深基坑開挖對(duì)既有建筑物的保護(hù)與監(jiān)測(cè)勘察研究

王慶翔

（廣東省廉江市第三建筑工程有限公司，廣東 廉江524000）

一、概述

深基坑施工在土方開挖工況階段，由于土方的卸載作用，對(duì)基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的影響，應(yīng)力的變化導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移，垂直位移等等，從而可能影響到鄰近既有建筑物的安全。本文對(duì)既有建筑物的監(jiān)測(cè)勘察與保護(hù)作了探討。

（一）既有建筑物增載和保護(hù)的勘察要點(diǎn)

1既有建筑物的增載和保護(hù)的巖土工程勘察應(yīng)注意以下6點(diǎn)。

①搜集建筑物的荷載、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、功能特點(diǎn)和完好程度資料，基礎(chǔ)類型、埋深、平面位置，基底壓力和變形觀測(cè)資料；場(chǎng)地及其所在地區(qū)的地下水開采歷史，水位降深、降速、地面沉降、形變，地裂縫的發(fā)生、發(fā)展等資料。

②評(píng)價(jià)建筑物的增層、增載和鄰近場(chǎng)地大面積堆載對(duì)建筑物的影響時(shí)，應(yīng)查明地基土的承載力，增載后可能產(chǎn)生的附加沉降沉降差；對(duì)建造在斜坡上的建筑物還應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。

③對(duì)建筑物接建或在其緊鄰新建建筑物，應(yīng)分析新建建筑物在既有建筑物地基土中引起的應(yīng)力狀態(tài)改變及其影響。

④評(píng)價(jià)地下水抽降對(duì)建筑物的影響時(shí)，應(yīng)分析抽降引起地基土的固結(jié)作用和地面下沉、傾斜、撓曲或破裂對(duì)既有建筑物的影響，并預(yù)測(cè)其發(fā)展趨勢(shì)。

⑤評(píng)價(jià)基坑開挖對(duì)鄰近既有建筑物的影響時(shí)，應(yīng)分析開挖卸載導(dǎo)致的基坑底部剪切隆起，因坑內(nèi)外水頭差引發(fā)管涌，坑壁土體的變形與位移、失穩(wěn)等危險(xiǎn)；同時(shí)應(yīng)應(yīng)分析基坑水引起的地面不均勻沉降的不良環(huán)境效應(yīng)。

⑥評(píng)價(jià)地下工程施工對(duì)既有建筑物的影響時(shí)，應(yīng)分析伴隨巖土體內(nèi)的應(yīng)力重分布出現(xiàn)的地面下沉、撓曲等變形或破裂，施工降水的環(huán)境效應(yīng)，過大的圍巖變形或坍塌等對(duì)既有建筑物的影響。

2建筑物的增層、增載和鄰近場(chǎng)地大面積堆載的巖土工程勘察應(yīng)包括下列5項(xiàng)內(nèi)容。

①分析地基土的實(shí)際受荷程度和既有建筑物結(jié)構(gòu)、材料狀況及其適應(yīng)新增荷載和附加沉降的能力。

②勘探點(diǎn)應(yīng)緊靠基礎(chǔ)外側(cè)布置，有條件時(shí)宜在基礎(chǔ)中心線布置，每棟單獨(dú)建筑物的勘探點(diǎn)不宜少于3個(gè)；在基礎(chǔ)外側(cè)適當(dāng)距離處，宜布置一定數(shù)量勘探點(diǎn)。

③勘探方法除鉆探外，宜包括探井和靜力觸探或旁壓試驗(yàn)；取土和旁壓試驗(yàn)的間距，在基底以下一倍基寬的深度范圍內(nèi)宜為0.5 m，超過該深度時(shí)可為1 m；必要時(shí)，應(yīng)專門布置探井查明基礎(chǔ)類型、尺寸、材料和地基處理等情況。

④壓縮試驗(yàn)成果中應(yīng)有 曲線，并提供先期固結(jié)壓力、壓縮指數(shù)、回彈指數(shù)和與增荷后土中垂直有效壓力相應(yīng)的固結(jié)系數(shù)，以及三軸不固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)成果；當(dāng)擬增層數(shù)較多或增載量較大時(shí)，應(yīng)做載荷試驗(yàn)，提供主要受力層的比例界限荷載、極限荷載、變形模量和回彈模量。

⑤巖土工程勘察報(bào)告應(yīng)著重對(duì)增載后的地基土承載力進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，預(yù)測(cè)可能的附加沉降和差異沉降，提出關(guān)于設(shè)計(jì)方案、施工措施和變形監(jiān)測(cè)的建議。

建筑物按建、鄰建的巖土工程勘察應(yīng)符合下列4條要求。

①應(yīng)對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)和材料適用局部撓曲的能力做出評(píng)價(jià)。

②除按相關(guān)規(guī)范要求對(duì)新建建筑物布置勘探點(diǎn)外，還應(yīng)為研究接建、鄰建部位的地基土、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和材料現(xiàn)狀布置勘探點(diǎn)，其中應(yīng)探井或靜力觸探孔，其數(shù)量不宜少于3個(gè)，取土間距宜為1 m。

③壓縮試驗(yàn)成果中應(yīng)有e-lgp曲線，并應(yīng)提供先期固結(jié)壓力、壓縮指數(shù)、回彈指數(shù)和與增荷后土中垂直有效壓力相應(yīng)的固結(jié)系數(shù)，以及三軸不固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)成果。

④巖土工程勘察報(bào)告應(yīng)評(píng)價(jià)由新建部分的荷載在既有建筑物地基土中引起的新的壓縮和相應(yīng)的沉降差，評(píng)價(jià)新基坑的開挖、降水、設(shè)樁等對(duì)既有建筑物的影響，提出設(shè)計(jì)方案、施工措施和變形監(jiān)測(cè)的建議。

（二）地下水抽降影響的巖土工程勘探要點(diǎn)

評(píng)價(jià)地下水抽降影響的巖土工程勘察工作應(yīng)符合下列要求：

①研究地下水抽降與含水層埋藏條件、可壓縮土層厚度、土的壓縮性和應(yīng)力歷史等的關(guān)系，做出評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)；

②勘探孔深度應(yīng)超過可壓縮地層的下限，并應(yīng)取土試驗(yàn)或進(jìn)行原位測(cè)試；

③壓縮試驗(yàn)成果中應(yīng)有e-lgp曲線，并提供先期固結(jié)壓力、壓縮指數(shù)、回彈指數(shù)和與增荷后土中垂直有效壓力相應(yīng)的固結(jié)系數(shù)，以及三軸不固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)成果；

（三）基坑開挖對(duì)鄰近建筑物影響的巖土工程勘察要點(diǎn)

評(píng)價(jià)基坑開挖對(duì)鄰近建筑物影響的巖土工程勘察工作應(yīng)符合下列3條要求。

①搜集分析既有建筑物適應(yīng)附加沉降和差異沉降的能力，與擬挖基坑在平面與深度上的位置關(guān)系和可能采用的降水、開挖與劫掠措施等資料。

②查明降水、開挖等影響所及范圍內(nèi)的地層結(jié)構(gòu)，含水層的性質(zhì)、水位和滲透系數(shù)，土的抗剪強(qiáng)度、變形參數(shù)等工程特性。

③巖土工程勘察報(bào)告除應(yīng)符合相關(guān)的規(guī)范要求外，還應(yīng)著重分析與預(yù)測(cè)坑底和坑外地面的卸荷回彈，坑周土體的變形位移和坑底發(fā)生剪切隆起或管涌的危險(xiǎn)，分析施工降水導(dǎo)致的地面沉降的幅度、范圍和對(duì)鄰近建筑物的影響，并就安全合理的開挖、支護(hù)，降水方案和監(jiān)測(cè)工作提出建議。

（四）地下開挖對(duì)建筑物影響的巖土工程勘察要點(diǎn)

評(píng)價(jià)地下開挖對(duì)建筑物影響的巖土工程勘察工作應(yīng)符合下列3條要求：

①分析已有勘察資料，必要時(shí)應(yīng)做補(bǔ)充勘探測(cè)試工作；

②分析沿地下工程主軸線出現(xiàn)槽形地面沉降和在其兩側(cè)或四周的地面傾斜、撓曲的可能及其對(duì)兩側(cè)既有建筑物的影響，并就安全合理的施工方案和保護(hù)既有建筑物的措施提出建議；

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③提出對(duì)施工過程中地面變形、圍巖應(yīng)力狀態(tài)、圍巖或建筑物地基失穩(wěn)的前兆現(xiàn)象等進(jìn)行監(jiān)測(cè)的建議。

二、工程實(shí)例

（一）工程概況

××大飯店處于市中心的舊城改造區(qū)，總建筑面積86000㎡，地上29層，地下兩層，工程樁采用鉆孔灌注樁。基坑平臺(tái)設(shè)計(jì)為102.9m×96.6m，基坑開挖深度為原地面下9.6m。場(chǎng)地北側(cè)距基坑邊線約11米。西側(cè)為5層的學(xué)校教學(xué)樓（人工挖孔樁基礎(chǔ)）及7層的教師住宅樓（天然地基），距基坑邊線約6.8m，南側(cè)為3-6層的居民住宅舊樓（天然地基），距基坑邊線約10.2m，東側(cè)距基坑邊線約8.1m。

（二）既有建筑物的監(jiān)測(cè)保護(hù)措施

每棟既有建筑物的監(jiān)測(cè)內(nèi)容：①垂直沉降：用水準(zhǔn)儀，按建筑物距基坑邊線的距離在建筑物遠(yuǎn)、中、近設(shè)三個(gè)觀測(cè)點(diǎn)；②傾斜：用經(jīng)緯儀，同樣設(shè)遠(yuǎn)、中、近三個(gè)點(diǎn)；③裂縫：用裂縫觀測(cè)儀，遠(yuǎn)、中、近不少于三點(diǎn)。

1監(jiān)測(cè)

由于本工程所處周邊環(huán)境較為復(fù)雜，在施工過程中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。為預(yù)防不必要的糾紛，對(duì)周圍建筑物在基坑開挖前進(jìn)行全面檢測(cè)、拍照、存檔以備查。施工監(jiān)測(cè)的目的就是為了獲取整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及場(chǎng)區(qū)周圍建筑物的準(zhǔn)確位置信息，以便了解其變化的態(tài)勢(shì)，同時(shí)，利用監(jiān)控信息的反饋分析，更好地預(yù)測(cè)系統(tǒng)的變化趨勢(shì)，及時(shí)指導(dǎo)施工，必要時(shí)可通過修改原始設(shè)計(jì)，確保工期和施工安全。

本工程共布置42個(gè)水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)、66個(gè)豎向沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)和9個(gè)地下水位觀測(cè)井。基坑周邊水平位移預(yù)警值為40mm，最大豎向沉降預(yù)警值為40mm。

2問題處理

施工過程中基坑北側(cè)曾出現(xiàn)較大水平位移，通過分析，造成基坑水平位移的原因是該處有一緊挨基坑的2層觀景樓荷載略超過設(shè)計(jì)允許堆載25kPa，觀景樓的景觀游泳池注水導(dǎo)致游泳池產(chǎn)生的荷載增大、進(jìn)一步導(dǎo)致了基坑的水平位移的急劇增大。針對(duì)上述情況，采取的解決方案是：

①減小基坑超載，將觀景樓景觀游泳池的水全部抽干；

②觀景樓范圍圍護(hù)樁樁間均在-4.2m處增設(shè)一道錨桿，錨桿采用Φ28mm鋼筋，孔徑為130mm，長(zhǎng)度18m，入射角為25°，腰梁采用Q345[20]的槽鋼；

③加大觀測(cè)頻率，若水平位移進(jìn)一步發(fā)展則進(jìn)行回填土方。

通過以上技術(shù)措施確保了基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全，實(shí)際效果明顯，基坑變形未進(jìn)一步發(fā)展，地下室施工基本未受影響。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，沉降和水平位移量增大主要發(fā)生在基坑底人工挖孔樁開挖和爆破期間，在基坑土方開挖和樁基及地下結(jié)構(gòu)施工過程中，部分監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接近預(yù)警指標(biāo)，但未對(duì)周邊建筑物、地下管線及支護(hù)結(jié)構(gòu)本身造成不良影響。

結(jié)語(yǔ)

基坑的安全，是周邊建筑物安全的基本保證。

[1]JGJ 120-2012，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

[2]JGJ 106-2003,建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].