深基坑支護(hù)對(duì)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(duì)此建筑物進(jìn)行沉降觀測(cè)，觀測(cè)完畢后通過對(duì)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(duì)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(cè)；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(shí)要求加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有西南側(cè)大樓沉降的觀測(cè)，一旦出現(xiàn)過大沉降時(shí)及時(shí)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(duì)此建筑進(jìn)行了沉降觀測(cè)。

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(duì)巖土體產(chǎn)生擾動(dòng)，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(duì)于建筑物的穩(wěn)定性和使用條件并不會(huì)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(shí)，地表下沉就會(huì)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(zhǎng)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(duì)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(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生危害。對(duì)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(duì)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(duì)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(zhǎng)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(duì)標(biāo)高介于 774. 87 m ～778. 99 m 之間。場(chǎng)地地貌單元屬汾河?xùn)|岸Ⅰ級(jí)階地。揭露地下水靜止水位平均絕對(duì)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(cè)方案要點(diǎn)

按國測(cè)管字（ 2009） 13 號(hào)國家測(cè)繪資質(zhì)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及并建監(jiān)字[2010]12 號(hào)關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)建筑工程變形測(cè)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(cè)建筑物應(yīng)大于30 m 且小于100 m 內(nèi)； 為此本工程將在場(chǎng)地外布設(shè)3 個(gè)水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)。2） 沉降觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)。沉降觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)時(shí)，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)、形狀和場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，因此本次共計(jì)布設(shè) 9 個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，沉降觀測(cè)點(diǎn)位詳見圖 1。3） 觀測(cè)方法及精度要求。a. 操作方法： 按二等水準(zhǔn)測(cè)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(cè)。b. 精度要求： 視線長(zhǎng)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(cè)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(cè)站數(shù)） 。

圖 1 沉降觀測(cè)點(diǎn)布置圖

三、沉降觀測(cè)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(gè)折點(diǎn)，而對(duì)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(gè)折點(diǎn)，而對(duì)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(gè)折點(diǎn)，而對(duì)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(duì)沉降量的影響最大； 一次相比之下對(duì)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(duì)土層的影響

a. 成孔過程對(duì)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(huì)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(duì)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(shí)間，而留置過程會(huì)加大對(duì)土層的影響； 錨索需整根無接頭安置，因此也延長(zhǎng)了留置時(shí)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(huì)侵入土層，加大了對(duì)土層的影響。c. 連續(xù)施工對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)穩(wěn)定的。眾所周知，水對(duì)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(duì)工程的順利實(shí)施起到了重要作用，而同時(shí)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(dòng)下，更是影響巨大。

3） 分析影響沉降的根本原因

綜上所述，對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)性強(qiáng)的預(yù)先加固方案， 2） 設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)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(duì)現(xiàn)有建筑物都會(huì)產(chǎn)生影響。

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