張旺生

（上海雋城置業(yè)有限公司，上海 201899）

基坑開挖對鄰近建筑物的影響

張旺生

（上海雋城置業(yè)有限公司，上海 201899）

結(jié)合沿海地區(qū)某深基坑工程實例，根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析基坑開挖對周圍建筑物的影響，指出開挖基坑前對周圍建筑的加固措施能有效地減少了基坑開挖對建筑的影響；通過對鄰近建筑地基進(jìn)行增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)插入深度；合理的施工工序和挖土過程；控制地下水位；排除水患等加固方式，可以得到減少鄰近建筑物沉降。

深基坑；周圍建筑；水平位移；沉降；數(shù)值模擬

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.017

1 引言

鄰近建筑物發(fā)生沉降變形是基坑開挖必然引起的施工效應(yīng)，尤其對于深基坑的施工?；邮┕み^程中由于坑內(nèi)土體開挖帶了的卸荷作用會引起基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形以及坑后土體的豎向位移。當(dāng)位移量或者沉降值超過工程設(shè)計可控范圍之后，將會對影響鄰近道路、建筑物以及地下管線的正常使用，嚴(yán)重時發(fā)生工程事故，造成房屋倒塌，道路變形，煤氣管線破裂泄露等一系列嚴(yán)重后果。本文結(jié)合基坑施工過程中對周圍小區(qū)以及建筑的監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，得出對周圍建筑物影響的一般規(guī)律。同時，通過對建筑沉降的差異，得出減少沉降的有效方法。同時通過對周圍建筑的重點分析，總結(jié)出基坑開挖過程中，對鄰近建筑物保護(hù)的有效方法，為類似工程提供借鑒。

2 工程簡介

嘉定區(qū)項目位于雅丹路以北康蘇路以西地塊。本工程占地面積約3.75hm2，工程擬建建筑主要為公寓、辦公、商業(yè)及地下車庫，主要由6～17層建筑、3層地下室組成，項目位于嘉定區(qū)安亭板塊地塊。根據(jù)建筑物平面分區(qū)及不同開挖深度，將本工程基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)分四塊，即1#～4#基坑，見圖1。

本工程±0.000m相當(dāng)于絕對標(biāo)高+4.200m。根據(jù)巖土工程勘察報告及地形圖，本工程周邊場地自然地面絕對標(biāo)高為3.95～4.59m。本工程各基坑開挖深度如表1所示。

圖1 基坑平面形狀示意圖

表1 各基坑開挖深度

開挖的4個基坑地下室外墻均非常接近保護(hù)、保留建筑基礎(chǔ)。1#基坑西側(cè)和南側(cè)為高層建筑；2#基坑除西側(cè)為市政路外，其余三側(cè)均為保留建筑；3#基坑?xùn)|、西兩側(cè)均為保留建筑物，南北兩側(cè)與2#、4#基坑相連；4#基坑北側(cè)和西側(cè)保留建筑，東側(cè)和南側(cè)為需要保留的建筑物外墻。

4個基坑被該地塊周圍的4條道路所包圍，除3#基坑外每個基坑均有1條或2條邊線臨近周圍道路。周圍道路下密集分布著多條地下管線，基坑開挖對周圍道路及地下管線影響應(yīng)引起足夠的重視，盡量減小基坑開挖對周圍道路及地下管線的影響，保證道路和地下管線的安全。由上可知，本工程4個基坑的周圍環(huán)境非常復(fù)雜，基坑開挖對周圍環(huán)境的影響分析極為重要。

為增加坑內(nèi)被動土壓力，控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形，改善挖土條件，坑內(nèi)需進(jìn)行加固處理，加固采用雙軸水泥土攪拌樁2根700mm@1000mm，寬度約為4.2m（1#、2#、3#基坑）和3.2m（4#基坑），其中,1#、2#、3#基坑加固深度自第二道支撐底至坑底下4.0m，水泥摻量坑底以上8%，坑底以下13%，4#基坑加固深度為坑底下4.0m。在靠近保護(hù)建筑及基坑局部陽角部分，采用坑底全加固。對于基坑內(nèi)部局部加深的部位，例如，電梯井和集水坑位置，周圍采用水泥土攪拌樁進(jìn)行圍護(hù)。為控制基坑側(cè)向變形及坑底隆起，墊層厚度加大到200mm，且坑邊10m范圍內(nèi)考慮采用配筋墊層。

為了將因為基坑開挖造成的鄰近建筑物產(chǎn)生的附加沉降、傾斜及水平位移較小到最低，對其基礎(chǔ)采取了以下加固措施：

1）增加原基礎(chǔ)剛度。從新施加基礎(chǔ)梁以增加建筑物基礎(chǔ)整體剛度，增加基礎(chǔ)整體性，降低由于基礎(chǔ)不均勻沉降造成的影響。

2）對建筑物的基礎(chǔ)進(jìn)行整體置換，利用新基礎(chǔ)將荷載傳遞到深層土體中。在充分考慮建筑物現(xiàn)狀以及基坑施工實際情況的前提下，擬采取錨桿靜壓鋼管樁。

3 鄰近建筑物沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

3.1 鄰近小區(qū)居民樓沉降數(shù)據(jù)分析

位于基坑?xùn)|邊一居民樓沉降隨時間的變化曲線如圖2所示。本基坑從6月開始坑內(nèi)降水，同時，本基坑于6月11日開始從基坑北端施工。圖中數(shù)據(jù)顯示在基坑降水至基坑開挖之前建筑物并沒有發(fā)生明顯的沉降，由此說明本基坑地下連續(xù)墻的設(shè)計插入深度符合工程需求，能夠有效的隔斷基坑外部地下水向基坑內(nèi)部滲流路徑；同時，圖中曲線還顯示在基坑施工過程中鄰近建筑物的沉降值變化較大，累計值均超過報警值±20mm；最后，從圖中還可以發(fā)現(xiàn)，在3月9日基坑底板施工完成以后有效地控制了建筑物的沉降，由此反映出基坑底板對鄰近建筑物沉降的變化有重要影響。

圖2 基坑?xùn)|側(cè)小區(qū)沉降曲線

從施工現(xiàn)場也發(fā)現(xiàn)該建筑物因為基坑開挖而出現(xiàn)裂縫和傾斜。并且，該小區(qū)煤氣管線也曾發(fā)生過漏氣現(xiàn)象。小區(qū)人行道上鋪設(shè)的石磚也出現(xiàn)了多處隆起的現(xiàn)象。在監(jiān)測站報警的情況下，施工方加快施工進(jìn)度，對小區(qū)內(nèi)的房屋進(jìn)行大規(guī)模修補(bǔ)，排除了小區(qū)居民的安全隱患。

3.2 周圍建筑沉降數(shù)據(jù)分析

如圖3所示是鄰近某一建筑物的沉降曲線圖。分析圖中數(shù)據(jù)可以看出，建筑物沉降曲線變化特點和上節(jié)中小區(qū)居民樓沉降變化特點具有相似的規(guī)律，即在基坑降水階段建筑物并沒有發(fā)生明顯的沉降，說明地下連續(xù)墻有效地阻止了基坑

外部的水向基坑內(nèi)部的通道。隨著基坑的開挖，建筑物的沉降值速率也不斷增加，直到底板澆筑完畢以后建筑物沉降的速率才有所變小，有明顯緩和的趨勢，說明底板澆筑對控制地表沉降有著重要的作用。

圖3 建筑沉降曲線

但是，對比小區(qū)居民樓沉降曲線和建筑沉降曲線可以發(fā)現(xiàn)，建筑沉降數(shù)值明顯小于小區(qū)居民樓的沉降數(shù)值。小區(qū)居民樓的最大沉降值接近60mm（遠(yuǎn)超過報警值20mm），且小區(qū)建筑出現(xiàn)較大的裂縫以及道路出現(xiàn)隆起現(xiàn)象，而建筑沉降的最大值僅為24.31mm（略超過報警值）且未出現(xiàn)明顯裂縫和傾斜。分析基坑開挖前對這兩個建筑不同的處理方法可知，開挖基坑前對建筑的加固措施以及在靠建筑一側(cè)地下連續(xù)墻外增加800mm的排樁發(fā)揮良好了的作用，有效地減少了基坑開挖對周圍建筑的影響。同時，工程監(jiān)測的警戒建議值在實施中嚴(yán)格按照了有關(guān)規(guī)定要求，對監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到報警值時及時進(jìn)行了報警，并通知各相關(guān)單位和部門，也起到了一定的作用。

4 保留建筑的加固方法和沉降曲線分析

4.1 2#基坑開挖的影響的加固措施及沉降曲線分析

保留建筑距離2#基坑很近，主要受到2#基坑開挖的影響。

在避開1層保護(hù)區(qū)域的前提下，在原有基礎(chǔ)兩側(cè)增設(shè)基礎(chǔ)梁，梁截面取b×h＝800mm×550mm，并在梁開間內(nèi)布置300mm厚筏板，形成梁板式基礎(chǔ)，為增加新舊基礎(chǔ)的整體性，采取以下兩種措施：

1）原有建筑±0.00以下墻體厚度為520mm，為保證新增基礎(chǔ)梁與原有磚墻接合緊密、傳力可靠，沿磚墻墻體兩側(cè)鑿槽100mm×550mm，新增基礎(chǔ)梁內(nèi)嵌入墻體100mm。

由于該保留建筑為磚木結(jié)構(gòu)，受再次擾動變形的能力較差，故擬進(jìn)行基礎(chǔ)全托換，鋼管樁樁型為219mm×6mm，樁長為32m，樁基持力層為第⑤3層粉質(zhì)黏土，單樁豎向承載力極限值取540kN。

該保留建筑在地基加固期間，出現(xiàn)了微小的不均勻沉降；加固完成后，由于3#坑施工的影響，出現(xiàn)了較大的沉降，最大的沉降達(dá)到了43mm（超過報警值）。3#坑施工結(jié)束后，沉降漸漸趨于穩(wěn)定。綜合分析所測量的監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以看出該保留建筑沉降基本保持正常。該保留建筑公寓的目前變形處于較小趨勢，分析部分測點在部分施工工序中仍有較為明顯的變形現(xiàn)象：一方面說明對于磚木結(jié)構(gòu)的公寓，抵抗受擾動變形的能力較差；另一方面也說明對該保留建筑公寓基礎(chǔ)采取的加固措施并未取得預(yù)期效果。因此，對此類建筑的加固措施還需要進(jìn)一步探究。

4.2 3#基坑加固措施及沉降曲線分析

3#基坑附近的保留建筑，主要受到3#、4#基坑開挖的影響。

在避開一層保護(hù)區(qū)域的前提下，在原有基礎(chǔ)兩側(cè)增設(shè)基礎(chǔ)梁，梁截面取b×h＝800mm×550mm，并在梁開間內(nèi)布置300mm厚筏板，形成梁板式基礎(chǔ)，為增加新舊基礎(chǔ)的整體性，采取以下兩種措施：

1）原有建筑±0.00m以下墻體厚度為730mm，為保證新增基礎(chǔ)梁與原有磚墻接合緊密、傳力可靠，沿磚墻墻體兩側(cè)鑿槽100mm×550mm，新增基礎(chǔ)梁內(nèi)嵌入墻體100mm。

安培洋行在地基加固期間，出現(xiàn)了微小的不均勻沉降；加固完成后，由于3#坑開挖的影響，出現(xiàn)了較大的沉降，沉降最大值達(dá)到40mm。3#坑開挖結(jié)束后，沉降趨于穩(wěn)定。綜合分析數(shù)據(jù)，可以看出，安培洋行沉降基本保持正常，這說明基礎(chǔ)的加固措施取得了預(yù)期的效果。但部分測點在部分工序中仍出現(xiàn)了較大的沉降，因此，在今后類似工程施工過程中，要注意控制關(guān)鍵性的工序。

4.3 4#開挖的影響的加固措施及沉降曲線分析

該建筑基礎(chǔ)外邊線距離2#基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)邊線距離較遠(yuǎn)，且其中間隔了亞洲文會大樓，2#基坑開挖對其影響較??；基礎(chǔ)外邊線距離3#、4#基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)邊線很近，基坑開挖對其影響較大。

該建筑原有基礎(chǔ)為柱下承臺樁基，樁型為鋼筋混凝土方樁，樁截面為305×305mm，樁長9.15m，由于原有獨立承臺位于地下室地坪以下約1.68m，地下室地坪相對室外道路約低于1.1m，故獨立承臺埋深約2.78m故樁端深于鄰近3#、4#基坑約6m、1m，考慮獨立承臺整體受力效果較差，且柱下荷載較大，在原有地下室地坪開孔補(bǔ)打錨桿靜壓鋼管樁后，拆除原有地坪，增加500mm厚的鋼筋混凝土底板。具體加固措施如下：

1）為了保證增設(shè)的基礎(chǔ)底板與原有承臺及柱能夠有效傳遞荷載，原有結(jié)構(gòu)柱在地下室范圍內(nèi)增大截面（各邊長外擴(kuò)100mm），柱內(nèi)主筋插入新建底板內(nèi)，使柱上荷載可以傳遞至底板上，并且在原有承臺表面種植適當(dāng)數(shù)量構(gòu)造插筋，加強(qiáng)承臺與底板的凝聚力。

2）由于本棟樓外墻基本不可拆除，故所增加底板外邊線與外墻下連梁通過種植鋼筋及混凝土黏合劑進(jìn)行連接。

3）根據(jù)目前建筑物狀況，原有樁基提供的承載力能較好的承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)荷載，本次補(bǔ)樁僅在于控制沉降。根據(jù)軟土地區(qū)樁基沉降計算模型，當(dāng)布樁數(shù)達(dá)到30%以上，則基礎(chǔ)沉降變形呈收斂趨勢，故本工程補(bǔ)充鋼管樁作用為抗水平荷載及控制豎向變形，為保證基坑開挖過程中更好的控制該棟樓的變形，布樁數(shù)量控制在40%～50%正常樁基數(shù)量。鋼管樁樁型為194mm×6mm，樁長為27m，樁基持力層為第⑤1層粉質(zhì)黏土，單樁豎向承載力極限值取450kN，保證樁端深于鄰近基坑圍護(hù)體地下連續(xù)墻及工法樁。

此外，為消除基坑開挖過程中圍護(hù)墻側(cè)向變形對周邊保護(hù)、保留建筑物的不利影響，需在基坑開挖前在圍護(hù)墻外側(cè)預(yù)埋注漿管，在基坑開挖過程中進(jìn)行跟蹤注漿，對建筑物區(qū)域土體損失進(jìn)行補(bǔ)償，以確保周邊建筑物安全。

對該建筑沉降進(jìn)行分析可以看到，該建筑在地基加固期間沉降不大，基本都在5mm之內(nèi)；之后地基加固和3#坑施工的共同影響，出現(xiàn)了較大的沉降，最大的沉降達(dá)到了15mm，但并未超過報警值。3#坑施工結(jié)束后，沉降漸漸趨于穩(wěn)定。綜合分析所測量的監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以看出，該建筑沉降基本保持正常，說明采取的加固措施起到了較好的效果，保證了該建筑在基坑施工期間的安全。

5 結(jié)語

結(jié)合鄰近建筑物的沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析了不同類型建筑物受基坑開挖影響的規(guī)律，同時分析了不同的加固措施對建筑物沉降的影響，得到如下結(jié)論：

基坑降水至基坑開挖之前鄰近建筑物并沒有發(fā)生明顯的沉降，基坑開挖期間建筑物的沉降值變化速率較大，底板澆筑對控制地表沉降有著重要的作用。

開挖基坑前對周圍建筑的加固措施以及在靠建筑一側(cè)地下連續(xù)墻外增加800mm的排樁發(fā)揮良好了的作用，有效地減少了基坑開挖對建筑的影響。同時，工程監(jiān)測的警戒建議值在實施中嚴(yán)格按照了有關(guān)規(guī)定要求，對監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到報警值時及時進(jìn)行了報警，并通知各相關(guān)單位和部門，也起到了一定的作用。

周圍建筑在基坑開挖過程中均未出現(xiàn)嚴(yán)重的工程事故，說明基坑開挖前對周圍建筑的加固方式是有效的，總結(jié)采用的加固方式，可以得到減少鄰近建筑物沉降的措施有：對鄰近建筑地基進(jìn)行加固；增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)插入深度；合理的施工工序和挖土過程；控制地下水位，排除水患。

【1】劉國彬，王衛(wèi)東.基坑工程手冊[K].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

【2】徐至均，趙錫紅.逆作法設(shè)計與施工[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

【3】王磊，吳善能.上海地區(qū)深基坑施工對周圍建筑物的影響[J].低溫建筑技術(shù)，2011（4）:107-108.

【4】王曙光.復(fù)雜周邊環(huán)境基坑工程變形控制技術(shù)[J].巖土工程學(xué)報，2013，35（增1）：474-477.

Effect of Foundation Pit Excavation on AdjacentBuildings

ZHANGWang-sheng
（ShanghaiJuchengReal EstateCo.Ltd.，Shanghai 201899,China）

Inthispaper,adeepexcavationcoastalinstance,accordingtothesitemonitoringdata,analysisofexcavationonthesurrounding buildings,pointing out that the former excavation pit on surroundingbuildings reinforcement measures can effectivelyreduce the open pit diggingonthebuilding;nearthebuildingfoundationconductedbyincreasingtheenvelopedepthofinsertion;reasonableconstructionprocess andexcavationprocess;controlthewatertable;excludefloodsolidifyingway,adjacentbuildingscanbereducedsedimentation.

deepexcavation;thesurroundingbuildings;horizontaldisplacement;settlement;numericalsimulation

TU753；TU94

B

1007-9467（2016）07-0077-04

2016-02-23

張旺生（1983～），男，福建人，助理工程師，從事土木工程研究，（電子信箱）782601138@qq.com。