淤泥地層基坑開(kāi)挖對(duì)周邊農(nóng)村房屋沉降損傷影響

王蘭，陳青青

(黎明職業(yè)大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，福建 泉州 362000)

淤泥地層基坑開(kāi)挖對(duì)周邊農(nóng)村房屋沉降損傷影響

王蘭，陳青青

(黎明職業(yè)大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，福建 泉州 362000)

根據(jù)福建省漳州市某項(xiàng)目基坑開(kāi)挖造成周邊農(nóng)村房屋沉降的工程案例，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)踏勘情況，對(duì)造成沉降損傷的原因進(jìn)行分析，并對(duì)房屋的沉降損傷程度進(jìn)行判斷。通過(guò)分析可知：基坑支護(hù)和排水方案設(shè)計(jì)不合理是造成周邊場(chǎng)地及民房沉降的主要原因；農(nóng)村民房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工缺陷是造成民房不均勻沉降損傷嚴(yán)重的主要原因；離基坑距離越近，民房的不均勻沉降損傷越嚴(yán)重；民房不均勻沉降程度與基礎(chǔ)形式關(guān)系密切，合理設(shè)置地梁和樁基礎(chǔ)可顯著減輕不均勻沉降。提出淤泥質(zhì)軟弱地層基坑開(kāi)挖注意事項(xiàng)和軟弱地基農(nóng)村房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及加固改造建議，以減少淤泥質(zhì)軟弱地層場(chǎng)地沉降，提高農(nóng)村房屋的防災(zāi)能力。

淤泥地層；基坑開(kāi)挖；房屋沉降；農(nóng)村房屋；防災(zāi)

在我國(guó)東南沿海地區(qū)，淤泥質(zhì)軟弱地層普遍存在。由于淤泥地層承載力低、天然含水量較高、透水性差以及固結(jié)緩慢等缺點(diǎn)，易造成上部建筑物產(chǎn)生不均勻沉降，特別是在該地層進(jìn)行深基坑開(kāi)挖，極易導(dǎo)致周?chē)ㄖ锛暗孛娉两刀鴰?lái)嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題[1-4]?；娱_(kāi)挖本是一個(gè)卸荷過(guò)程，其開(kāi)挖深度越深，開(kāi)挖面積越大，其應(yīng)力釋放及降水排水對(duì)基坑周邊土體的沉降影響越大[5-6]。該影響隨距離基坑的遠(yuǎn)近，降水排水方向等因素變化而程度不一，形式土體的不均勻沉降。由于地基的不均勻沉降，在該土體上部的建筑物發(fā)生主體傾斜、墻體開(kāi)裂等結(jié)構(gòu)安全病害，嚴(yán)重者成為危房甚至倒塌[7-8]。沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)，農(nóng)村城鎮(zhèn)化發(fā)展速度較快，在農(nóng)村邊緣高層建筑不斷涌現(xiàn)，基坑開(kāi)挖面積和深度也不斷增加，造成周?chē)r(nóng)村建筑物及地面沉降的安全問(wèn)題日益增多。農(nóng)村房屋建筑普遍存在缺乏科學(xué)設(shè)計(jì)、地基處理措施不當(dāng)和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不合理等問(wèn)題[9]，在淤泥場(chǎng)地上建造的房屋本身即存在潛在安全隱患。周?chē)翆釉诨娱_(kāi)挖等外界擾動(dòng)下，極易加重原有建筑的安全隱患，甚至導(dǎo)致新的嚴(yán)重安全問(wèn)題。本文以福建省漳州市淤泥地層場(chǎng)地某高層住宅項(xiàng)目基坑開(kāi)挖為例，研究該基坑工程對(duì)周?chē)r(nóng)村房屋安全影響?；诂F(xiàn)場(chǎng)踏勘及沉降影響數(shù)據(jù)，指出基坑開(kāi)挖造成周?chē)馏w沉降的影響特點(diǎn)和原因，分析周?chē)穹吭诨娱_(kāi)挖影響下的結(jié)構(gòu)損傷特點(diǎn)和損傷程度，并提出相關(guān)的防災(zāi)建議。

1 工程背景

1.1 工程概況

福建省漳州市某高層住宅項(xiàng)目，設(shè)一層地下室，基坑深度5.8 m，基坑面積12 000 m2，周長(zhǎng)300 m?；又ёo(hù)方案為水泥攪拌樁加錨桿，周邊放坡采用鋼筋網(wǎng)噴漿護(hù)坡，如圖1所示。

圖1 基坑周?chē)ёo(hù)措施

地下室基坑排水措施：排水采用基坑底四周設(shè)置排水溝，每隔50 m設(shè)置一個(gè)集水井(集水井尺寸11 600 mm×1 160 mm×800 mm)。根據(jù)場(chǎng)地巖土工程勘察報(bào)告可知，場(chǎng)地巖土層自上而下分別為：厚度1.10～2.90 m雜填土、厚度14.50～22.30 m淤泥、厚度0.66～4.06 m中砂、厚度9.58～24.90 m卵石等。擬建場(chǎng)地在地貌上屬Ⅰ級(jí)階地。場(chǎng)地地下水類(lèi)型主要是上層滯水和孔隙承壓水，孔隙承壓水賦存于中砂、卵石、粗砂層中，為場(chǎng)地內(nèi)的主要含水層。場(chǎng)地的地下水總體由北向南滲流排泄。

圖2 項(xiàng)目工地與民房相對(duì)地理位置

項(xiàng)目工地西側(cè)為農(nóng)村自建民房，其相對(duì)地理位置如圖2所示。

由于基坑距離西側(cè)民房較近，且場(chǎng)地存在較厚的淤泥層，基坑開(kāi)挖對(duì)周?chē)穹吭斐刹煌潭鹊挠绊憽?/p>

1.2 周?chē)r(nóng)村房屋概況

根據(jù)調(diào)查，該項(xiàng)目周?chē)r(nóng)村房屋結(jié)構(gòu)類(lèi)型以多層磚混結(jié)構(gòu)為主，個(gè)別房屋局部采用木屋架，少數(shù)采用框架結(jié)構(gòu)。磚混結(jié)構(gòu)房屋中，約70%建造于2000年以后，約30%建造于20世紀(jì)90年代。2000年后建造的磚混結(jié)構(gòu)普遍設(shè)置高度為0.6～1.0 m的地圈梁，多數(shù)采用約6 m長(zhǎng)條石樁基礎(chǔ)，個(gè)別采用混凝土管樁基礎(chǔ)，在一定程度上有利于減少地基不均勻沉降對(duì)上部結(jié)構(gòu)的危害。

2 房屋沉降損傷特征及原因分析

2.1 場(chǎng)地土體沉降觀測(cè)結(jié)果分析

根據(jù)基坑開(kāi)挖前設(shè)置的沉降觀測(cè)點(diǎn)提取數(shù)據(jù)分析，基坑開(kāi)挖導(dǎo)致了土體的不均勻沉降，且有41個(gè)觀測(cè)點(diǎn)屬于不穩(wěn)定階段?；娱_(kāi)挖過(guò)程中，周?chē)穹恐苓吢访嫦鲁痢⒃簝?nèi)地坪下沉和圍墻傾斜開(kāi)裂等宏觀現(xiàn)象，也說(shuō)明周?chē)馏w發(fā)生不均勻沉降，如圖3所示。

(a)水泥地面下沉開(kāi)裂 (b)室外臺(tái)階下沉脫開(kāi)

圖3 地面沉降宏觀現(xiàn)象

2.2 周?chē)课莩两祿p傷特征

基坑開(kāi)挖前，施工單位委托相關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行裂縫觀測(cè)記錄，并在房屋內(nèi)部做相應(yīng)標(biāo)記，為判斷新舊損傷提供有利資料。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，發(fā)現(xiàn)此次基坑施工造成附近房屋不同程度的不均勻沉降，少數(shù)房屋整體傾斜，房屋出現(xiàn)較明顯結(jié)構(gòu)性損傷和既有構(gòu)造性損傷局部擴(kuò)展，多數(shù)房屋出現(xiàn)較輕微的結(jié)構(gòu)性損傷和構(gòu)造性損傷或既有損傷局部擴(kuò)展，如圖4所示。

(a)門(mén)窗洞口斜向裂縫 (b)承重墻體斜向裂縫 (c)廠房磚墻開(kāi)裂外閃

(d)鋼筋混凝土樓板斜向裂縫(e)地面瓷磚空鼓、開(kāi)裂(f)圍墻與主體脫開(kāi)

圖4 房屋典型損傷現(xiàn)象

磚混結(jié)構(gòu)房屋普遍出現(xiàn)的典型損傷特征包括：(1)磚墻門(mén)窗洞口出現(xiàn)斜向裂縫(圖4a)；(2)承重橫向墻體出現(xiàn)斜裂縫(圖4b、4c)；(3)混凝土樓板出現(xiàn)沿短跨方向裂縫(圖4d)；(4)地面鋪設(shè)地磚出現(xiàn)空鼓、開(kāi)裂(圖4e)；(5)屋面板防水層開(kāi)裂，出現(xiàn)漏水現(xiàn)象；(6)院內(nèi)地面鋪設(shè)地磚開(kāi)裂，圍墻與主體脫開(kāi)(圖4f)。

2.3 周?chē)课莩两祿p傷程度及分布特點(diǎn)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘結(jié)果，結(jié)合基坑開(kāi)挖前的沉降觀測(cè)資料和裂縫觀測(cè)記錄資料，考慮房屋損傷部位或構(gòu)件的重要性和損傷點(diǎn)數(shù)量等綜合評(píng)定房屋的損傷等級(jí)。將損傷等級(jí)分為：未損傷、輕微損傷、一般損傷及嚴(yán)重?fù)p傷共4個(gè)等級(jí)，分別用A～D字母代替。圖5為房屋損傷等級(jí)的地理分布圖。

圖5 房屋損傷等級(jí)分布

從圖5可知，隨著距離基坑由近到遠(yuǎn)，損傷等級(jí)基本在逐級(jí)降低，即損傷程度逐漸減輕；個(gè)別房屋相對(duì)同排房屋損傷程度較重，說(shuō)明房屋本身特性也是影響損傷程度的重要因素；C、D損傷等級(jí)房屋數(shù)量占64%，說(shuō)明此次基坑開(kāi)挖對(duì)周?chē)穹慨a(chǎn)生明顯不均勻沉降。

2.4 調(diào)查房屋沉降損傷原因分析

2.4.1 基坑開(kāi)挖影響

根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ 120—2012和《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50007—2011規(guī)定，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)將基坑周邊環(huán)境的沉降控制在允許范圍內(nèi)，且應(yīng)滿足地基變形允許值的相關(guān)規(guī)定。從施工前后沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)可知，個(gè)別砌體結(jié)構(gòu)局部?jī)A斜遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)地基變形允許值。由此可見(jiàn)，基坑設(shè)計(jì)與施工不合理，是導(dǎo)致周?chē)课莶痪鶆虺两档闹饕颉?/p>

2.4.2 房屋設(shè)計(jì)缺陷影響

從沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)和房屋損傷分布特點(diǎn)可知：隨著距離基坑的距離越遠(yuǎn)，沉降量越小，房屋損傷等級(jí)也逐漸降低。但個(gè)別房屋出現(xiàn)較同距離范圍內(nèi)房屋更為嚴(yán)重的損傷。此類(lèi)房屋普遍設(shè)置截面高度較小的地梁，甚至無(wú)地梁。農(nóng)村房屋建造過(guò)程缺乏科學(xué)指導(dǎo)，結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)存在較多問(wèn)題。因此，農(nóng)村房屋自身設(shè)計(jì)缺陷也是導(dǎo)致本次損傷的重要原因。

3 減少淤泥軟弱場(chǎng)地基坑開(kāi)挖土體不均勻沉降的建議

3.1 基坑開(kāi)挖支護(hù)設(shè)計(jì)與施工建議

淤泥場(chǎng)地進(jìn)行基坑開(kāi)挖前，應(yīng)對(duì)周?chē)h(huán)境充分調(diào)查，合理設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)，以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的沉降影響程度。基坑支護(hù)設(shè)計(jì)在遵循國(guó)家規(guī)范的要求前提下，應(yīng)充分考慮場(chǎng)地條件和周?chē)h(huán)境條件等多重因素，可適當(dāng)高于國(guó)家規(guī)范進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)，做到盡量減少降水、排水。在基坑施工過(guò)程中，應(yīng)密切關(guān)注沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)變化(《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ 120—2012)，出現(xiàn)數(shù)據(jù)突變時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，必要時(shí)暫停施工，并與設(shè)計(jì)方溝通變更基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案，將沉降量控制在允許范圍內(nèi)。

3.2 淤泥場(chǎng)地農(nóng)村房屋設(shè)計(jì)與加固改造建議

提高農(nóng)村房屋的自身性能是減少沉降災(zāi)害的主要途徑。農(nóng)村房屋的設(shè)計(jì)與建造一直處于規(guī)范外圍，缺乏合理的設(shè)計(jì)和規(guī)范的建造施工。特別對(duì)于淤泥場(chǎng)地上的農(nóng)村房屋，對(duì)新建建筑應(yīng)要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，特別是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，提高結(jié)構(gòu)防災(zāi)能力。對(duì)現(xiàn)有房屋，應(yīng)進(jìn)行安全隱患排查，對(duì)設(shè)計(jì)及施工缺陷和已有損傷進(jìn)行加固改造，如加大基礎(chǔ)剛度、增設(shè)圈梁及構(gòu)造柱、修補(bǔ)裂縫，提高房屋整體性，以降低可能出現(xiàn)的不均勻沉降所導(dǎo)致的損傷。

4 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)某項(xiàng)目淤泥場(chǎng)地基坑開(kāi)挖引起周?chē)r(nóng)村房屋不均勻沉降損傷影響的案例分析，提出以下結(jié)論和建議：

(1)基坑周邊房屋的損傷程度主要與距離基坑遠(yuǎn)近和房屋自身結(jié)構(gòu)特性有關(guān)。房屋距離基坑越遠(yuǎn)，其損傷程度越輕；房屋基礎(chǔ)剛度越大，整體性越好，其損傷程度越輕。

(2)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)不合理是造成周?chē)痪鶆虺两档闹饕?。淤泥?chǎng)地基坑支護(hù)方案應(yīng)減少或不進(jìn)行降水、排水；施工中密切注意沉降觀測(cè)點(diǎn)異常，及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，控制沉降量。

(3)農(nóng)村房屋設(shè)計(jì)缺陷是造成損傷的重要原因。淤泥場(chǎng)地建造農(nóng)村房屋除應(yīng)按規(guī)范設(shè)置圈梁、構(gòu)造柱等以提高整體性外，尚應(yīng)對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)，以減少外界擾動(dòng)造成的房屋不均勻沉降。

(4)淤泥場(chǎng)地基坑支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮場(chǎng)地條件和周?chē)h(huán)境條件等多重因素，可根據(jù)實(shí)際工程情況適當(dāng)高于國(guó)家規(guī)范要求，以保證周?chē)两翟谝?guī)范限制范圍內(nèi)。

(5)淤泥場(chǎng)地農(nóng)村房屋普遍存在安全隱患和輕微損傷，受擾動(dòng)易造成嚴(yán)重?fù)p傷。對(duì)淤泥場(chǎng)地建造的農(nóng)村房屋，政府應(yīng)高度重視，從設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)抓緊，并對(duì)已有房屋應(yīng)進(jìn)行安全排查及加固改造，提高其安全性能及綜合防災(zāi)能力。

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(責(zé)任編輯：黃韡 英文審校：楊德權(quán))

Influence of Foundation Pit Excavation of Silt Stratum on Settlement Damage of Surrounding Rural Buildings

WANG Lan，CHEN Qingqing

(College of Civil and Architectural Engineering, Liming Vocational University, Quanzhou 362000, China)

In view of the problem concerning foundation pit excavation of silt stratum on settlement damage of surrounding buildings, on the basis of some project under construction in Zhangzhou of Fujian Province, this paper makes an analysis on the causes of the settlement damage and also makes a judgement on the settlement damage degree of surrounding rural buildings. It is indicated by the analysis that the unreasonable design of foundation pit support and drainage had been the main cause of the settlement of the surrounding ground surface and rural buildings, and that the structural design and construction defects had been the main cause of the uneven settlement of the rural buildings. The closer the distance was from the foundation pit, the more damage the uneven settlement of the rural buildings had. The uneven settlement degree of rural buildings depends mainly on their base form, and reasonable setting of foundation beam and pile foundation could significantly reduce uneven settlement. This paper puts forward the precautions in the foundation pit excavation of silt stratum, as well as the suggestion of the rural structural design on the weak foundation and its reinforcement and reconstruction, so as to reduce the settlement of muddy soft ground and improve the disaster prevention ability of rural buildings.

silt stratum; foundation pit excavation; ground surface settlement; rural buildings; disaster prevention

1008-8075(2017)01-0078-05

10.13446/j.cnki.jlvu.20170017

2016-09-28

王蘭(1983-)，女，講師，博士研究生，主要從事工程結(jié)構(gòu)抗震防災(zāi)研究。

福建省中青年教師教育科研項(xiàng)目計(jì)劃(2015JA15832)；黎明職業(yè)大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目(LMTD2014106)；黎明職業(yè)大學(xué)規(guī)劃項(xiàng)目(LZ2015104)

TU 502.6

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