近距離基坑開挖對既有建筑的影響分析

王德志

（中國建筑科學(xué)研究院有限公司，北京 100013）

0 引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市的建設(shè)對地面空間進(jìn)行了大規(guī)模的開發(fā)利用，當(dāng)新建工程基坑施工距離既有建筑較近時，基坑開挖對既有建筑的正常使用會產(chǎn)生不利影響，甚至對既有建筑的安全性產(chǎn)生威脅。本文以實際工程為例，調(diào)查基坑開挖對鄰近既有建筑的損傷，分析既有建筑產(chǎn)生損傷的原因，并對類似工程提供參考。

1 工程概況

某廠區(qū)工程擔(dān)保中心樓位于北京市房山區(qū)閻村鎮(zhèn)閻富路，始建于 2011 年，于 2012 年 5 月竣工，該建筑物結(jié)構(gòu)形式為四層框架結(jié)構(gòu)，建筑面積約 1 303.12 m2，混凝土設(shè)計強度等級為 C30。結(jié)構(gòu)安全等級二級，建筑抗震設(shè)防烈度為 7 度?；A(chǔ)形式為柱下獨立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深 2.2 m。

于 2016 年 5 月，在距離該廠區(qū)工程擔(dān)保中心樓南側(cè)約 5 m 處進(jìn)行基坑開挖，基坑開挖深度 5.5 m，開挖面積 750 m2，基坑邊緣與擔(dān)保中心樓軸線基本平行，靠近建筑物一側(cè)基坑邊緣基本貫穿整個建筑，基坑開挖過程中靠近建筑物一側(cè)基坑未進(jìn)行有效支護(hù)，僅用鋼管進(jìn)行簡單支撐。

擔(dān)保中心樓與基坑位置關(guān)系簡圖如圖 1 所示，基坑開挖情況如圖 2 所示。

圖1 擔(dān)保中心樓與基坑開挖位置關(guān)系

圖2 基坑開挖情況

圖3 既有建筑物靠近基坑側(cè)外墻瓷磚脫落

2 既有建筑損傷調(diào)查

根據(jù)現(xiàn)場情況，對該既有建筑損傷進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查結(jié)果表明，該既有建筑物存在：

1）既有建筑物靠近基坑側(cè)外墻瓷磚脫落（見圖 3）；

2）既有建筑物室內(nèi)存在地面沉降，如圖 4 所示；

3）既有建筑物基礎(chǔ)連梁存在裂縫，如圖 5 所示；

4）既有建筑物填充墻存在裂縫，如圖 6 所示。

圖4 既有建筑物屋內(nèi)地面沉降

圖5 既有建筑物基礎(chǔ)連梁裂縫

圖6 既有建筑物填充墻裂縫

3 現(xiàn)場檢測及復(fù)核計算

3.1 主體結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)混凝土強度檢測

由于建筑物內(nèi)部已經(jīng)裝修，結(jié)構(gòu)原面未裸露，現(xiàn)場檢測需剔鑿部分結(jié)構(gòu)柱、結(jié)構(gòu)梁，同時在建筑物外部靠近基坑一側(cè)選擇兩處進(jìn)行基礎(chǔ)開挖至基底埋深處，采用回彈結(jié)合芯樣修正的方法對構(gòu)件及基礎(chǔ)混凝土抗壓強度進(jìn)行抽樣檢測。回彈法檢測工作按照 JGJ/T 23－2011《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》［1］的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，取芯操作按照 JGJ/T 384－2016《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》［2］的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

檢測結(jié)果表明，主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件及基礎(chǔ)混凝土強度符合原設(shè)計強度 C30 的要求。

3.2 構(gòu)件鋼筋配置檢測

根據(jù)工程現(xiàn)場情況，采用 PS-1000 混凝土結(jié)構(gòu)雷達(dá)透視儀對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的鋼筋配置進(jìn)行抽樣檢測，檢測位置隨機選擇，但應(yīng)包含建筑物出現(xiàn)損傷的部位，檢測操作遵守 JGJ/T 152－2008《混凝土中鋼筋檢測技術(shù)規(guī)程》［3］相關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

檢測結(jié)果表明，主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件鋼筋配置符合原設(shè)計及 GB 50204－2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》的要求。

3.3 構(gòu)件截面尺寸抽樣檢測

根據(jù)工程現(xiàn)場情況，采用鋼卷尺對該樓混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸進(jìn)行抽樣檢測。

檢測結(jié)果表明，主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸符合原設(shè)計及 GB 50204－2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》的要求。

3.4 既有建筑物傾斜檢測

建筑物的傾斜檢測是反應(yīng)該建筑是否存在安全隱患的最直接有效的方法，導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生傾斜最常見的原因為地基基礎(chǔ)的不均勻沉降。本工程采用全站儀對該樓頂點側(cè)向位移進(jìn)行檢測，檢測工作遵守 JGJ 8－2016《建筑變形測量規(guī)范》［4］的相關(guān)規(guī)定。測點均勻布置在建筑物靠近基坑一側(cè)，分別在軸線 1-B、3-B、5-B、7-B、9-B 頂角及底角布置，利用全站儀測量出測點 Q1～Q10 的平距，計算得出測點 Q1 和 Q2、Q3 和 Q4、Q5 和 Q6、Q7 和 Q8、Q9 和 Q10 的平距差，即可得出軸線 1-B、3-B、5-B、7-B、9-B 的傾斜值和傾斜方向。建筑靠近基坑一側(cè)立面圖及傾斜檢測測點布置如圖 7 所示，頂點側(cè)向位移檢測結(jié)果如表 1 所示。

傾斜檢測結(jié)果表明，軸線 1-B、3-B 位置處頂點側(cè)向位移分別為 73.3 mm、39.1 mm，傾斜率分別為 5.0 ‰ 和 2.6 ‰，不能滿足 GB 50292－2015《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》［5］規(guī)范要求，對建筑物安全產(chǎn)生明顯的影響。建筑其他軸線頂點側(cè)向位移均較大，但未超過規(guī)范限值。

圖7 建筑靠近基坑側(cè)立面圖及傾斜測點布置

表1 頂點側(cè)向位移檢測結(jié)果

3.5 承載力復(fù)核

采用中國建筑科學(xué)研究院有限公司研發(fā)的結(jié)構(gòu)分析軟件 PKPM 對該建筑承載力進(jìn)行驗算分析，對原設(shè)計進(jìn)行復(fù)核。

計算過程中不考慮建筑物已發(fā)生傾斜對計算結(jié)果的影響，混凝土強度、鋼筋配置及尺寸等參數(shù)均采用原設(shè)計值，建立整體模型。

驗算結(jié)果表明，該建筑物原設(shè)計均能滿足使用要求，同時符合原設(shè)計體系相關(guān)規(guī)范的要求［6］。

4 建筑物破損的主要原因分析

通過對建筑物調(diào)查、檢測及復(fù)核驗算，該建筑物設(shè)計及施工均不存在問題?？膳袛嘣摻ㄖ锂a(chǎn)生破損主要為鄰近基坑的開挖影響，分析其原因總結(jié)如下：

1）既有建筑與基坑距離過近，為基坑開挖深度的 1 倍，且基坑開挖深度大于既有建筑物基礎(chǔ)埋深，導(dǎo)致既有建筑物地基的受力狀態(tài)發(fā)生改變，建筑物整體向基坑一側(cè)傾斜，局部傾斜過大；

2）基坑未采取有效支護(hù)措施，基坑側(cè)壁產(chǎn)生較大的水平及豎向位移，使既有建筑地基產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致基礎(chǔ)連梁及填充墻產(chǎn)生較嚴(yán)重裂縫；

3）基坑開挖施工過程未進(jìn)行基坑監(jiān)測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)周邊建筑破損后沒有及時停止開挖，導(dǎo)致既有建筑破損持續(xù)發(fā)展，直至嚴(yán)重破壞。

5 基坑開挖導(dǎo)致既有建筑損傷的預(yù)防措施

5.1 控制施工過程 減少基坑變形

施工質(zhì)量的控制能夠減少基坑變形，施工全過程是基坑變形的源頭，因此減小基坑的變形是控制周邊建筑損傷的最有效方法，工程實際中可采用優(yōu)化施工方法與施工工藝，同時采取有效的支護(hù)措施。

5.2 減小基坑與坑外土體的聯(lián)系

基坑變形產(chǎn)生的位移通過坑外土體傳播至周邊建筑基礎(chǔ)，從傳播途徑上采取有效措施，切斷基坑與坑外土體的聯(lián)系，工程中常采用隔斷法。

5.3 提高既有建筑的抗變形能力

如基坑與既有建筑距離過近，可在施工前對既有建筑進(jìn)行加固，提高其自身的抗變形能力。

5.4 基坑開挖進(jìn)行全過程監(jiān)測

基坑從開始施工到施工結(jié)束，進(jìn)行施工全過程監(jiān)測，設(shè)置合理的預(yù)警值，當(dāng)監(jiān)測報警時，及時停止施工，根據(jù)已有應(yīng)急方案進(jìn)行處理。

6 結(jié)語

本文針對近距離基坑開挖問題，以實際工程為例，對既有建筑的損傷進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)查，利用現(xiàn)場檢測和復(fù)核計算方法查明建筑的設(shè)計與施工沒有存在明顯的問題，由此可判斷既有建筑物的損傷主要原因為鄰近基坑開挖，根據(jù)既有建筑損傷的特征，分析基坑開挖對既有建筑物的影響機制，并提出避免基坑開挖導(dǎo)致周邊建筑損傷的控制措施。