某基坑開挖對鄰近幼兒園的影響分析

李 偉 偉

(山西省建筑科學(xué)研究院有限公司，山西 太原 030001)

0 引言

隨著房地產(chǎn)市場不斷的發(fā)展變化，土地資源變得越來越緊缺。現(xiàn)如今樓與樓之間的距離是越來越近了，而為了保證新建建筑物質(zhì)量安全以及最大限度的利用地下空間，各新建建筑基坑開挖深度大都已經(jīng)超過了與鄰近既有建筑基礎(chǔ)邊緣的水平距離，因此基坑開挖過程中對周邊建筑物的影響越來越大，本文通過工程實例來剖析基坑開挖對鄰近建筑物的影響，并提出建議。

1 工程概況

其幼兒園教學(xué)樓建于20世紀(jì)80年代，3層，磚混結(jié)構(gòu)。幼兒園建筑平面呈“凹”字形南北向布置，由3個獨立的建筑單體組成。其中北側(cè)教學(xué)樓長17.0 m，寬12.5 m，建筑總面積約650 m2。

據(jù)幼兒園相關(guān)人員反映，幼兒園北側(cè)教學(xué)樓于2016年3月、4月份發(fā)現(xiàn)墻體裂縫；伴隨鄰近工地的開挖，教學(xué)樓墻體裂縫隨之加劇、發(fā)展。

2 現(xiàn)場調(diào)查

2.1 基本情況調(diào)查

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查可知，與幼兒園北側(cè)鄰近待建建筑為太原市某綜合樓，主體結(jié)構(gòu)為地下3層、地上24層框架剪力墻結(jié)構(gòu)，其建筑總高度為98.7 m，總建筑面積為58 140 m2，其開挖基坑接近正方形，深度14 m～16 m，周長約300 m，而由于規(guī)劃問題，其基坑邊緣與周邊最近建筑水平距離僅為10.5 m，現(xiàn)場各建筑平面布置位置示意圖如圖1所示。

2.2 場地巖土資料調(diào)查

因教學(xué)樓建設(shè)年代較早，相關(guān)資料短缺，本次場地巖土資料借鑒鄰邊新建綜合樓項目場地巖土勘察報告，主要情況為：1)地下水位：本次勘察期間，揭露的場地地下水類型為承壓水，第一層地下水穩(wěn)定水位埋深介于1.80 m～2.10 m，第二層地下水穩(wěn)定水位埋深介于4.90 m～5.30 m，混合水位埋深介于1.60 m～2.40 m之間，混合水位標(biāo)高介于780.52 m～781.32 m之間，主要補給來源為大氣降雨及側(cè)向徑流補給。2) 場地地貌屬于汾河?xùn)|岸二階地。巖性以雜填土、細中砂、粉土、粉質(zhì)粘土為主。3)本次勘察期間，揭露的場地地下水類型為承壓水，地下水位季節(jié)性變化幅度為1.00 m。4)本次勘察為揭露黃土及黃土狀土，擬建地為非濕陷性場地。

2.3 基坑基本情況介紹

該綜合樓基坑支護采用TRD工法樁(渠式切割型鋼水泥土連續(xù)墻)，即，通過鏈狀刀具的轉(zhuǎn)動和橫向移動，對地基土體進行渠式切割與上下攪拌，并與注入的水泥固化液混合，施工過程中插入型鋼形成的水泥土連續(xù)墻，利用該墻體直接作為擋土和止水結(jié)構(gòu)。基坑水平支撐結(jié)構(gòu)：采用混凝土支撐(基坑西北角)和預(yù)應(yīng)力型鋼組合支撐(其余部位)。支承豎向道數(shù)結(jié)合基坑開挖深度、周邊環(huán)境變形控制要求確定，混凝土支撐范圍設(shè)置兩道，型鋼組合支撐范圍設(shè)置三道。基坑降水措施：本工程采用850厚TRD工法墻止水，將坑內(nèi)外地下水完全隔斷；坑內(nèi)加設(shè)自流深井疏干，以便于挖土及基礎(chǔ)施工。

3 現(xiàn)場檢查、檢測

3.1 基礎(chǔ)檢查

根據(jù)現(xiàn)場條件，選取該教學(xué)樓北側(cè)局部進行基礎(chǔ)開挖、尺寸復(fù)檢。

經(jīng)探坑開挖檢查可知，建筑采用墻下混凝土條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深約1.8 m，墻體外擴500 mm；基底下設(shè)100 mm厚素混凝土墊層；整體規(guī)格尺寸與設(shè)計基本相符。但現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，基礎(chǔ)周邊及基底回填土多為素土，且土體很濕，有滲水。

基礎(chǔ)示意圖及相關(guān)圖見圖2～圖4。

3.2 建筑墻體裂縫檢測

相關(guān)人員先后4次針對性對該建筑墻體及地面裂縫進行排查，測量，發(fā)現(xiàn)裂縫大多位于門洞口、與東樓交接處等薄弱部位，具體裂縫部位及變化記錄如表1所示。

3.3 主體結(jié)構(gòu)傾斜觀測

采用DJD2-J型經(jīng)緯儀對該北側(cè)教學(xué)樓主體結(jié)構(gòu)進行主體傾斜觀測，受現(xiàn)場條件所限，部分角部無法觀測，觀測布點示意圖則見圖5，具體測量數(shù)據(jù)如表2所示。

表1 幼兒園北樓主體裂縫位置及變化記錄表

表2 幼兒園北樓主體傾斜變化記錄表

依據(jù)GB 50292—2015民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)第7.3.10條“各類結(jié)構(gòu)不適于繼續(xù)承載的側(cè)向位移評定”規(guī)定可知，砌體結(jié)構(gòu)多層建筑墻體H>10 m，頂點位移應(yīng)不大于H/330(10.4 m/330=31.5 mm)時結(jié)構(gòu)適于繼續(xù)承載，參考以上測量數(shù)據(jù)，該幼兒園北樓1號點處建筑主體結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀已嚴(yán)重超標(biāo)，雖傾斜趨勢有所減緩，但仍處于繼續(xù)傾斜變形狀態(tài)。

3.4 基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)

1)測斜管，共10點，報警值：圍護體最大側(cè)向位移4.5 cm，南側(cè)3.5 cm。連續(xù)3 d變形超過3 mm/d；2)水位管，共6點，報警值：1 d水位變化幅度超過50 cm；3)基坑周邊沉降，共13點。監(jiān)測報警值：累計沉降超過30 mm，累積地表水平位移超過4.0 cm；4)立柱沉降觀測點，共10點，報警值為：日變量大于2 mm，累計量大于20 mm。

經(jīng)現(xiàn)場對綜合樓項目基坑開挖檢測階段性可知：幼兒園教學(xué)樓Y1和Y2點(建筑西側(cè)兩角點)在基坑開挖最后階段(6月、7月間)變化比較大，平均沉降速0.254 mm/d；從8月開始變化加劇，這一階段平均沉降速為0.888 8 mm/d，超出預(yù)警值；從11月份開始變化減小為0.052 mm/d。基坑監(jiān)測布點見圖6。

變形監(jiān)測階段性結(jié)論：

1)從整個基坑開挖過程的監(jiān)測資料反映，除幼兒園西北角Y1和Y2點外，各點的變化均比較正常，在基坑開挖到最后階段沉降速率雖然比較大但是沒有到達預(yù)警值且從11月開始各點的沉降都趨于穩(wěn)定，沒有太大變化。2)雖然基坑水平位移2號、3號、11號、12號點都到達了預(yù)警值，但在施工過程中11號、12號都曾經(jīng)被水泥掩埋過，不排除在挖出點位的過程中有移動現(xiàn)象，后期監(jiān)測變化均不大。3)各點在基坑開挖至底部時變化最大，但是從11月開始，變化速率和變量比較小，基本趨于穩(wěn)定變化狀態(tài)。

3.5 沉降觀測

由現(xiàn)場對幼兒園進行沉降觀測可知，幼兒園北側(cè)教學(xué)樓Y1，Y2，Y3，Y12(建筑北側(cè)三點及西南角一點)初始2016年6月變化均較為明顯，其中尤以Y1(建筑西北角)變化最為明顯；發(fā)展至2016年8月下旬～同年10月中旬以上各點呈明顯加劇發(fā)展變化趨勢；2016年11月后發(fā)展變化趨勢明顯減緩，但尚未進入穩(wěn)定狀態(tài)，沉降觀測布點示意見圖7。

沉降監(jiān)測階段性結(jié)論：

1)幼兒園沉降監(jiān)測點Y1,Y2,Y3,Y12的累計沉降量均已超過25 mm，已超過報警值。2)幼兒園北部單體局部傾斜最大點已超過規(guī)范允許值。3)幼兒園沉降監(jiān)測點Y1最后100 d的沉降速率大于0.04 mm/d，超過規(guī)范規(guī)定允許值，未達到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。

3.6 地下水位監(jiān)測

經(jīng)現(xiàn)場對地下水位檢測可知，除接近醫(yī)科大幼兒園北樓西北角點位水位標(biāo)高明顯高于其他監(jiān)測點位，其余監(jiān)測點位水位標(biāo)高均屬同一水平，且所有監(jiān)測點位水位日常變化量均為超過報警值(50 cm)。

4 分析評價

由上述基坑資料查勘及現(xiàn)場所得數(shù)據(jù)可知，新建綜合樓基坑施工控制出現(xiàn)明顯問題——基坑水平變形控制超標(biāo)、基坑止水性破損等直接導(dǎo)致鄰近幼兒園北側(cè)教學(xué)樓及周邊地面出現(xiàn)變形、開裂、破損。好在應(yīng)急措施得到控制及時，尚未造成嚴(yán)重的局面產(chǎn)生，待其地下工程全部結(jié)束，基坑回填、降水停止后，該區(qū)域場地內(nèi)大的變形影響會逐步消失；周邊建筑結(jié)構(gòu)安全隱患會日趨消亡。

而基坑鄰近幼兒園北側(cè)教學(xué)樓地基基礎(chǔ)仍處于變形不穩(wěn)定狀態(tài)，且上部結(jié)構(gòu)水平側(cè)向位移已嚴(yán)重超標(biāo)，不適于繼續(xù)承載；而上部主體結(jié)構(gòu)墻體裂縫日趨加寬，破損嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)整體性已部分破損，結(jié)構(gòu)牢固性日益薄弱，瀕臨破壞；亟待進行針對性加固補強處理。

5 結(jié)語

通過該工程實例我們可以得出，基坑開挖過程中除應(yīng)合理的加快施工進度、密切監(jiān)控基坑變形、地下水位等指標(biāo)(尤其是超過預(yù)警值的部位)以外，還應(yīng)密切關(guān)注與其鄰近建筑物的表觀質(zhì)量、沉降以及主體結(jié)構(gòu)變形等數(shù)據(jù)，切不可掉以輕心。