深基坑對周邊建筑物影響的風險分析

鄭會

（重慶大學土木工程學院，重慶 400045）

1 概述

深基坑開挖是一項復雜的系統工程，在支護加固和降水不當的情況下，常會因邊緣地面沉降量超出設計值而危及周圍各種構筑物的正常使用。工程事故的出現不僅帶來巨大的經濟損失，而且造成不良的社會影響。

目前，研究深基坑開挖對周邊建筑物影響的研究方法主要是利用有限元方法或解析方法，考慮深基坑、土、建筑物之間的共同作用，研究建筑物在深基坑開挖過程中產生的變形。但這種方法未考慮建筑物破壞所造成的經濟損失，因此只限于技術研究領域。因此，建立風險研究路線，研究和討論深基坑工程施工對周邊環境的影響風險是非常有必要的。

2 基坑開挖引起的地面沉降分析

深基坑工程施工對周邊環境可能造成的破壞主要包括四個方面:一是由于地面變形而造成地面建筑物的開裂、傾斜，甚至倒塌;二是造成路面以及其他地面設施的破壞;三是造成地下管線(給排水管道、煤氣管道、電纜管道等)的破裂等；四是使地下隧道變形，襯砌管片產生不均勻沉降引起裂縫，漏水，甚至碎裂。在這四個方面中，又以第一方面的破壞最為明顯，對社會影響也最大。

影響深基坑開挖過程中除了施工質量差、降水不當外，坑內外土壓力不平衡也是一個重要原因。地表沉降的大小取決于土層組成結構及物理力學性質，空間幾何形狀，圍護結構類型，開挖尺寸，開挖深度，開挖順序，無支撐暴露時間，開挖時間，周邊靜、動超載情況，地表水和上下水管的滲漏，鄰近建筑物的影響等等。當前國內外在深基坑周圍土體移動研究中，所采用的主要方法有:物理模擬法、數值模擬法、半理論解析法和經驗公式預測法。實際工程中常用的分析深基坑開挖引起地表沉降的方法有：經驗公式預測法、時空效應法、Peek法(1969)、有限單元法、考慮鄰近建筑物存在的地表沉降估算。

3 建筑物破壞等級劃分

?

要對深基坑開挖引起的建筑物破壞的風險做出評估，首先要對建筑物的破壞進行分類描述。

建筑物分為磚混結構、框架結構兩大類，采用建筑物的裂縫寬度指標來表示其破壞，不考慮其發生位置、裂縫長度、數量等參數。

3.1 現有的建筑物破壞等級劃分見表1。

3.2 危險房屋鑒定標準(GJJ125-99)

危險房屋鑒定標準(JG1J25-99)給出了地基基礎、砌體結構、木結構、混凝土結構、鋼結構危險點和房屋各組成部分的評價標準，并對建筑物危險性等級劃分如下:

A級:結構承載力能滿足正常使用要求，未發現危險點，房屋結構安全。

B級:結構承載力基本能滿足正常使用要求，個別結構構件處于危險狀態，但不影響主體結構，基本滿足正常使用要求。

C級:部分承重結構承載力不能滿足正常使用要求，局部出現險情，構成局部危房。

D級:承重結構承載力己不能滿足正常使用要求，房屋整體出現險情，構成整幢危房。

根據大量的國內外文獻分析，雖然建筑物破壞特征很多，但最典型而且易定量分析的當屬傾斜度和裂縫寬度。

在傾斜度研究方面，《危險房屋鑒定標準》(JGJ125-99)規定了地基、砌體結構、鋼筋混凝土結構構件的允許傾斜率。《建筑地基基礎設計規范GB5007-2002》按照各類建筑物的特點和地基土的不同類別，對建筑物傾斜度的設計允許值，即安全容許值給出了明確的規定。《建筑工程質量檢驗評定標準》G(BJ301-88)分別規定了現有混凝土結構、拼裝混凝土結構(柱、梁、屋架、大板)及項應力混凝土結構的施工允許偏差值。

在裂縫研究方面，倫敦建筑結構工程師協會(BRE)(1978，1989，1994 和 2000)采用的建筑物破壞等級劃分主要采用裂縫寬度作為評價指標。

3.3 可見裂縫與臨界應變之間的關系

Buriand和Worht分別對可見裂縫與臨界應變之間的關系做了深度的研究，對本文綜合其研究成果，得到出現裂縫的臨界應變如表2。

?

4 建筑物破壞損失評價

4.1 建筑物損失的計算

深基坑開挖引起的建筑物損失包括直接損失和間接損失兩部分。直接損失，對非房屋建筑，只需計算建筑物自身破壞的損失；對房屋建筑，還應包括室內財產損壞以及人員傷亡。間接損失指由于建筑物的破壞所引發的經濟、社會、環境問題所帶來的損失。建筑物破壞的直接損失指的是直接經濟損失，主要指結構破壞以及重建的費用，用損失比λ來表示。在進行深基坑開挖引起的建筑物破壞損失評估時，首先應將開挖影響范圍內的建筑物分類，計算各類建筑物的經濟損失，由各類建筑的損失求得總經濟損失。

RT＝ΣR

C-總的建筑物破壞經濟損失;λi-第i幢建筑物的損失比；mi-第i幢建筑物破壞前的現值。

4.2 建筑物現有價值的評估

在對建筑物進行損失評價時，必須對建筑物的現有價值進行評估。從評估的角度看，應重點考慮以下因素：物理(建筑物自身狀況)因素、環境優劣的影響、經濟地理因素、新舊程度、用途、政策因素、供需狀況以及長期投資貸款利率變化等因素。

對房屋建筑物價格進行評估，一般可采用以下幾種方法：重置成本法；帳面凈值調整法；基價調整法；綜合因素計算法；市場價格類比法；凈租金受益現值法。根據具體房屋建筑特點結合不同方法優缺點選擇合理的方法進行評估

圖1 深基坑開挖引起的建筑物破壞風險流程圖

5 建筑物體破壞風險分析

對于開挖引起的建筑物破壞風險評估，國內外學者做了大量的工作。

結論

深基坑工程事故發生率高，災害后果嚴重。因此,在深基坑工程中引入風險管理已迫在眉睫，在深基坑工程的風險分析方面,我國幾乎處于空白,單純建立在統計資料上的分析方法目前并不可行。因此，我們一方面要做好調查統計工作，另一方面要重視專家及現場技術人員的主觀分析，結合兩者來對深基坑工程進行風險分析。

[1]劉建航.地下墻深基坑周圍地層移動的預測和

治理[J].地下工程與隧道，1993.2.1.

[2]劉建航，侯學淵.基坑工程手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1997.

[3]唐孟雄，趙錫宏.深基坑周圍地表沉降及變形分析[J].建筑科學，1996，(4):31-35.