地铁工程施工对邻近既有建筑物影响的探讨

摘要:本文介绍地铁9号线深基坑工程基坑开挖引起周围建筑的沉降变形影响范围、沉降量与距基坑的距离以及围护结构和土体水平位移之间的关系、地表沉降与围护结构水平位移之间的关系。同时,对深基坑施工中相邻建筑的观测、鉴定提出建议。

Abstract: This paper introduces the subway line 9 of deep foundation pit excavation engineering building subsidence caused by deformation around extent, settlement and the distance from excavation and retaining structure and the relationship between soil horizontal displacement of the earth surface subsidence, horizontal displacement palisade structure and the relationship between them. At the same time, some suggestions are put forward about observation and appraisal to adjacent buildings in deep foundation pit construction.

关键词:基坑工程;位移;监测

Key words:excavation engineering;displacement;monitoring

中图分类号:TU7文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)13-0086-02

0引言

随着我国国民经济和城市建设迅速发展,城市立体交通网络建设在近几年已全面铺开。地铁工程建设是城市新型交通的重中之重,随之而来的的是深基坑工程日益增多。深基坑工程的设计与施工具有相当的复杂性和艰巨性,一旦有失误,将会对周围环境造成危害。深基坑监测是指导正确施工,避免事故发生的必要措施,是一种信息施工技术。通过对深基坑的监测,可以了解施工过程中基坑周围建筑及围护结构的工作状态,反映基坑的稳定性,从而了解基坑及周围建筑的安全性。因此在深基坑施工期间,实行严格科学的现场监测工作是十分必要的。

1工程概况及沿线建筑物情况

1.1 工程概况地铁9号线(津滨轻轨西段工程)即津滨轻轨延长线是天津市轨道交通线网中的地铁干线之一,其中大直沽西路及十二经路至七经路段采用明挖基坑施工,基坑底部标高17.00m,结构层采用底板、中板、顶板结构,基坑设置钢筋混凝土地下连续墙,底部标高35.00m。天津市房屋安全鉴定检测中心于2007年年初开始至2008年年底,先后开始对津东饭店、逸庭苑、万隆大厦、蓝天集团、鳞祥里1号楼、德厚里2号楼、海洋信息中心大楼、领先药业办公楼、星尔特酒店、艾维绅酒店等10栋基坑沿线重点建筑进行全程房屋安全跟踪鉴定。

1.2 沿线建筑物情况本次跟踪鉴定的建筑物结构形式较为繁杂,且由于施工作业面沿六纬路陆续全面铺开(艾维绅酒店为后续开挖),跟踪鉴定作业面长达3、4公里,给鉴定工作的连续性、及时性带来了不小的难度。其中,砖混结构的为鳞祥里1号楼(7646m2)、德厚里2号楼(4914m2);框架结构的为津东饭店(14180m2)、逸庭苑(36123m2)、万隆大厦(18296m2)、蓝天集团(1968m2)、海洋信息中心大楼(10057m2)、领先药业办公楼(5000m2)、星尔特酒店(9300m2)、艾维绅酒店(3000m2)。基坑边缘距上述建筑最近处仅3.0m(蓝天集团),普遍间距建筑3m～9.6m,鳞祥里1号楼、德厚里2号楼、蓝天集团均为浅基础埋深。其余各楼普遍采用钢筋混凝土桩基。

1.3 地质情况开挖场地位于海河沿岸,土层多为灰黄、灰褐及黄褐色粉砂质粘土和少量黑灰色粘土及砂质粘土,夹薄层粉砂。其地层分布间表1。

2基坑周边建筑沉降监测及其结果分析

2.1 监测点布置监测点设置在基坑周边及建筑物沉降变形敏感的框架柱、承重墙和转角处。

2.2 周围建筑物沉降变形监测情况鉴定过程中,共先后有二个鉴定项目出现危险变形及破损情况,并针对情况采取了不同的处理预案,解除了险情。具体情况如下:

2.2.1德厚里2号楼,建筑平面呈“L”型,设置沉降缝分为三个建筑区域,六纬路一侧为两个建筑区域。2007年8月开始对其进行跟踪鉴定。六纬路一侧区域的沉降速率自0.686mm/d至2007年10月底沉降速率增至1.968mm/d;整体倾斜增至4.592‰,已远大于相关规范的控制要求。在此情况下,中心的鉴定人员、观测人员及时调整鉴定检测方案,观测频率增加到一天多次,经过鉴定人员持续性的查勘,房屋破损特征明显,建筑存在整体倾斜呈加速趋势,判断该建筑存在整体倾覆的危险,并及时向委托方、施工单位等相关各方发出鉴定通报。

2.2.2 津东饭店,相邻基坑于2007年6月28日开挖,自7月20日后其附属建筑(上岛咖啡)出现了沉降速率激增的情况,且沉降差同样呈增大趋势,最大沉降速率达8.02mm/d,框架柱间最大沉降差已达3.57‰,远大于相关规范3‰的要求。在此情况下,中心的鉴定人员对一至三层框架节点进行了普查,发现各层特别是三层多处存在支座处斜截面裂缝,裂缝为贯通裂缝,宽度普遍为0.8mm～1.5mm。同时,沉降速率仍未减缓,鉴于上述情况鉴定单位向委托方及当地政府下达危险房屋通知,要求及时将建筑内人员撤离,视发展情况对建筑采取进一步的处理措施。该建筑至2008年2月随施工完毕逐渐进入稳定阶段,经采取加固措施后重新恢复使用。

2.2.3 其它建筑:观测范围内其它建筑在相邻基坑开挖阶段至底板浇注完成阶段,均出现明显的沉降变形,沉降速率普遍大于1mm/d,沉降缝处、室外台阶及地面出现明显的变形开裂现象,但主体结构未发现明显破损现象。至基坑顶班浇注完毕,建筑沉降速率逐渐趋于缓和。

2.2.4沉降变形分析①沉降量与距离之间的关系。地面沉降实际测量结果表明,沉降变形的主要部位并不是在基坑边,而是在距离基坑0.8倍～1倍开挖深度的地方。②周围建筑沉降变形影响范围。伴随着基坑的深度的加深,对周围建筑的影响也越来越大。以津东饭店实测情况为例,大楼的沉降变形情况明显表明了由于周围建筑的上下部共同工作以及建筑物基础港督对沉降的调节作用,距基坑近者沉降量大,向外逐渐减小。若以实测沉降5mm为明显影响范围的界限值,则其影响范围为50m,约为基坑开挖深度的3倍。(如图1所示)。

3围护结构的变形监测及其分析

3.1 围护结构及其周围道路的监测钢筋混凝土地下连续墙及其临近的土体的侧向变形,采用设置深层位移测斜管进行监测,图2和图3分别代表地下连续墙围护结构及其临近土体随土方与开挖深度变化时的侧向位移变化情况。

3.2 监测结果分析

3.2.1 围护结构侧向位移和临近土体侧向位移的关系。从设置在钢筋混凝土地下连续墙和临近土体中对应的深层位移测斜管的监测发现,墙体和土体侧向位移基本吻合。但在土方开挖初期,墙移大于土移,而到开挖后期变形值逐渐接近,反映出土体变形的滞后性。对设有撑的基坑而言,最大的位移部位均在开挖面附近,总体呈现弧形,中部变形大,顶部、底部变形小。

3.2.2 围护结构水平方向变形特征。实测结果表明,围护结构每边中心部位的位移量最大,而向两侧则逐渐变小,具有明显的向坑内弧形变化特征。

4结论与建议

通过本次对地铁九号线大直沽西路及十二经路至七经路段深基坑工程施工过程监测发现,当基坑内部设有内支撑时,地表沉降最大部位为距基坑0.8～1倍的开挖深度处。由于周边建筑物的上下部共同作用以及建筑物基础的调节作用,基坑开挖对周围建筑基础的沉降变形的影响范围(变形值为20mm)约为基坑开挖深度的3倍。墙后土体的侧向位移量滞后于围护结构(地下连续墙)的侧向位移,总体呈现弧形,中间变形大,二头变形小,且围护结构水平方向变形具有明显的向坑内弧形变化特征。在基坑开挖过程中对邻近建筑及基坑监测工作,对保证施工顺利进行及工程安全是很重要的,进行临近房屋监测工作需要注意以下几点:

4.1 正确划分监测工作的重点区域。诸如地铁等大型市政深基坑工程,往往由于场地狭窄,周围环境环境条件复杂,因而监测工作应有所侧重。划分重点区域应考虑以下几点:

4.1.1 监测对象的重要程度。

4.1.2 周围建筑的基础形式和结构类型。

4.1.3 监测对象距基坑的远近位置。

4.2 合理布置监测点。监测点的设置应注意疏密相宜,重点突出,应主要将测点设置在变形大的重点监测区域,而对一般区域适当兼顾。监测点应设置在建筑物沉降敏感的承重墙、立柱和转角处,对围护结构根据理论计算进行其变形和内力监测。

4.3 合理确定监测频率。监测频率的确定以能反映各施工阶段变形的规律为原则,首先分清对周边环境影响的主要阶段(基坑开挖至底板施工完毕)和非主要阶段(中板、顶板等后续结构施工),一般来说非主要阶段频率可为每周1～2次,主要阶段至少每天监测一次,特殊时段应安排持续性观测。

4.4 在对建筑物变形监测的基础上,尚应定期对建筑结构体系现状进行查勘,诸如承重墙体变形开裂、框架体系节点部位是否存在斜截面破坏等均需结合建筑物变形情况进行重点排查。