某工程基坑開挖對(duì)相鄰建筑物的影響分析

秦 奇 峰

(太原市建筑工程質(zhì)量檢測(cè)站有限公司，山西 太原 030002)

0 引言

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，建筑基坑越來越大，越來越深，而與周邊既有建筑的距離也越來越近。在現(xiàn)在的工程建設(shè)當(dāng)中，經(jīng)常遇到鄰近既有建筑開挖基坑的現(xiàn)象，一般既有建筑的基礎(chǔ)埋深往往高于開挖基坑的基地深度?；娱_挖，尤其是深基坑開挖，會(huì)引起周邊地基的變形，周邊地基的變形發(fā)展到一定程度后，就會(huì)影響到相鄰建筑的地基基礎(chǔ)，使得相鄰建筑出現(xiàn)沉降、傾斜或開裂等現(xiàn)象，情況嚴(yán)重時(shí)，會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞，甚至發(fā)生倒塌事故。雖然基坑的開挖要有足夠的重視，但也不應(yīng)過于保守，基坑的開挖、支護(hù)施工設(shè)計(jì)也應(yīng)遵循安全、合理、經(jīng)濟(jì)的原則。這就要求對(duì)基坑開挖可能引起的影響有準(zhǔn)確的評(píng)估和判斷，這種評(píng)估和判斷需要對(duì)復(fù)雜的巖土工程問題進(jìn)行科學(xué)、認(rèn)真、全面的分析。

本文將以一工程實(shí)例為對(duì)象，就基坑開挖對(duì)相鄰建筑物的影響這一問題進(jìn)行分析、探討。以便對(duì)類似工程問題的處理有一定參考價(jià)值。

1 工程概況

某商住樓為一幢地下2層、地上32層的剪力墻結(jié)構(gòu)高層建筑，在使用期間，在其西側(cè)擬修建地下商場(chǎng)，在該樓的南側(cè)、西側(cè)開挖深基坑，基坑邊緣距離商住樓東側(cè)最近約4.5 m，距離商住樓南側(cè)最近約6 m，基坑與商住樓的平面相對(duì)位置示意圖見圖1。商住樓東面南側(cè)的室內(nèi)外高差約1.3 m，南面的室內(nèi)外高差約1.2 m，相鄰人防基坑深度約6.5 m(墊層至基坑頂部)。

商住樓主樓采用厚筏板基礎(chǔ)，筏板厚2 200 mm，所處場(chǎng)地地基土較好，商住樓地基持力層為卵石層，飽和狀態(tài)，密實(shí)，厚度穩(wěn)定，砂質(zhì)填充，地基承載力特征值建議值為300 kPa。地下水位位于地表以下約6.8 m。

2 商住樓沉降及傾斜

通過對(duì)商住樓的沉降觀測(cè)，基坑開挖至主體結(jié)構(gòu)施工結(jié)束這段時(shí)期內(nèi)商住樓僅局部有輕微沉降現(xiàn)象，最大沉降量為-2.16 mm，見表1。

通過對(duì)建筑物四個(gè)陽角的頂點(diǎn)位移觀測(cè)，結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)在觀測(cè)期間無規(guī)律的發(fā)展變化，說明上部結(jié)構(gòu)在基坑施工期間未產(chǎn)生新的傾斜現(xiàn)象。

此外，由圖1可知，相鄰基坑開挖深度未超出商住樓基礎(chǔ)埋深，未擾動(dòng)或影響到商住樓的地基持力層，商住樓的沉降觀測(cè)及上部位移測(cè)量結(jié)果與實(shí)際情況相吻合，說明相鄰基坑開挖施工未造成商住樓明顯下沉或傾斜。

3 基坑開挖對(duì)商住樓地基承載力的影響

基坑底標(biāo)高比商住樓主樓筏板底高2.25 m，比商住樓外擴(kuò)部分基底高0.75 m，滿足GB 50007—2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[1]第5.1.6條規(guī)定，可認(rèn)為在人防工程基坑開挖時(shí)不會(huì)對(duì)商住樓造成明顯影響。但是，按地基承載力理論，在基坑開挖后，相鄰商住樓地基的外圍約束減小，會(huì)降低其承載力。商住樓主樓在荷載標(biāo)準(zhǔn)組合作用下：基底最大壓力值為772 kPa，基底最小壓力值為535 kPa，基底平均壓力值為654 kPa。

3.1 原地基的承載力

該商住樓地基形式為天然河卵石地基，持力層為卵礫石層，勘察資料揭示，地基的承載力特征值為300 kPa。滿足地基承載力的修正條件，按基礎(chǔ)深、寬修正后的地基承載力特征值如下：

fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)。

fa=300 kPa+3.0×10 kN/m3×3+

4.4×18 kN/m3×8.05=1 027.56 kPa。

說明原地基承載力經(jīng)修正后滿足商住樓主樓基底壓力的要求。

3.2 基坑開挖后的地基承載力

商基坑開挖后，相當(dāng)于商住樓一側(cè)基礎(chǔ)埋深減小，減去了一部分建筑地基周圍超載，影響地基承載力的深度修正。相鄰基坑開挖深度按6.8 m計(jì)算，商住樓主樓筏板底部標(biāo)高10.35 m，商住樓的室內(nèi)外高差約1.3 m，所以相鄰基坑底標(biāo)高比商住樓主樓筏板底高2.25 m?？紤]肥槽與商住樓外墻之間土體的重量，相鄰基坑開挖后，商住樓的有效埋深為剩余埋深2.25 m與基坑邊至商住樓外墻之間的土體的折算厚度0.89 m之和。按此條件，基坑開挖后的實(shí)際地基承載力修正值為：

3.0×10 kN/m3×3 m+4.4×16 kN/m3×2.64 m=599 kPa。

根據(jù)GB 50007—2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范第5.2.1條規(guī)定，商住樓基底平均壓力值為654 kPa，高于修正后的地基承載力特征值599 kPa；商住樓基底最大壓力值為772 kPa，高于1.2倍的修正后的地基承載力特征值718.8 kPa。說明相鄰基坑的開挖降低了商住樓的地基承載力。

3.3 基坑回填后的地基承載力

相鄰工程的地下主體結(jié)構(gòu)完工并且基坑回填完成后，主體結(jié)構(gòu)及上部覆土的重量可根據(jù)回填土的容重折算成回填土厚度。開挖后實(shí)際埋深為2.25 m，地下工程結(jié)構(gòu)邊緣至商住樓外墻之間填土的折算厚度約為1.4 m，地下工程主體結(jié)構(gòu)自重折算厚度約為1.6 m，結(jié)構(gòu)上覆土厚為1.2 m，路面回填厚度為0.5 m，所以商住樓基礎(chǔ)在回填后的有效埋深約為7 m。按此條件，回填后地基承載力的修正值如下：

3.0×10 kN/m3×3 m+4.4×16 kN/m3×6.5 m=847 kPa。

商住樓基底平均壓力值為654 kPa，低于修正后的地基承載力特征值847 kPa；商住樓基底最大壓力值為772 kPa，低于1.2倍的修正后的地基承載力特征值1 016 kPa。說明相鄰基坑的開挖降低了商住樓的地基承載力。

4 商住樓上部結(jié)構(gòu)反應(yīng)的分析

通過觀察商住樓上部住宅樓的主要裂縫有如下幾類：

1)填充墻與剪力墻、框梁連接處的豎向、水平裂縫；2)填充墻門洞口角部的斜向裂縫；3)部分樓板底部存在輕微裂縫。

第一類：填充墻與剪力墻、框梁連接處的豎向、水平裂縫。此類裂縫是典型的填充墻與框架梁、柱連接處的收縮裂縫，該樓從上至下，從前至后均有裂縫出現(xiàn)，裂縫分布比較普遍，裂縫的數(shù)量、嚴(yán)重程度隨著樓層的增高并無明顯變化規(guī)律。根據(jù)裂縫的分布、形態(tài)，此類裂縫產(chǎn)生的主要原因是由于填充墻與剪力墻、框架梁的連接界面為兩種不同材料，在溫差作用下兩種材料的收縮不一致，引起墻體抹灰層在填充墻與剪力墻、框架梁的連接處開裂。

第二類：填充墻門洞口角部的斜向裂縫，該類裂縫產(chǎn)生的位置是墻體洞口角部等應(yīng)力集中，并且比較薄弱的部位，墻體本身的抗拉強(qiáng)度不足以抵抗收縮應(yīng)力而產(chǎn)生的開裂現(xiàn)象。

第三類：部分樓板底部存在輕微裂縫。該類裂縫產(chǎn)生的主要原因有二：一是混凝土板本身有干縮裂縫；二是開裂處為穿線管部位，穿線管底部混凝土較薄，在凝結(jié)硬化過程中易形成收縮開裂。

上述裂縫均與地基沉降或變形無關(guān)，說明相鄰基坑開挖并未引起商住樓上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生開裂或變形等反應(yīng)。

5 結(jié)語

通過分析，基坑開挖對(duì)周邊建筑主要產(chǎn)生以下幾種影響：

1)基坑開挖深度超過相鄰建筑基礎(chǔ)底部深度時(shí)，可能會(huì)引起周邊建筑地基產(chǎn)生變形或沉降，深基坑施工時(shí)應(yīng)充分調(diào)查周邊建筑物的地基基礎(chǔ)情況，此時(shí)應(yīng)根據(jù)GB 50497—2012建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范[2]進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)測(cè)，必要時(shí)按照GB 50292—2015民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)[3]關(guān)于受地下工程施工影響的建筑安全鑒定進(jìn)行詳細(xì)鑒定。

2)如果基坑距離相鄰建筑較近，基坑開挖會(huì)降低周邊土體對(duì)相鄰建筑物的約束或嵌固作用，如若地基相鄰建筑地基為天然地基或淺層換填地基，臨近基坑開挖會(huì)破壞相鄰建筑地基承載力深度修正的條件，進(jìn)而會(huì)降低地基承載力。

3)若相鄰建筑基礎(chǔ)位于地下水位線以下，當(dāng)相鄰基坑采取深層降水，在地基土透水性好的土質(zhì)中，可能會(huì)造成相鄰基坑水位變化，進(jìn)而影響相鄰建筑地基承載及變形。

所以，在基坑開挖前，應(yīng)充分調(diào)查周邊建筑物與基坑的位置關(guān)系，根據(jù)基坑深度確定可能引起不良影響的范圍，對(duì)影響范圍內(nèi)建筑進(jìn)行前期調(diào)查或鑒定。根據(jù)水位情況及需要降水高度，確定基坑支護(hù)及止水方案，盡可能減小影響范圍，避免造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。