超高層基坑降水對(duì)周邊建筑的影響分析

李小雄

五礦二十三冶建設(shè)集團(tuán)有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000

1 基坑降水概述

隨著現(xiàn)代城市建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，高層、超高層建筑數(shù)量不斷增加，已成為城市建設(shè)中的常見(jiàn)項(xiàng)目，而相應(yīng)的深基坑工程也越來(lái)越多，基坑深度不斷增加、規(guī)模不斷擴(kuò)大。地下水位埋深較淺時(shí)，做好基坑降水十分重要，然而由于基坑環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，若是盲目降水極易導(dǎo)致周?chē)ㄖ霈F(xiàn)不均勻沉降的問(wèn)題，甚至出現(xiàn)建筑開(kāi)裂或破壞情況[1]。因此，基坑開(kāi)挖與降水對(duì)周邊環(huán)境的影響不容忽視，尤其是隨著建筑密集度的增大，如何有效控制基坑降水對(duì)周邊建筑的影響已成為一個(gè)重要問(wèn)題。

2 基坑降水對(duì)周邊建筑的影響

（1）降水開(kāi)始階段，地面沉降與變形處于快速發(fā)展期，土體沉降速率達(dá)最大值，存在“瞬時(shí)彈性變形”；降水3d以上，地面沉降變形進(jìn)入穩(wěn)定期，土體緩慢黏滯變形；降水結(jié)束后，地面存在回彈情況，與周邊土體補(bǔ)給有關(guān)。

（2）不同降水深度下，地面沉降變化趨勢(shì)基本一致，與降水中心距離越遠(yuǎn)，地面沉降變形量越??；與降水中心距離越近，地面沉降變形量越大。由此可知，當(dāng)建筑物與基坑距離較近時(shí)，極易受到基坑降水影響，引發(fā)整體沉降、不均勻沉降及傾斜等問(wèn)題；反之，則建筑物受到損害的概率較低。

結(jié)合降水引發(fā)地面沉降變形的規(guī)律與相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)可知，導(dǎo)致周邊建筑物損壞的主要原因是地下水體的不斷下降，因而合理選擇基坑降水方法，降低對(duì)周邊建筑物的影響十分重要。

3 基坑降水控制措施

為有效減小基坑降水所致的地面變形沉降，減輕對(duì)建筑物的損壞，合理制訂降水方案十分關(guān)鍵[2]。建議采用以下基坑降水控制措施。

（1）進(jìn)行基坑降水前，要做好周邊環(huán)境調(diào)查工作，對(duì)可能會(huì)引起沉降的建筑物做好分析計(jì)算工作，落實(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，采取合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)與降水形式。

（2）基坑降水過(guò)程中要嚴(yán)格控制降排水，主要工程措施有間歇性降水、止水帷幕以及基坑回灌等。①間歇性降水。其在改善基坑外土體沉降方面有一定效果，但無(wú)法顯著減小周?chē)馏w沉降范圍，最大沉降值也未明顯降低，有可能加劇對(duì)周邊建筑物的影響。②止水帷幕?；咏邓畷r(shí)若在周邊增設(shè)止水帷幕，可有效阻礙坑外水體對(duì)坑內(nèi)的補(bǔ)給，間接控制周邊土體變形沉降，降低土體沉降對(duì)建筑物的影響，但此方法施工成本相對(duì)較高。③基坑回灌。回灌是一種有效的控制建筑物周邊土體下沉的方法，相對(duì)簡(jiǎn)便，但要注意合理選擇回灌時(shí)間與回灌量，在有效控制地面沉降的同時(shí)，不至于引起地面隆起。

（3）針對(duì)基坑降水施工中可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題，需合理編制應(yīng)急預(yù)案，在最大程度上降低降水帶來(lái)的不良影響，防止建筑物被嚴(yán)重?fù)p壞[3]。

4 工程案例

4.1 工程概況

文章以某基坑工程為例展開(kāi)分析。該基坑深度為6.5m，長(zhǎng)、寬分別為120m、130m。基坑施工采用復(fù)合土釘墻支護(hù)措施，管井降水方法，降水井深度為13m。場(chǎng)地調(diào)查顯示，基坑南側(cè)為已建成的4座裙樓，地上4～17層采用框架結(jié)構(gòu)。項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用CFG樁復(fù)合地基，基礎(chǔ)埋深為3.47m、樁長(zhǎng)21.5m。

4.2 基坑降水情況

該項(xiàng)目基坑采用管井降水方案，降水期間發(fā)現(xiàn)周邊建筑物出現(xiàn)了較大的沉降，因此在降水20d后停止降水，并在基坑周邊增設(shè)水泥土攪拌樁止水帷幕。停止降水25d后重新降水，降水期間發(fā)現(xiàn)周邊建筑物依舊存在較大沉降，1個(gè)月后停止降水。

4.3 周邊建筑物基礎(chǔ)沉降觀測(cè)情況

（1）觀測(cè)點(diǎn)布置。在周邊每棟裙樓各設(shè)7個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，各沉降觀測(cè)點(diǎn)具體布置情況如圖1所示。

圖1 沉降觀測(cè)點(diǎn)布置情況

（2）沉降數(shù)據(jù)分析。裙樓基礎(chǔ)施工完成后開(kāi)始進(jìn)行沉降觀測(cè)，觀測(cè)時(shí)間為1年，觀測(cè)次數(shù)為31次，通過(guò)不同階段、不同裙樓的沉降觀測(cè)值分析，可得結(jié)果如表1所示。①裙樓基礎(chǔ)施工完成后，隨著上部結(jié)構(gòu)荷載的增加，沉降持續(xù)呈線(xiàn)形增加，結(jié)構(gòu)封頂至第一次降水開(kāi)始掐尖，基礎(chǔ)沉降基本維持穩(wěn)定。②第一次降水過(guò)程中，裙樓基礎(chǔ)沉降持續(xù)增加。③第一次降水終止后，止水帷幕施工期間，裙樓基礎(chǔ)沉降依舊在增加，但是增速驟減。④第二次降水過(guò)程中，裙樓基礎(chǔ)沉降持續(xù)增大，且增速與第一次降水基本相同。⑤與基坑降水井相距越遠(yuǎn)，建筑物沉降將越小。經(jīng)綜合分析，基坑降水施工對(duì)周邊建筑物基礎(chǔ)沉降產(chǎn)生了較大影響。

表 1 沉降觀測(cè)成果表 單位：mm

4.4 周邊建筑物基礎(chǔ)沉降原因分析

該項(xiàng)目基坑降水施工中抽取了大量地下水，基坑周?chē)ㄖ锏叵滤幌陆?，地基有效自重?yīng)力增加，以至于地面出現(xiàn)了大面積沉降。建筑物沉降主要由三大部分組成，包括建筑物建成后沉降、降水引起樁端以下土沉降以及樁的沉降。該項(xiàng)目中裙樓采用的是CFG樁，此為剛性樁，可忽略樁的自身壓縮量，以S1表示樁間土的沉降，S2為降水引起樁端以下土沉降，S3為樁的沉降。

該建筑物最終沉降為S2+S3，各裙樓沉降值計(jì)算與實(shí)測(cè)值如表2所示。理論和實(shí)測(cè)值最大相差17%，說(shuō)明基坑周邊建筑物沉降是由降水引起。

表2 各樓中心點(diǎn)沉降值計(jì)算表 單位：mm

因此，建議在進(jìn)行基坑降水前計(jì)算建筑物沉降，并做好實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，合理布置降水形式、降水井，適當(dāng)采用回灌井、止水帷幕的方法減小周邊土體總沉降、不均勻沉降，最大限度地保證周邊建筑物的安全。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，建筑基坑施工過(guò)程中，為降低地下水位，做好基坑降水施工十分關(guān)鍵。然而工程實(shí)踐中，若是大量的地下水被抽出后，極易導(dǎo)致周邊土體下沉，甚至出現(xiàn)周邊建筑不均勻沉降、變形、損壞等情況，引發(fā)嚴(yán)重后果。因此，進(jìn)行基坑降水施工前，需合理制訂降水方案，做好相關(guān)沉降計(jì)算工作，并采取一定的措施合理控制周邊沉降，切實(shí)保障項(xiàng)目的順利完工。