基坑開挖對臨近建(構)筑物的影響分析

熊明虎 李新泰

(1．蘇州工業園區設計研究院股份有限公司，江蘇蘇州 215028;2．山東省建筑科學研究院工程與力學所，山東濟南 250031)

0 引言

隨著城市建設的快速發展，在已有建(構)筑物附近進行基坑開挖越來越普遍，基坑工程具有重要的環境效應，圍護體系的變形、地下水的下降可能影響周圍建(構)筑物。由此引起的糾紛也越來越多，本文根據某基坑開挖對周邊已有建(構)筑物的安全影響進行分析，以期為其他類似工程提供借鑒。

1 工程概況

1號基坑于2013年9月1日開挖，擬建建筑采用CFG樁復合地基，基坑邊坡未設支護。經現場檢查檢測，1號樓基坑北側采用兩次放坡，第一次放坡坡率為1∶0．46，第二次放坡坡率為1∶1．50(見圖1中1—1剖面示意圖);基坑東南角部采用兩次放坡，第一次放坡坡率為1∶1．21，第二次放坡坡率為1∶1．32(見圖1中2—2剖面示意圖)，目前基坑部分開挖深度約5．42 m～5．77 m，中部至西側挖深約為3．00 m，臨近住宅樓南側墻邊距基坑北側頂邊線約8．80 m，西側墻體基本與基坑東側頂邊線平齊，目前基坑停止施工;臨近住宅樓東側2號基坑頂邊緣距離住宅樓東側墻邊約4．00 m，采用直徑為600 mm的混凝土灌注樁，間距1 200 mm，配筋為1018，φ10@200mm，未設置冠梁。灌注樁西側采用鋼板網噴射混凝土支擋，挖深約為3．0 m，目前基坑停止施工。

圖1 基坑與臨建建（構）筑物相對位置平面示意圖

該基坑臨近住宅樓為6層磚混結構，建筑總長度約為61．34 m，建筑總寬度約為16．44 m，建筑高度為17．90 m。現澆鋼筋混凝土樓板，基礎為片筏基礎，設有地圈梁;蓄水池為鋼筋混凝土水池結構，池壁外側有圍砌砌體，于2000年建設，蓄水池容量約為1 500 m3，高約3．0 m，其中地下約2．4 m，水池上覆土500 mm厚。基坑與房屋相對位置如圖1所示。

基坑開挖等巖土工程活動改變了土體中應力狀態和約束形態等，導致土體變形，進而會影響臨近建(構)筑物產生不均勻沉降，周圍建(構)筑物的沉降及變形(如磚混結構墻體裂縫)情況。因在基坑開挖過程中發現周圍建(構)筑物墻體及樓梯間地面、室外硬化地面及蓄水池圍砌砌體存在裂縫現象，懷疑基坑開挖對周邊建(構)筑物安全產生影響。

2 臨近建筑物的檢測

2．1 房屋整體傾斜檢測

現場采用全站儀對住宅樓的整體傾斜進行檢測［1］(均含外墻抹灰的施工誤差)。住宅樓的南北傾斜方向為:房屋北側北偏、房屋南側南偏，程度不同，最大傾斜量位于樓體東北角，為北偏38 mm，其傾斜率為2．11‰;東西傾斜方向除東南角部東偏外均為西偏，程度不同，最大傾斜量位于樓體東南角，為東偏29．0mm，其傾斜率為1．53‰;均滿足GB 50007-2002建筑地基基礎設計規范第5．3．4條規定的高度不大于24 m的建筑整體傾斜率不大于4‰的要求［2］，具體檢測結果如圖2所示。

圖2 整體傾斜檢測結果（單位：mm）

2．2 沉降觀測記錄資料檢查

根據委托方提供的擬建小區內已經建成的房屋從2012年10月10日～2013年6月18日的沉降觀測記錄，其中住宅樓東南側新建建筑的沉降最大的觀測點累計沉降量為18．31mm，各觀測點沉降呈遞減趨勢;1號基坑南側新建建筑沉降最大的觀測點累計沉降量為17．72 mm，各觀測點沉降量呈遞減趨勢;新建小區其余新建建筑除部分觀測點外，沉降量呈遞減趨勢。

2．3 裂縫調查

對住宅樓現狀的裂縫情況進行檢查檢測，發現部分墻體存在表皮裂縫及網狀裂縫，寬分別為0．20 mm，0．06 mm ～0．12 mm 之間;閣樓樓梯間梯段板地面有開裂現象，寬約0．60 mm～0．70 mm之間。經檢查，住宅樓未發現有地基不均勻沉降引起的裂縫。

蓄水池南池壁圍砌砌體外側有階梯形裂縫，寬約12．0mm;東池壁圍砌砌體外側有階梯形裂縫，寬約11．0mm;西池壁圍砌砌體外側有斜向裂縫，寬約16．0 mm(裂縫內部有泥灰，存在舊有裂縫痕跡);北池壁圍砌砌體瓷磚空鼓，多處出現開裂現象;水池南側硬化地面中間部位存在東西向裂縫，寬約16．0mm;硬化地面南端路牙邊存在開裂，寬約15．0 mm，目前未發現滲漏水現象，典型裂縫特征如圖3所示。

圖3 水池外圍砌體及周邊地面裂縫

3 安全性影響分析

3．1 支護方案

干粉土的休止角［3］(安息角，是指某一狀態下的土體可以穩定的坡度)為40°，高度與寬度比應為1∶1．25;干粉質粘土的休止角為50°，高度與寬度比應為1∶1．75。1號基坑開挖范圍內為粉土及粉質粘土，開挖過程中未出現地下水，放坡坡率不滿足要求。基坑開挖為卸載過程，支護不當易引起安全隱患。

2號基坑支護采用混凝土灌注樁排樁支護，未在支護樁頂部設置混凝土冠梁，不滿足規范要求［4］。

3．2 傾斜、沉降

住宅樓的最大整體傾斜率為2．11‰，滿足GB 50007-2011建筑地基基礎設計規范第5．3．4條規定的高度不大于24 m的建筑整體傾斜率不大于4‰的要求。

根據《某小區巖土工程勘察報告》，1號樓采用復合地基，持力層為粉土夾粉質粘土，該持力層下為粉土及粉質粘土，均為中壓縮性及中～高壓縮性土層。參照GB 50007-2011建筑地基基礎設計規范第5．3．3條及條文說明［2］:建筑物施工期間完成的沉降量，對于中壓縮性土可認為已完成20% ～50%，對高壓縮性土可認為已完成5% ～20%;根據地勘報告及JGJ 79-2012建筑地基處理技術規范第7．1．7條，復合土層壓縮模量為基礎底面下天然地基承載力特征值的2倍，復合地基層視為低～中壓縮性土層。按施工期間完成20%沉降估算，建筑最終沉降量約為88．6 mm～91．55 mm。

根據1號樓的結構形式及層數，估算每層重量為15 kN/m2，基底平均壓應力約為300 kPa，附加應力約為214 kPa，地基的附加應力隨著深度增加而曲線減小，建筑物基礎荷載造成的地基附加應力與距離基礎中心的半徑成反比［5］。1號樓底層東北端部外墻距住宅樓南側外墻距離約為13．66 m，根據基底受均布基底壓力時豎向附加應力系數分布曲線［5］，豎直均布壓力作用下，1號樓產生的地基附加應力在住宅樓及蓄水池基底范圍內約為4．28 kPa～21．4 kPa之間，說明1號樓的影響在住宅樓西南角部及蓄水池范圍內已經很小。并且蓄水池采用鋼筋混凝土結構，目前沒有發現滲漏水現象;住宅樓采用400 mm厚的片筏基礎加強了基礎整體剛度，在基礎處設置一道地圈梁，以上措施可以減輕住宅樓的不均勻沉降。1號樓主體完工后的沉降對住宅樓及蓄水池不產生安全性的影響。

2號基坑范圍內擬建地下1層車庫，層高為3．70 m，采用筏板基礎。該工程基礎接近補償式基礎，因外荷載引起的有效應力較小，車庫主體完工后的沉降對住宅樓及蓄水池不產生安全性的影響。

3．3 裂縫分析

3．3．1 住宅樓

1)墻體裂縫。

經現場檢查，該工程門窗洞口的表面裂縫、墻體裂縫存在的網狀裂縫，是由于溫度變形、砌體不均勻收縮變形引起的內應力造成的，如果產生內應力的內部約束力沒有明顯的方向，則網狀裂縫可在任意方向形成，當溫度和收縮差逐漸減少時，這種裂縫會自動閉合［6］。

2)樓梯間梯段板表面裂縫。

根據梯段板表面裂縫的形式、走向特征及分布規律，表面裂縫主要由抹灰時基層清理及粘結砂漿密實度未達到規范要求，收縮變形、溫度變化共同造成。

3．3．2 蓄水池圍砌砌體及周邊硬化地面裂縫

1)圍砌砌體裂縫。

經現場檢查，該工程池壁圍砌砌體的階梯狀裂縫為陳舊裂縫，多處瓷磚空鼓、開裂，是由于蓄水池自身不均勻沉降、溫度變形、砌體不均勻收縮引起的。

2)周邊硬化地面裂縫。

根據蓄水池周邊地面裂縫的形式、走向特征及分布規律，地面裂縫主要是由于基坑開挖產生不均勻沉降造成的。

4 結論和處理措施

根據現場檢查檢測及分析，得出以下結論和處理措施:

1)住宅樓墻體裂縫是由于溫度變形、砌體不均勻收縮變形引起的，樓梯間梯段板表面裂縫主要由抹灰時基層清理及粘結砂漿密實度未達到規范要求，收縮變形、溫度變化共同造成。目前未發現有地基不均勻沉降引起的裂縫;蓄水池池壁圍砌砌體的階梯狀裂縫為陳舊裂縫，多處瓷磚空鼓、開裂，是由于蓄水池自身不均勻沉降、溫度變形、砌體不均勻收縮引起的;根據蓄水池周邊地面裂縫的形式、走向特征及分布規律，地面裂縫主要是由于基坑開挖產生不均勻沉降造成的。2)1號～2號樓基坑和住宅樓東側基坑開挖對該工程不造成安全影響，1號樓主體完工后的沉降對住宅樓不產生安全性的影響。3)因1號基坑開挖放坡坡率及2號基坑支護構造要求不滿足規范要求，應根據規范要求對1號、2號基坑工程采取支護措施并經專家論證，加快基坑工程施工進度，避免基坑底部在施工工程中積水，地下部分施工完畢后及時回填。并按規范要求對支護結構的水平位移監測和基坑開挖影響范圍內建(構)筑物、地面的沉降監測。

［1］JGJ 8-2007，建筑變形測量規范［S］．

［2］GB 50007-2011，建筑地基基礎設計規范［S］．

［3］建筑施工手冊編寫組．建筑施工手冊［M］．第4版．北京:中國建筑工業出版社，2003．

［4］JGJ 120-2012，建筑基坑支護技術規程［S］．

［5］趙挺生，顧祥林，張 譽，等．新建建筑物對舊有建筑物附加沉降的影響分析［J］．結構工程師，2001(1):20-23．

［6］CECS 293∶2011，房屋裂縫檢測與處理技術規程［S］．

［7］呂瑞虎．繁華城區深大異型基坑施工技術［J］．山西建筑，2012，38(2):73-74．