某工程基坑開挖對相鄰建筑物的影響分析

秦 奇 峰

(太原市建筑工程質量檢測站有限公司，山西 太原 030002)

0 引言

隨著城市建設的發展，建筑基坑越來越大，越來越深，而與周邊既有建筑的距離也越來越近。在現在的工程建設當中，經常遇到鄰近既有建筑開挖基坑的現象，一般既有建筑的基礎埋深往往高于開挖基坑的基地深度。基坑開挖，尤其是深基坑開挖，會引起周邊地基的變形，周邊地基的變形發展到一定程度后，就會影響到相鄰建筑的地基基礎，使得相鄰建筑出現沉降、傾斜或開裂等現象，情況嚴重時，會出現結構破壞，甚至發生倒塌事故。雖然基坑的開挖要有足夠的重視，但也不應過于保守，基坑的開挖、支護施工設計也應遵循安全、合理、經濟的原則。這就要求對基坑開挖可能引起的影響有準確的評估和判斷，這種評估和判斷需要對復雜的巖土工程問題進行科學、認真、全面的分析。

本文將以一工程實例為對象，就基坑開挖對相鄰建筑物的影響這一問題進行分析、探討。以便對類似工程問題的處理有一定參考價值。

1 工程概況

某商住樓為一幢地下2層、地上32層的剪力墻結構高層建筑，在使用期間，在其西側擬修建地下商場，在該樓的南側、西側開挖深基坑，基坑邊緣距離商住樓東側最近約4.5 m，距離商住樓南側最近約6 m，基坑與商住樓的平面相對位置示意圖見圖1。商住樓東面南側的室內外高差約1.3 m，南面的室內外高差約1.2 m，相鄰人防基坑深度約6.5 m(墊層至基坑頂部)。

商住樓主樓采用厚筏板基礎，筏板厚2 200 mm，所處場地地基土較好，商住樓地基持力層為卵石層，飽和狀態，密實，厚度穩定，砂質填充，地基承載力特征值建議值為300 kPa。地下水位位于地表以下約6.8 m。

2 商住樓沉降及傾斜

通過對商住樓的沉降觀測，基坑開挖至主體結構施工結束這段時期內商住樓僅局部有輕微沉降現象，最大沉降量為-2.16 mm，見表1。

通過對建筑物四個陽角的頂點位移觀測，結構頂點在觀測期間無規律的發展變化，說明上部結構在基坑施工期間未產生新的傾斜現象。

此外，由圖1可知，相鄰基坑開挖深度未超出商住樓基礎埋深，未擾動或影響到商住樓的地基持力層，商住樓的沉降觀測及上部位移測量結果與實際情況相吻合，說明相鄰基坑開挖施工未造成商住樓明顯下沉或傾斜。

3 基坑開挖對商住樓地基承載力的影響

基坑底標高比商住樓主樓筏板底高2.25 m，比商住樓外擴部分基底高0.75 m，滿足GB 50007—2011建筑地基基礎設計規范[1]第5.1.6條規定，可認為在人防工程基坑開挖時不會對商住樓造成明顯影響。但是，按地基承載力理論，在基坑開挖后，相鄰商住樓地基的外圍約束減小，會降低其承載力。商住樓主樓在荷載標準組合作用下：基底最大壓力值為772 kPa，基底最小壓力值為535 kPa，基底平均壓力值為654 kPa。

3.1 原地基的承載力

該商住樓地基形式為天然河卵石地基，持力層為卵礫石層，勘察資料揭示，地基的承載力特征值為300 kPa。滿足地基承載力的修正條件，按基礎深、寬修正后的地基承載力特征值如下：

fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)。

fa=300 kPa+3.0×10 kN/m3×3+

4.4×18 kN/m3×8.05=1 027.56 kPa。

說明原地基承載力經修正后滿足商住樓主樓基底壓力的要求。

3.2 基坑開挖后的地基承載力

商基坑開挖后，相當于商住樓一側基礎埋深減小，減去了一部分建筑地基周圍超載，影響地基承載力的深度修正。相鄰基坑開挖深度按6.8 m計算，商住樓主樓筏板底部標高10.35 m，商住樓的室內外高差約1.3 m，所以相鄰基坑底標高比商住樓主樓筏板底高2.25 m。考慮肥槽與商住樓外墻之間土體的重量，相鄰基坑開挖后，商住樓的有效埋深為剩余埋深2.25 m與基坑邊至商住樓外墻之間的土體的折算厚度0.89 m之和。按此條件，基坑開挖后的實際地基承載力修正值為：

3.0×10 kN/m3×3 m+4.4×16 kN/m3×2.64 m=599 kPa。

根據GB 50007—2011建筑地基基礎設計規范第5.2.1條規定，商住樓基底平均壓力值為654 kPa，高于修正后的地基承載力特征值599 kPa；商住樓基底最大壓力值為772 kPa，高于1.2倍的修正后的地基承載力特征值718.8 kPa。說明相鄰基坑的開挖降低了商住樓的地基承載力。

3.3 基坑回填后的地基承載力

相鄰工程的地下主體結構完工并且基坑回填完成后，主體結構及上部覆土的重量可根據回填土的容重折算成回填土厚度。開挖后實際埋深為2.25 m，地下工程結構邊緣至商住樓外墻之間填土的折算厚度約為1.4 m，地下工程主體結構自重折算厚度約為1.6 m，結構上覆土厚為1.2 m，路面回填厚度為0.5 m，所以商住樓基礎在回填后的有效埋深約為7 m。按此條件，回填后地基承載力的修正值如下：

3.0×10 kN/m3×3 m+4.4×16 kN/m3×6.5 m=847 kPa。

商住樓基底平均壓力值為654 kPa，低于修正后的地基承載力特征值847 kPa；商住樓基底最大壓力值為772 kPa，低于1.2倍的修正后的地基承載力特征值1 016 kPa。說明相鄰基坑的開挖降低了商住樓的地基承載力。

4 商住樓上部結構反應的分析

通過觀察商住樓上部住宅樓的主要裂縫有如下幾類：

1)填充墻與剪力墻、框梁連接處的豎向、水平裂縫；2)填充墻門洞口角部的斜向裂縫；3)部分樓板底部存在輕微裂縫。

第一類：填充墻與剪力墻、框梁連接處的豎向、水平裂縫。此類裂縫是典型的填充墻與框架梁、柱連接處的收縮裂縫，該樓從上至下，從前至后均有裂縫出現，裂縫分布比較普遍，裂縫的數量、嚴重程度隨著樓層的增高并無明顯變化規律。根據裂縫的分布、形態，此類裂縫產生的主要原因是由于填充墻與剪力墻、框架梁的連接界面為兩種不同材料，在溫差作用下兩種材料的收縮不一致，引起墻體抹灰層在填充墻與剪力墻、框架梁的連接處開裂。

第二類：填充墻門洞口角部的斜向裂縫，該類裂縫產生的位置是墻體洞口角部等應力集中，并且比較薄弱的部位，墻體本身的抗拉強度不足以抵抗收縮應力而產生的開裂現象。

第三類：部分樓板底部存在輕微裂縫。該類裂縫產生的主要原因有二：一是混凝土板本身有干縮裂縫；二是開裂處為穿線管部位，穿線管底部混凝土較薄，在凝結硬化過程中易形成收縮開裂。

上述裂縫均與地基沉降或變形無關，說明相鄰基坑開挖并未引起商住樓上部結構產生開裂或變形等反應。

5 結語

通過分析，基坑開挖對周邊建筑主要產生以下幾種影響：

1)基坑開挖深度超過相鄰建筑基礎底部深度時，可能會引起周邊建筑地基產生變形或沉降，深基坑施工時應充分調查周邊建筑物的地基基礎情況，此時應根據GB 50497—2012建筑基坑工程監測技術規范[2]進行相應的監測，必要時按照GB 50292—2015民用建筑可靠性鑒定標準[3]關于受地下工程施工影響的建筑安全鑒定進行詳細鑒定。

2)如果基坑距離相鄰建筑較近，基坑開挖會降低周邊土體對相鄰建筑物的約束或嵌固作用，如若地基相鄰建筑地基為天然地基或淺層換填地基，臨近基坑開挖會破壞相鄰建筑地基承載力深度修正的條件，進而會降低地基承載力。

3)若相鄰建筑基礎位于地下水位線以下，當相鄰基坑采取深層降水，在地基土透水性好的土質中，可能會造成相鄰基坑水位變化，進而影響相鄰建筑地基承載及變形。

所以，在基坑開挖前，應充分調查周邊建筑物與基坑的位置關系，根據基坑深度確定可能引起不良影響的范圍，對影響范圍內建筑進行前期調查或鑒定。根據水位情況及需要降水高度，確定基坑支護及止水方案，盡可能減小影響范圍，避免造成較大的經濟損失。