深基坑支護(hù)對現(xiàn)有建筑物的影響分析

施毅

【摘 要】為了保證基坑西南側(cè)既有七層框架結(jié)構(gòu)辦公樓的安全，決定在施工過程中對此建筑物進(jìn)行沉降觀測，觀測完畢后通過對所得數(shù)據(jù)的分析得出深基坑支護(hù)方案本身及施工各過程對現(xiàn)有建筑物的影響程度，客觀的反映了各種因素的危害程度。

【關(guān)鍵詞】支護(hù)；沉降觀測；影響；危害

煤焦油系列產(chǎn)品科技研發(fā)中心是由太原某科貿(mào)有限公司擬建，為了保證基坑土方的順利開挖及現(xiàn)有建筑物的安全。支護(hù)方案得到了專家組的同意，但專家組同時要求加強(qiáng)對現(xiàn)有西南側(cè)大樓沉降的觀測，一旦出現(xiàn)過大沉降時及時采取措施，保證現(xiàn)有建筑物的安全。為此，項(xiàng)目部委托第三方對此建筑進(jìn)行了沉降觀測。

一、基坑開挖引起的鄰近建筑物損害形式

隨著城市建設(shè)發(fā)展，地下工程修建逐漸增多，尤其是在地面建筑物密集的地區(qū)，基坑施工不可避免地對巖土體產(chǎn)生擾動，引起基坑周邊地表發(fā)生位移，甚至有可能危及地面建（構(gòu)）筑物的安全。

1、地表均勻沉降損害

地表的均勻沉降使建筑物產(chǎn)生整體下沉。一般來說，這種均勻沉降對于建筑物的穩(wěn)定性和使用條件并不會產(chǎn)生太大的影響。但是，倘若地表下沉過大，即便是均勻的沉降，也有可能帶來嚴(yán)重問題。例如，當(dāng)下沉量較大且地下水位埋深較淺時，地表下沉就會造成地面積水。這不僅影響建筑物的正常使用，而且使地基土由于長期被水浸泡，而強(qiáng)度有所降低。

2、地表傾斜損害

雖然地層沉降本身不至于對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的損害，但是由于地層不均勻沉降而導(dǎo)致地層傾斜，從而改變了地面的原始坡度，就有可能對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生危害。對于底面積較小的高聳建筑物的影響較大，如煙囪、水塔、高壓線塔等。地表傾斜使高聳建筑的重心發(fā)生偏移，引起地基附加應(yīng)力重新分布。建筑物的均勻荷重將變成非均勻荷重，導(dǎo)致建筑物結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力發(fā)生變化。

3、地表曲率損害

建筑物由于地表彎曲而發(fā)生損害，這是一種常見的開挖引起的損害形式。這種損害形式與地基本身的物理力學(xué)性質(zhì)有關(guān)，更主要地與開挖引起的地表變形形式有關(guān)。這種損害形式與因地基不良而發(fā)生的建筑物損害相比，既有類似之處，又有不同。不同之處在于前者是在開挖影響下自行彎曲，它是獨(dú)立于上部荷載引起的彎曲。

4、地表水平變形損害

地表水平變形分為拉伸和壓縮兩種，它對建筑物的破壞作用很大，尤其是拉伸變形破壞。建筑物抵抗拉伸變形的能力遠(yuǎn)小于抵抗壓縮變形的能力。壓縮變形使墻體產(chǎn)生水平裂縫，并使縱墻褶曲，屋頂鼓起。

由于建筑物對于地表拉伸變形非常敏感，位于地表拉伸區(qū)的建筑物，其基礎(chǔ)底面受到來自地基的外向摩擦力，基礎(chǔ)側(cè)面受到來自地基的外向水平推力的作用。而一般建筑物抵抗拉伸作用的能力很小，很小的拉伸變形足以使建筑物墻體開裂。

二、工程概況

本項(xiàng)目位于太原市長治路與中心街交叉口西南角，總建筑面積83 883 m2，建筑高度 99. 9 m； 框架結(jié)構(gòu)。基礎(chǔ)埋深為 -12. 450 m。勘探期間各勘探鉆孔絕對標(biāo)高介于 774. 87 m ～778. 99 m 之間。場地地貌單元屬汾河?xùn)|岸Ⅰ級階地。揭露地下水靜止水位平均絕對標(biāo)高為： 769. 11 m ～769. 43 m。根據(jù)基坑周邊環(huán)境及受力情況的不同采用鋼筋混凝土灌注排樁加錨桿進(jìn)行支護(hù)。支護(hù)結(jié)構(gòu)施工完成后使用期為半年。

2 沉降觀測方案要點(diǎn)

按國測管字（ 2009） 13 號國家測繪資質(zhì)分級標(biāo)準(zhǔn)及并建監(jiān)字[2010]12 號關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)建筑工程變形測量監(jiān)督管理的通知的相關(guān)要求執(zhí)行并符合設(shè)計(jì)要求。1） 基準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)。根據(jù)工程的實(shí)際情況，在遠(yuǎn)離待建主體的穩(wěn)定位置布設(shè)水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)，為了保證水準(zhǔn)點(diǎn)高程的準(zhǔn)確性和便于相互檢核，水準(zhǔn)點(diǎn)離待觀測建筑物應(yīng)大于30 m 且小于100 m 內(nèi)； 為此本工程將在場地外布設(shè)3 個水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)。2） 沉降觀測點(diǎn)的布設(shè)。沉降觀測點(diǎn)布設(shè)時，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)、形狀和場地工程地質(zhì)條件，因此本次共計(jì)布設(shè) 9 個沉降觀測點(diǎn)，沉降觀測點(diǎn)位詳見圖 1。3） 觀測方法及精度要求。a. 操作方法： 按二等水準(zhǔn)測量的精度要求，采用幾何水準(zhǔn)方法按照“三固定”的原則進(jìn)行觀測。b. 精度要求： 視線長度不大于 50 m，前后視距差不大于 1 m，前后視距差累計(jì)不大于 3 m，視線高度不小于0. 1 m，測站高差中誤差不大于 0. 5 mm，環(huán)線閉合差不大于± 0. 3N mm（ N 為測站數(shù)） 。

圖 1 沉降觀測點(diǎn)布置圖

三、沉降觀測數(shù)據(jù)分析

1） 第一類 B1 和 B9（ 折線圖見圖 2，圖 3） 。在折線圖上已標(biāo)注出數(shù)據(jù)線的各個折點(diǎn)，而對應(yīng)的折點(diǎn)恰恰是各施工階段的折點(diǎn)（ 見表 1） 。

圖 2 B1 折線圖

圖 3 B9 折線圖

表 1 B1 和 B9 折點(diǎn)沉降差及沉降量排序

2） 第二類 B6 和 B7（ 折線圖見圖 4，圖 5） 。

在折線圖上已標(biāo)注出數(shù)據(jù)線的各個折點(diǎn)，而對應(yīng)的折點(diǎn)恰恰是各施工階段的折點(diǎn)（ 見表 2） 。

表 2 B6 和 B7 折點(diǎn)沉降差及沉降量排序

圖 4 B6 折線圖

圖 5 B7 折線圖

3） 第三類 B8（ 折線圖見圖 6） 。

圖 6 B8 折線圖

在折線圖上已標(biāo)注出數(shù)據(jù)線的各個折點(diǎn)，而對應(yīng)的折點(diǎn)恰恰是各施工階段的折點(diǎn)（ 見表 3） 。

表 3 B8 折點(diǎn)沉降差及沉降量排序

4） 各點(diǎn)沉降量累計(jì)。

從表 4 分析得知： 兩次錨桿施工對沉降量的影響最大； 一次相比之下對沉降量的影響最大。所以應(yīng)著重分析錨桿施工過程，并側(cè)重分析一次錨桿施工過程。

四、沉降成因分析

1） 錨桿施工過程對土層的影響

a. 成孔過程對土層的影響。成孔過程由于采用帶壓泥漿水護(hù)壁成孔，因此在鉆進(jìn)過程中由于帶壓泥漿水的切割和泥土流失會在土層中形成一定的空腔，軟化土層。b. 成孔后留置、安置錨索、一次注漿對土層的影響。成孔后由于鉆桿需要一節(jié)節(jié)拔出，必定使成好的孔有留置時間，而留置過程會加大對土層的影響； 錨索需整根無接頭安置，因此也延長了留置時間； 一次注漿由于使用水泥漿，水泥漿含水率高，注入過程所帶壓力極小無法完全填充孔腔，而水泥漿中的水可能還會侵入土層，加大了對土層的影響。c. 連續(xù)施工對土層的影響。錨桿設(shè)計(jì)間距 1. 2 m，雖然采取了跳打，但由于以上所述原因的疊加效應(yīng)肯定對土層產(chǎn)生數(shù)倍的影響。

表 4 各點(diǎn)沉降量

2） 土層物理性質(zhì)的改變對沉降量的影響

現(xiàn)有建筑物在經(jīng)過幾年的沉降穩(wěn)定后，土層變化趨于穩(wěn)定，只要沒有大的外界因素的影響，土層的物理性質(zhì)應(yīng)是相對穩(wěn)定的。眾所周知，水對土層危害是巨大的，而本工程錨桿的施工恰恰使用了大量的水，水雖然作為施工的介質(zhì)對工程的順利實(shí)施起到了重要作用，而同時不利的一面是改變了土層物理性質(zhì)。土層在受到水的侵害后承載力將驟然下降，在疊加效應(yīng)的推動下，更是影響巨大。

3） 分析影響沉降的根本原因

綜上所述，對沉降影響莫過于成孔孔內(nèi)土的流失和成孔過程使用水使得土層的軟化。

結(jié)束語

本項(xiàng)目支護(hù)工程在回填完土方后已完成了自己的使命，現(xiàn)有建筑物的沉降已趨于穩(wěn)定。通過分析得出，對現(xiàn)有建筑物影響最大的過程是一次錨桿施工； 而最主要的原因是施工過程使用水作為介質(zhì)。如何避免或減少灌注排樁加錨桿支護(hù)對現(xiàn)有建筑物的影響，可采取以下措施： 1） 根據(jù)現(xiàn)有建筑物現(xiàn)狀采取針對性強(qiáng)的預(yù)先加固方案， 2） 設(shè)計(jì)時加設(shè)一道樁頂錨桿，間距可加大，數(shù)量減少。3） 錨桿施工時可加大跳打間距，減少疊加效應(yīng)。4） 在土層條件允許的情況下盡可能的選用干作業(yè)，較少水的用量。但無論哪種方案可以肯定的說對現(xiàn)有建筑物都會產(chǎn)生影響。

參考文獻(xiàn)：

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