深基坑開挖對既有建筑物的保護與監(jiān)測勘察研究

王慶翔

（廣東省廉江市第三建筑工程有限公司，廣東 廉江524000）

一、概述

深基坑施工在土方開挖工況階段，由于土方的卸載作用，對基坑的支護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的影響，應(yīng)力的變化導(dǎo)致支護結(jié)構(gòu)的水平位移，垂直位移等等，從而可能影響到鄰近既有建筑物的安全。本文對既有建筑物的監(jiān)測勘察與保護作了探討。

（一）既有建筑物增載和保護的勘察要點

1既有建筑物的增載和保護的巖土工程勘察應(yīng)注意以下6點。

①搜集建筑物的荷載、結(jié)構(gòu)特點、功能特點和完好程度資料，基礎(chǔ)類型、埋深、平面位置，基底壓力和變形觀測資料；場地及其所在地區(qū)的地下水開采歷史，水位降深、降速、地面沉降、形變，地裂縫的發(fā)生、發(fā)展等資料。

②評價建筑物的增層、增載和鄰近場地大面積堆載對建筑物的影響時，應(yīng)查明地基土的承載力，增載后可能產(chǎn)生的附加沉降沉降差；對建造在斜坡上的建筑物還應(yīng)進行穩(wěn)定性驗算。

③對建筑物接建或在其緊鄰新建建筑物，應(yīng)分析新建建筑物在既有建筑物地基土中引起的應(yīng)力狀態(tài)改變及其影響。

④評價地下水抽降對建筑物的影響時，應(yīng)分析抽降引起地基土的固結(jié)作用和地面下沉、傾斜、撓曲或破裂對既有建筑物的影響，并預(yù)測其發(fā)展趨勢。

⑤評價基坑開挖對鄰近既有建筑物的影響時，應(yīng)分析開挖卸載導(dǎo)致的基坑底部剪切隆起，因坑內(nèi)外水頭差引發(fā)管涌，坑壁土體的變形與位移、失穩(wěn)等危險；同時應(yīng)應(yīng)分析基坑水引起的地面不均勻沉降的不良環(huán)境效應(yīng)。

⑥評價地下工程施工對既有建筑物的影響時，應(yīng)分析伴隨巖土體內(nèi)的應(yīng)力重分布出現(xiàn)的地面下沉、撓曲等變形或破裂，施工降水的環(huán)境效應(yīng)，過大的圍巖變形或坍塌等對既有建筑物的影響。

2建筑物的增層、增載和鄰近場地大面積堆載的巖土工程勘察應(yīng)包括下列5項內(nèi)容。

①分析地基土的實際受荷程度和既有建筑物結(jié)構(gòu)、材料狀況及其適應(yīng)新增荷載和附加沉降的能力。

②勘探點應(yīng)緊靠基礎(chǔ)外側(cè)布置，有條件時宜在基礎(chǔ)中心線布置，每棟單獨建筑物的勘探點不宜少于3個；在基礎(chǔ)外側(cè)適當(dāng)距離處，宜布置一定數(shù)量勘探點。

③勘探方法除鉆探外，宜包括探井和靜力觸探或旁壓試驗；取土和旁壓試驗的間距，在基底以下一倍基寬的深度范圍內(nèi)宜為0.5 m，超過該深度時可為1 m；必要時，應(yīng)專門布置探井查明基礎(chǔ)類型、尺寸、材料和地基處理等情況。

④壓縮試驗成果中應(yīng)有 曲線，并提供先期固結(jié)壓力、壓縮指數(shù)、回彈指數(shù)和與增荷后土中垂直有效壓力相應(yīng)的固結(jié)系數(shù)，以及三軸不固結(jié)不排水剪切試驗成果；當(dāng)擬增層數(shù)較多或增載量較大時，應(yīng)做載荷試驗，提供主要受力層的比例界限荷載、極限荷載、變形模量和回彈模量。

⑤巖土工程勘察報告應(yīng)著重對增載后的地基土承載力進行分析評價，預(yù)測可能的附加沉降和差異沉降，提出關(guān)于設(shè)計方案、施工措施和變形監(jiān)測的建議。

建筑物按建、鄰建的巖土工程勘察應(yīng)符合下列4條要求。

①應(yīng)對建筑物的結(jié)構(gòu)和材料適用局部撓曲的能力做出評價。

②除按相關(guān)規(guī)范要求對新建建筑物布置勘探點外，還應(yīng)為研究接建、鄰建部位的地基土、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和材料現(xiàn)狀布置勘探點，其中應(yīng)探井或靜力觸探孔，其數(shù)量不宜少于3個，取土間距宜為1 m。

③壓縮試驗成果中應(yīng)有e-lgp曲線，并應(yīng)提供先期固結(jié)壓力、壓縮指數(shù)、回彈指數(shù)和與增荷后土中垂直有效壓力相應(yīng)的固結(jié)系數(shù)，以及三軸不固結(jié)不排水剪切試驗成果。

④巖土工程勘察報告應(yīng)評價由新建部分的荷載在既有建筑物地基土中引起的新的壓縮和相應(yīng)的沉降差，評價新基坑的開挖、降水、設(shè)樁等對既有建筑物的影響，提出設(shè)計方案、施工措施和變形監(jiān)測的建議。

（二）地下水抽降影響的巖土工程勘探要點

評價地下水抽降影響的巖土工程勘察工作應(yīng)符合下列要求：

①研究地下水抽降與含水層埋藏條件、可壓縮土層厚度、土的壓縮性和應(yīng)力歷史等的關(guān)系，做出評價和預(yù)測；

②勘探孔深度應(yīng)超過可壓縮地層的下限，并應(yīng)取土試驗或進行原位測試；

③壓縮試驗成果中應(yīng)有e-lgp曲線，并提供先期固結(jié)壓力、壓縮指數(shù)、回彈指數(shù)和與增荷后土中垂直有效壓力相應(yīng)的固結(jié)系數(shù)，以及三軸不固結(jié)不排水剪切試驗成果；

（三）基坑開挖對鄰近建筑物影響的巖土工程勘察要點

評價基坑開挖對鄰近建筑物影響的巖土工程勘察工作應(yīng)符合下列3條要求。

①搜集分析既有建筑物適應(yīng)附加沉降和差異沉降的能力，與擬挖基坑在平面與深度上的位置關(guān)系和可能采用的降水、開挖與劫掠措施等資料。

②查明降水、開挖等影響所及范圍內(nèi)的地層結(jié)構(gòu)，含水層的性質(zhì)、水位和滲透系數(shù)，土的抗剪強度、變形參數(shù)等工程特性。

③巖土工程勘察報告除應(yīng)符合相關(guān)的規(guī)范要求外，還應(yīng)著重分析與預(yù)測坑底和坑外地面的卸荷回彈，坑周土體的變形位移和坑底發(fā)生剪切隆起或管涌的危險，分析施工降水導(dǎo)致的地面沉降的幅度、范圍和對鄰近建筑物的影響，并就安全合理的開挖、支護，降水方案和監(jiān)測工作提出建議。

（四）地下開挖對建筑物影響的巖土工程勘察要點

評價地下開挖對建筑物影響的巖土工程勘察工作應(yīng)符合下列3條要求：

①分析已有勘察資料，必要時應(yīng)做補充勘探測試工作；

②分析沿地下工程主軸線出現(xiàn)槽形地面沉降和在其兩側(cè)或四周的地面傾斜、撓曲的可能及其對兩側(cè)既有建筑物的影響，并就安全合理的施工方案和保護既有建筑物的措施提出建議；

推薦理由:本書是吳軍博士《文明之光》全四冊的精華本。全書大致按照從地球誕生到近現(xiàn)代的順序講述了人類文明進程的各個階段，以人文和科技、經(jīng)濟結(jié)合的視角，選取對人類歷史發(fā)展產(chǎn)生重大影響的人或事件，透過有趣易懂的故事式的講解，揭示人類文明不斷解決問題、曲折前行的輝煌歷程，以及平凡人等對社會進步的巨大貢獻(xiàn)，有機地展現(xiàn)了一幅人類文明發(fā)展的宏大畫卷。

③提出對施工過程中地面變形、圍巖應(yīng)力狀態(tài)、圍巖或建筑物地基失穩(wěn)的前兆現(xiàn)象等進行監(jiān)測的建議。

二、工程實例

（一）工程概況

××大飯店處于市中心的舊城改造區(qū)，總建筑面積86000㎡，地上29層，地下兩層，工程樁采用鉆孔灌注樁。基坑平臺設(shè)計為102.9m×96.6m，基坑開挖深度為原地面下9.6m。場地北側(cè)距基坑邊線約11米。西側(cè)為5層的學(xué)校教學(xué)樓（人工挖孔樁基礎(chǔ)）及7層的教師住宅樓（天然地基），距基坑邊線約6.8m，南側(cè)為3-6層的居民住宅舊樓（天然地基），距基坑邊線約10.2m，東側(cè)距基坑邊線約8.1m。

（二）既有建筑物的監(jiān)測保護措施

每棟既有建筑物的監(jiān)測內(nèi)容：①垂直沉降：用水準(zhǔn)儀，按建筑物距基坑邊線的距離在建筑物遠(yuǎn)、中、近設(shè)三個觀測點；②傾斜：用經(jīng)緯儀，同樣設(shè)遠(yuǎn)、中、近三個點；③裂縫：用裂縫觀測儀，遠(yuǎn)、中、近不少于三點。

1監(jiān)測

由于本工程所處周邊環(huán)境較為復(fù)雜，在施工過程中應(yīng)加強監(jiān)測。為預(yù)防不必要的糾紛，對周圍建筑物在基坑開挖前進行全面檢測、拍照、存檔以備查。施工監(jiān)測的目的就是為了獲取整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及場區(qū)周圍建筑物的準(zhǔn)確位置信息，以便了解其變化的態(tài)勢，同時，利用監(jiān)控信息的反饋分析，更好地預(yù)測系統(tǒng)的變化趨勢，及時指導(dǎo)施工，必要時可通過修改原始設(shè)計，確保工期和施工安全。

本工程共布置42個水平位移監(jiān)測點、66個豎向沉降監(jiān)測點和9個地下水位觀測井。基坑周邊水平位移預(yù)警值為40mm，最大豎向沉降預(yù)警值為40mm。

2問題處理

施工過程中基坑北側(cè)曾出現(xiàn)較大水平位移，通過分析，造成基坑水平位移的原因是該處有一緊挨基坑的2層觀景樓荷載略超過設(shè)計允許堆載25kPa，觀景樓的景觀游泳池注水導(dǎo)致游泳池產(chǎn)生的荷載增大、進一步導(dǎo)致了基坑的水平位移的急劇增大。針對上述情況，采取的解決方案是：

①減小基坑超載，將觀景樓景觀游泳池的水全部抽干；

②觀景樓范圍圍護樁樁間均在-4.2m處增設(shè)一道錨桿，錨桿采用Φ28mm鋼筋，孔徑為130mm，長度18m，入射角為25°，腰梁采用Q345[20]的槽鋼；

③加大觀測頻率，若水平位移進一步發(fā)展則進行回填土方。

通過以上技術(shù)措施確保了基坑支護結(jié)構(gòu)的安全，實際效果明顯，基坑變形未進一步發(fā)展，地下室施工基本未受影響。現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，沉降和水平位移量增大主要發(fā)生在基坑底人工挖孔樁開挖和爆破期間，在基坑土方開挖和樁基及地下結(jié)構(gòu)施工過程中，部分監(jiān)測數(shù)據(jù)接近預(yù)警指標(biāo)，但未對周邊建筑物、地下管線及支護結(jié)構(gòu)本身造成不良影響。

結(jié)語

基坑的安全，是周邊建筑物安全的基本保證。

[1]JGJ 120-2012，建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程[S].

[2]JGJ 106-2003,建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范[S].