纜管道等)的破裂等；四是使地下隧道變形，襯砌管片產(chǎn)生不均勻沉降引起裂縫，漏水，甚至碎裂。在這四個方面中，又以第一方面的破壞最為明顯，對社會影響也最大。

影響深基坑開挖過程中除了施工質(zhì)量差、降水不當(dāng)外，坑內(nèi)外土壓力不平衡也是一個重要原因。地表沉降的大小取決于土層組成結(jié)構(gòu)及物理力學(xué)性質(zhì)，空間幾何形狀，圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型，開挖尺寸，開挖深度，開挖順序，無支撐暴露時間，開挖時間，周邊靜、動超載情況，地表水和上下水管的滲漏，鄰近建筑物的影響等等。當(dāng)前國內(nèi)外在深基坑周圍土體移動研究中，所采用的主要方法有:物理模擬法、數(shù)值模擬法、半理論解析法和經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)測法。實(shí)際工程中常用的分析深基坑開挖引起地表沉降的方法有：經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)測法、時空效應(yīng)法、Peek法(1969)、有限單元法、考慮鄰近建筑物存在的地表沉降估算。

3 建筑物破壞等級劃分

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要對深基坑開挖引起的建筑物破壞的風(fēng)險做出評估，首先要對建筑物的破壞進(jìn)行分類描述。

建筑物分為磚混結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)兩大類，采用建筑物的裂縫寬度指標(biāo)來表示其破壞，不考慮其發(fā)生位置、裂縫長度、數(shù)量等參數(shù)。

3.1 現(xiàn)有的建筑物破壞等級劃分見表1。

3.2 危險房屋鑒定標(biāo)準(zhǔn)(GJJ125-99)

危險房屋鑒定標(biāo)準(zhǔn)(JG1J25-99)給出了地基基礎(chǔ)、砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)危險點(diǎn)和房屋各組成部分的評價標(biāo)準(zhǔn)，并對建筑物危險性等級劃分如下:

A級:結(jié)構(gòu)承載力能滿足正常使用要求，未發(fā)現(xiàn)危險點(diǎn)，房屋結(jié)構(gòu)安全。

B級:結(jié)構(gòu)承載力基本能滿足正常使用要求，個別結(jié)構(gòu)構(gòu)件處于危險狀態(tài)，但不影響主體結(jié)構(gòu)，基本滿足正常使用要求。

C級:部分承重結(jié)構(gòu)承載力不能滿足正常使用要求，局部出現(xiàn)險情，構(gòu)成局部危房。

D級:承重結(jié)構(gòu)承載力己不能滿足正常使用要求，房屋整體出現(xiàn)險情，構(gòu)成整幢危房。

根據(jù)大量的國內(nèi)外文獻(xiàn)分析，雖然建筑物破壞特征很多，但最典型而且易定量分析的當(dāng)屬傾斜度和裂縫寬度。

在傾斜度研究方面，《危險房屋鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ125-99)規(guī)定了地基、砌體結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的允許傾斜率?！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB5007-2002》按照各類建筑物的特點(diǎn)和地基土的不同類別，對建筑物傾斜度的設(shè)計(jì)允許值，即安全容許值給出了明確的規(guī)定。《建筑工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》G(BJ301-88)分別規(guī)定了現(xiàn)有混凝土結(jié)構(gòu)、拼裝混凝土結(jié)構(gòu)(柱、梁、屋架、大板)及項(xiàng)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的施工允許偏差值。

在裂縫研究方面，倫敦建筑結(jié)構(gòu)工程師協(xié)會(BRE)(1978，1989，1994 和 2000)采用的建筑物破壞等級劃分主要采用裂縫寬度作為評價指標(biāo)。

3.3 可見裂縫與臨界應(yīng)變之間的關(guān)系

Buriand和Worht分別對可見裂縫與臨界應(yīng)變之間的關(guān)系做了深度的研究，對本文綜合其研究成果，得到出現(xiàn)裂縫的臨界應(yīng)變?nèi)绫?。

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4 建筑物破壞損失評價

4.1 建筑物損失的計(jì)算

深基坑開挖引起的建筑物損失包括直接損失和間接損失兩部分。直接損失，對非房屋建筑，只需計(jì)算建筑物自身破壞的損失；對房屋建筑，還應(yīng)包括室內(nèi)財(cái)產(chǎn)損壞以及人員傷亡。間接損失指由于建筑物的破壞所引發(fā)的經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境問題所帶來的損失。建筑物破壞的直接損失指的是直接經(jīng)濟(jì)損失，主要指結(jié)構(gòu)破壞以及重建的費(fèi)用，用損失比λ來表示。在進(jìn)行深基坑開挖引起的建筑物破壞損失評估時，首先應(yīng)將開挖影響范圍內(nèi)的建筑物分類，計(jì)算各類建筑物的經(jīng)濟(jì)損失，由各類建筑的損失求得總經(jīng)濟(jì)損失。

RT＝ΣR

C-總的建筑物破壞經(jīng)濟(jì)損失;λi-第i幢建筑物的損失比；mi-第i幢建筑物破壞前的現(xiàn)值。

4.2 建筑物現(xiàn)有價值的評估

在對建筑物進(jìn)行損失評價時，必須對建筑物的現(xiàn)有價值進(jìn)行評估。從評估的角度看，應(yīng)重點(diǎn)考慮以下因素：物理(建筑物自身狀況)因素、環(huán)境優(yōu)劣的影響、經(jīng)濟(jì)地理因素、新舊程度、用途、政策因素、供需狀況以及長期投資貸款利率變化等因素。

對房屋建筑物價格進(jìn)行評估，一般可采用以下幾種方法：重置成本法；帳面凈值調(diào)整法；基價調(diào)整法；綜合因素計(jì)算法；市場價格類比法；凈租金受益現(xiàn)值法。根據(jù)具體房屋建筑特點(diǎn)結(jié)合不同方法優(yōu)缺點(diǎn)選擇合理的方法進(jìn)行評估

圖1 深基坑開挖引起的建筑物破壞風(fēng)險流程圖

5 建筑物體破壞風(fēng)險分析

對于開挖引起的建筑物破壞風(fēng)險評估，國內(nèi)外學(xué)者做了大量的工作。

結(jié)論

深基坑工程事故發(fā)生率高，災(zāi)害后果嚴(yán)重。因此,在深基坑工程中引入風(fēng)險管理已迫在眉睫，在深基坑工程的風(fēng)險分析方面,我國幾乎處于空白,單純建立在統(tǒng)計(jì)資料上的分析方法目前并不可行。因此，我們一方面要做好調(diào)查統(tǒng)計(jì)工作，另一方面要重視專家及現(xiàn)場技術(shù)人員的主觀分析，結(jié)合兩者來對深基坑工程進(jìn)行風(fēng)險分析。

[1]劉建航.地下墻深基坑周圍地層移動的預(yù)測和

治理[J].地下工程與隧道，1993.2.1.

[2]劉建航，侯學(xué)淵.基坑工程手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.

[3]唐孟雄，趙錫宏.深基坑周圍地表沉降及變形分析[J].建筑科學(xué)，1996，(4):31-35.