基坑減壓降水對不同基礎(chǔ)型式建筑物沉降的影響

管 飛

(上海市巖土地質(zhì)研究院有限公司，上海 200000)

0 引言

在基坑工程中常常需要根據(jù)基坑實際開挖深度和所處地層的水文地質(zhì)狀況對承壓水層進行減壓降水，以防止基坑產(chǎn)生坑底突涌。采用懸掛式止水帷幕的基坑通常由于承壓含水層較厚，止水帷幕難以將其打穿，不能隔斷基坑內(nèi)外地下水的水力聯(lián)系。因而基坑減壓降水會使周邊地層的地下水位降低、地基產(chǎn)生固結(jié)沉降，繼而造成基坑周圍較大范圍內(nèi)的建筑物產(chǎn)生沉降。采用不同基礎(chǔ)型式的建筑物由于將其自重荷載和使用荷載傳遞到地基土層的方式不同，在臨近的基坑進行減壓降水時產(chǎn)生的沉降也有較大的差異[1-9]。

1 項目概況

1.1 工程簡介

某商務(wù)辦公中心基坑工程位于上海市某區(qū)，基坑面積18 018 m2，

周長661 m，普遍開挖深度約為10.3 m。基坑平面圖見圖1。一般區(qū)域圍護結(jié)構(gòu)采用φ900 mm鉆孔灌注樁，樁長20 m，插入比約1∶1.1；外設(shè)φ850型三軸攪拌樁止水帷幕，長度28 m；豎向設(shè)兩道鋼筋混凝土水平框架支撐。基坑剖面設(shè)計見圖1。

基坑北側(cè)和西側(cè)有較多民宅，故基坑圍護結(jié)構(gòu)進行了相應(yīng)的加強，鉆孔灌注樁直徑增大為1 000 mm，增加樁長至21 m，插入深度12.30 m，插入比1.19；其中為加強對正北側(cè)采用天然地基的磚混結(jié)構(gòu)房屋的保護，不僅對圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了加強，還在基坑與房屋之間設(shè)置了隔離樁(見圖2)。

1.2 地層條件

基本工程各土層參數(shù)見表1。場地內(nèi)第⑤2-1,⑤2-2層為微承壓含水層，第⑦層及第⑨層為承壓含水層。根據(jù)實測的微承壓水頭計算，坑底有突涌風險，需要進行減壓降水。但是各承壓含水層彼此相通，厚度巨大，止水帷幕只能為懸掛式，不能隔斷坑內(nèi)外的水力聯(lián)系。減壓降水可能會對周邊環(huán)境產(chǎn)生較大影響。

表1 地層參數(shù)表

1.3 坑外地下水回灌

在基坑與周邊建筑物之間布置回灌井，布置間距15 m，管井深度25 m，對⑤2-1砂質(zhì)粉土層進行回灌。

為控制回灌的時機和回灌水量，于坑內(nèi)坑外相應(yīng)的位置均設(shè)置了水位監(jiān)測井，實現(xiàn)抽水—回灌的一體化。

2 周邊房屋類型和監(jiān)測方案

基坑周邊建筑密集，環(huán)境復(fù)雜，除基坑?xùn)|側(cè)無建筑分布外，其余方向均有不同類型的建筑分布，詳見圖1；主要建筑物的具體情況如表1所示。

為保證施工期間坑周建筑物的安全，在基坑降水和開挖期間對基坑周圍3倍開挖深度范圍內(nèi)(約30 m)不同建筑的角點設(shè)置了沉降觀測點，在基坑開挖降水和地下室結(jié)構(gòu)回筑階段進行持續(xù)性的監(jiān)測。

3 監(jiān)測結(jié)果和分析

本基坑工程從圍護樁施工到結(jié)構(gòu)地下室回填歷時11個月，各測點均得到了整個工期的沉降歷時曲線。監(jiān)測結(jié)果見表2。監(jiān)測結(jié)果顯示基礎(chǔ)類型，與基坑距離、建筑物層高(荷載)對基坑周邊建筑物沉降具有顯著的影響，而基礎(chǔ)類型的影響最為顯著：

1)在整個監(jiān)測周期內(nèi)，設(shè)有樁基礎(chǔ)的建筑物累計產(chǎn)生的沉降均很小，特別是采用20 m～25 m樁長沉降控制復(fù)合樁基的磚混結(jié)構(gòu)建筑，除個別建筑，整體沉降均小于3 mm；降水對其影響甚微。

2)基坑南側(cè)兩棟高層辦公樓(E1，E2)顯得沉降量相對較大，原因是這兩棟建筑新近施工封頂，存在整體工后沉降，與基坑減壓降水引起的附加沉降疊加。

3)而采用天然地基筏板基礎(chǔ)的建筑物(A1)在整個施工期間持續(xù)發(fā)展，而且在降水停止之后還發(fā)展了一段時間，顯示出了土體次固結(jié)的影響。對比A1和B1建筑沉降歷史曲線可觀察到兩者差異非常顯著，詳見圖3。

表2 基坑周邊建筑信息及最終沉降量均值

4 結(jié)語

使用懸掛式止水帷幕的基坑進行減壓降水會使周邊地層產(chǎn)生固結(jié)沉降，從而加劇因基坑開挖引起的本已較為嚴重的建筑物沉降。而這種不利影響因建筑物的基礎(chǔ)類型的不同也差異較大。通過對某基坑工程長期的工程監(jiān)測表明，采用樁基礎(chǔ)的建筑物，即使是采用沉降控制復(fù)合樁基的磚混結(jié)構(gòu)建筑物，也能夠很好的抵抗這種變形。而采用天然地基的建筑物，在采取了多種沉降控制措施的情況下仍產(chǎn)生較大的整體沉降。因此，在類似的基坑工程中對采用天然地基的建筑物應(yīng)重點保護。