基坑周邊高層建筑物傾斜理論值與實(shí)際值分析

高層建筑基坑施工實(shí)施的降水措施時(shí)，在基坑及周圍土層產(chǎn)生水漏斗，致使其沉降量的大小與建筑物和基坑的相對(duì)位置有關(guān)，建筑物距開(kāi)挖基坑越近，沉降越大，且出現(xiàn)的理論值和實(shí)測(cè)值的誤差越大。

深基坑的組織設(shè)計(jì)要求不僅僅強(qiáng)調(diào)基坑護(hù)坡的穩(wěn)定性，而且要求考慮周邊建筑物特別是高層建筑的不均勻沉降問(wèn)題。作為施工單位，盲目對(duì)基坑進(jìn)行機(jī)械化的施工降水，水位下降導(dǎo)致地基承載力不斷發(fā)生變化，周邊高層建筑物發(fā)生傾斜，后果不堪設(shè)想。因此，以高層建筑樓群附近某高層建筑深基坑降水施工為例，分析降水后高層建筑對(duì)周圍地基的應(yīng)力分布情況，通過(guò)計(jì)算得出周邊建筑物傾斜的理論值，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地進(jìn)行測(cè)量來(lái)對(duì)比分析。

工程概況

某高層建筑施工基坑深8.5m，長(zhǎng)140m、寬150m，為保證基坑安全基坑四周圍護(hù)坡采用復(fù)合土釘墻進(jìn)行支護(hù)，降水采用管井降水，井深13m。基坑?xùn)|側(cè)為已建成 Y1、Y2、Y3、Y4樓及裙樓臨近的是Y1、Y3樓，Y2、Y4樓較遠(yuǎn)，23 層框架結(jié)構(gòu)，CFG 樁復(fù)合地基，基礎(chǔ)埋深3.87m，樁長(zhǎng)27m。地面覆蓋地層0m深度范圍內(nèi)巖性為粉質(zhì)鋁土和粉土相間整合接觸，容重平均2.03。

基坑降水情況

該基坑自2012年7月15日開(kāi)始進(jìn)行施工降水并進(jìn)行觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)基坑?xùn)|側(cè)高層建筑物沉降較大，于是緊急叫停，于8月4日停止降水，應(yīng)該研究決定后在基坑周邊增設(shè)深層水泥攪拌樁止水帷幕，待措施施工完畢后，2012年10月1日重新開(kāi)始實(shí)施降水，但是通過(guò)觀測(cè)仍發(fā)現(xiàn)周邊建筑沉降增大，于是于11月4日停止機(jī)械降水。

1. 周邊建筑物基礎(chǔ)沉降實(shí)測(cè)分析

（1） 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

為保證更好的分析降水施工中深基坑對(duì)周邊建筑物的影響，在 Y1～ Y4 建筑物位置各布置了 9 個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)。

（2） 沉降數(shù)據(jù)分析

從擬建高層的深基坑開(kāi)完完成進(jìn)行降水即開(kāi)始對(duì)其周邊觀測(cè)點(diǎn)沉降進(jìn)行觀測(cè)，每隔3天進(jìn)行測(cè)量一次，共計(jì)測(cè)量67次，為后面的實(shí)驗(yàn)分析提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

周邊建筑物基礎(chǔ)沉降理論分析

1. 沉降原因的初步分析

建筑物的沉降主要由以下三部分組成：建筑物建成后沉降（由于建筑物為進(jìn)行施工，以及周邊建筑物已經(jīng)建成多年，沉降量較小，因此，這個(gè)可以忽略不計(jì)），樁間土的沉降S1，降水引起樁端以下土沉降S2和樁的沉降S3。由于CFG樁本身是剛性樁，自身壓縮量可忽略不計(jì)。

2. 樁間土沉降量S1

基坑?xùn)|側(cè)已建成建筑物地下水位取基底以下0.5m，CFG樁平均樁長(zhǎng)21.5m，土的有效重度取19kN/m3，為方便計(jì)算和研究，采用分層總和法，Y1～Y4建筑物樁間土沉降量S1計(jì)算結(jié)果，Y1沉降量為10.18mm，Y2沉降量為1.27mm，Y3沉降量為17.31mm，Y4沉降量為2.55mm。

3. 已有建筑物樁端以下土體沉降S2

為了達(dá)到良好的分析效果，地基處理后的變形計(jì)算，在這里套用現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50007-2002《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的公式5.3.5，Y1～Y4建筑物樁端以下土體沉降S2結(jié)果，Y1沉降量為15.23mm，Y2沉降量為1.90mm，Y3沉降量為25.89mm，Y4沉降量為3.81mm。

4. CFG樁沉降S3

Y1～Y4建筑物沉降計(jì)算結(jié)果：基底平均附加應(yīng)力為93.1kPa。最終沉降S=35.45mm。壓縮層厚度為基底以下6.93m。沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)為0.78。

5. 建筑物最終沉降

引起建筑物最終沉降是由于樁端土的沉降和CFG樁的沉降，即S2+S3。Y1、Y2、Y3和Y4樓中心點(diǎn)的沉降值，經(jīng)過(guò)匯總為Y1中心點(diǎn)沉降量為31.54mm，Y2中心點(diǎn)沉降量為16.53mm，Y3中心點(diǎn)沉降量為42.70mm，Y4中心點(diǎn)沉降量為19.61mm。沉降的實(shí)際測(cè)量值為Y1沉降量為33.23mm，Y2沉降量為19.43mm，Y3沉降量為36.71mm，Y4沉降量為23.07mm。沉降后的修正值為Y1沉降量為35.96mm，Y2沉降量為17.36mm，Y3沉降量為49.96mm，Y4沉降量為21.77mm。

6. 理論和實(shí)測(cè)值對(duì)比分析

通過(guò)對(duì)Y1、Y2、Y3、Y4理論值與實(shí)測(cè)值的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，Y1、Y3建筑物沉降值與理論值差距比Y2、Y4建筑物沉降差值大，說(shuō)明了靠近基坑沉降量大的數(shù)值差距也大，總體平均相差18.75%。

通過(guò)后期的建設(shè)過(guò)程進(jìn)行總結(jié)，分析，得出如下結(jié)論。

（1）第 1 次降水開(kāi)始至第 1 次降水終止期間，該建筑物東側(cè)高層建筑基礎(chǔ)沉降持續(xù)增加；（2）停止降水期間，該建筑物基礎(chǔ)沉降仍增大，但增速銳減；（3）第2 次降水開(kāi)始至第 2 次停止降水期間，東側(cè)高層建筑物基礎(chǔ)沉降持續(xù)增加，增速與第 1 次降水期間基本相同。

結(jié)論和建議

如今，高層建筑基坑的施工已經(jīng)不是簡(jiǎn)單的只考慮紅線范圍內(nèi)的情況，熱切要考慮周邊建筑和環(huán)境的影響。為了保證施工的安全，以及周邊建筑物的穩(wěn)定，建議在基坑降水前對(duì)將會(huì)引起建筑物的沉降進(jìn)行計(jì)算，做到實(shí)時(shí)觀測(cè)，實(shí)施采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理，以采用合理的降水形式和降水井布置等。為防止對(duì)周邊建筑發(fā)生過(guò)大的影響，在基坑開(kāi)挖施工過(guò)程中，建議采用回灌井、止水帷幕等減小基坑周圍土體總沉降和不均勻沉降的方法，使降水對(duì)周圍建筑物影響做到最小。

（作者單位：中鐵二十一局集團(tuán)第四工程有限公司）