深基坑支护对现有建筑物的影响分析

摘 要: 为了保证基坑西南侧既有七层框架结构办公楼的安全，决定在施工过程中对此建筑物进行沉降观测，观测完毕后通过对所得数据的分析得出深基坑支护方案本身及施工各过程对现有建筑物的影响程度，客观的反映了各种因素的危害程度。

关键词: 支护；沉降观测；影响；危害

中图分类号：TV551文献标识码： A

煤焦油系列产品科技研发中心是由太原某科贸有限公司拟建，为了保证基坑土方的顺利开挖及现有建筑物的安全。支护方案得到了专家组的同意，但专家组同时要求加强对现有西南侧大楼沉降的观测，一旦出现过大沉降时及时采取措施，保证现有建筑物的安全。为此，项目部委托第三方对此建筑进行了沉降观测。

一、基坑开挖引起的邻近建筑物损害形式

随着城市建设发展，地下工程修建逐渐增多，尤其是在地面建筑物密集的地区，基坑施工不可避免地对岩土体产生扰动，引起基坑周边地表发生位移，甚至有可能危及地面建(构)筑物的安全。

1、地表均匀沉降损害

地表的均匀沉降使建筑物产生整体下沉。一般来说，这种均匀沉降对于建筑物的稳定性和使用条件并不会产生太大的影响。但是，倘若地表下沉过大，即便是均匀的沉降，也有可能带来严重问题。例如，当下沉量较大且地下水位埋深较浅时，地表下沉就会造成地面积水。这不仅影响建筑物的正常使用，而且使地基土由于长期被水浸泡，而强度有所降低。

2、地表倾斜损害

虽然地层沉降本身不至于对建筑结构产生严重的损害，但是由于地层不均匀沉降而导致地层倾斜，从而改变了地面的原始坡度，就有可能对结构产生危害。对于底面积较小的高耸建筑物的影响较大，如烟囱、水塔、高压线塔等。地表倾斜使高耸建筑的重心发生偏移，引起地基附加应力重新分布。建筑物的均匀荷重将变成非均匀荷重，导致建筑物结构内应力发生变化。

3、地表曲率损害

建筑物由于地表弯曲而发生损害，这是一种常见的开挖引起的损害形式。这种损害形式与地基本身的物理力学性质有关，更主要地与开挖引起的地表变形形式有关。这种损害形式与因地基不良而发生的建筑物损害相比，既有类似之处，又有不同。不同之处在于前者是在开挖影响下自行弯曲，它是独立于上部荷载引起的弯曲。在这种情况下，由于叠加了建筑物的自重，便引起了弯曲损害。

4、地表水平变形损害

地表水平变形分为拉伸和压缩两种，它对建筑物的破坏作用很大，尤其是拉伸变形破坏。建筑物抵抗拉伸变形的能力远小于抵抗压缩变形的能力。压缩变形使墙体产生水平裂缝，并使纵墙褶曲，屋顶鼓起。

由于建筑物对于地表拉伸变形非常敏感，位于地表拉伸区的建筑物，其基础底面受到来自地基的外向摩擦力，基础侧面受到来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，很小的拉伸变形足以使建筑物墙体开裂。

二、工程概况

本项目位于太原市长治路与中心街交叉口西南角，总建筑面积83 883 m2，建筑高度 99． 9 m; 框架结构。基础埋深为 －12． 450 m。勘探期间各勘探钻孔绝对标高介于 774． 87 m ～778． 99 m 之间。场地地貌单元属汾河东岸Ⅰ级阶地。揭露地下水静止水位平均绝对标高为: 769． 11 m ～769． 43 m。根据基坑周边环境及受力情况的不同采用钢筋混凝土灌注排桩加锚杆进行支护。支护结构施工完成后使用期为半年。

2 沉降观测方案要点

按国测管字( 2009) 13 号国家测绘资质分级标准及并建监字［2010］12 号关于进一步加强建筑工程变形测量监督管理的通知的相关要求执行并符合设计要求。1) 基准点的布设。根据工程的实际情况，在远离待建主体的稳定位置布设水准基准点，为了保证水准点高程的准确性和便于相互检核，水准点离待观测建筑物应大于30 m 且小于100 m 内; 为此本工程将在场地外布设3 个水准基准点。2) 沉降观测点的布设。沉降观测点布设时，结合建筑结构、形状和场地工程地质条件，因此本次共计布设 9 个沉降观测点，沉降观测点位详见图 1。3) 观测方法及精度要求。a． 操作方法: 按二等水准测量的精度要求，采用几何水准方法按照“三固定”的原则进行观测。b． 精度要求: 视线长度不大于 50 m，前后视距差不大于 1 m，前后视距差累计不大于 3 m，视线高度不小于0． 1 m，测站高差中误差不大于 0． 5 mm，环线闭合差不大于± 0． 3N mm( N 为测站数) 。

图 1 沉降观测点布置图

三、沉降观测数据分析

1) 第一类 B1 和 B9( 折线图见图 2，图 3) 。在折线图上已标注出数据线的各个折点，而对应的折点恰恰是各施工阶段的折点( 见表 1) 。

图 2 B1 折线图

图 3 B9 折线图

表 1 B1 和 B9 折点沉降差及沉降量排序

2) 第二类 B6 和 B7( 折线图见图 4，图 5) 。

在折线图上已标注出数据线的各个折点，而对应的折点恰恰是各施工阶段的折点( 见表 2) 。

表 2 B6 和 B7 折点沉降差及沉降量排序

图 4 B6 折线图

图 5 B7 折线图

3) 第三类 B8( 折线图见图 6) 。

图 6 B8 折线图

在折线图上已标注出数据线的各个折点，而对应的折点恰恰是各施工阶段的折点( 见表 3) 。

表 3 B8 折点沉降差及沉降量排序

4) 各点沉降量累计。

从表 4 分析得知: 两次锚杆施工对沉降量的影响最大; 一次相比之下对沉降量的影响最大。所以应着重分析锚杆施工过程，并侧重分析一次锚杆施工过程。

四、沉降成因分析

1) 锚杆施工过程对土层的影响

a． 成孔过程对土层的影响。成孔过程由于采用带压泥浆水护壁成孔，因此在钻进过程中由于带压泥浆水的切割和泥土流失会在土层中形成一定的空腔，软化土层。b． 成孔后留置、安置锚索、一次注浆对土层的影响。成孔后由于钻杆需要一节节拔出，必定使成好的孔有留置时间，而留置过程会加大对土层的影响; 锚索需整根无接头安置，因此也延长了留置时间; 一次注浆由于使用水泥浆，水泥浆含水率高，注入过程所带压力极小无法完全填充孔腔，而水泥浆中的水可能还会侵入土层，加大了对土层的影响。c． 连续施工对土层的影响。锚杆设计间距 1． 2 m，虽然采取了跳打，但由于以上所述原因的叠加效应肯定对土层产生数倍的影响。

表 4 各点沉降量

2) 土层物理性质的改变对沉降量的影响

现有建筑物在经过几年的沉降稳定后，土层变化趋于稳定，只要没有大的外界因素的影响，土层的物理性质应是相对稳定的。众所周知，水对土层危害是巨大的，而本工程锚杆的施工恰恰使用了大量的水，水虽然作为施工的介质对工程的顺利实施起到了重要作用，而同时不利的一面是改变了土层物理性质。土层在受到水的侵害后承载力将骤然下降，在叠加效应的推动下，更是影响巨大。

3) 分析影响沉降的根本原因

综上所述，对沉降影响莫过于成孔孔内土的流失和成孔过程使用水使得土层的软化。

结束语

本项目支护工程在回填完土方后已完成了自己的使命，现有建筑物的沉降已趋于稳定。通过分析得出，对现有建筑物影响最大的过程是一次锚杆施工; 而最主要的原因是施工过程使用水作为介质。如何避免或减少灌注排桩加锚杆支护对现有建筑物的影响，可采取以下措施: 1) 根据现有建筑物现状采取针对性强的预先加固方案， 2) 设计时加设一道桩顶锚杆，间距可加大，数量减少。3) 锚杆施工时可加大跳打间距，减少叠加效应。4) 在土层条件允许的情况下尽可能的选用干作业，较少水的用量。但无论哪种方案可以肯定的说对现有建筑物都会产生影响。

参考文献:

［1］ GB 50026-2007，工程测量规范［S］．

［2］ JGJ 120-99，建筑基坑支护技术规程［S］．

［3］ JGJ 8-2007，建筑变形测量规范［S］．