基坑工程对周边建筑物的影响及加固处理

摘 要：为研究基坑开挖导致建筑物异常的原因及加固处理，以重庆市某综合楼工程为例，重点检测该建筑筏板、地基土密实及富水情况等；从力学角度分析了结裂缝形成及建筑物倾斜原因。自身平面刚度变化不均匀是导致建筑物开裂破坏的内因，临近基坑开挖及降水，致使地基不均匀沉降是外因，针对出现的异常进行了加固处理。

关键词：基坑工程；综合楼；裂缝；地基不均匀沉降；检测加固

随着高层建筑的快速发展，基坑工程愈来愈复杂，开挖面积及深度越来越大，如福州的新世纪大厦，其基坑开挖深度达24m，上海的港汇广场，开挖面积约50000m2[1]；但是，基坑工程导致周边建筑物异常的事故时有发生；基坑开挖，导致周围土体应力状态发生改变，临近建筑物地基基础产生不均匀沉降，致使其发生倾斜，构件开裂破坏，影响安全使用[2]。本文以重庆市某工程实例为背景，研究了基坑开挖及降水对临近建筑物的影响，分析了房屋异常的内因与外因，对该工程提出了加固方案。

一 工程地质概况

1.1 工程概况

重庆市某综合楼属于混合结构，底部三层框架，上部为八层砌体住宅结构，如图1.1所示。地基持力层采用粉质粘土层，建筑基础为两阶交叉肋梁筏板基础。

临近拟建项目的基坑与综合楼的平面关系如图1.2所示。该项目基础采用人工挖孔灌注桩，该区域地质结构较为复杂，地下水位较高，进行大面积基坑开挖后，抽取了大量地下水。基坑开挖后，毗邻房屋墙体、楼面出现不同程度的开裂，且裂缝在不断的加宽和出现新裂缝。

1.2 工程地质条件

根据勘察资料得知，建设场区的岩土层由上至下为：

杂填土（Q4ml）：杂色。由灰渣碎块石、建筑垃圾等物混填而成，稍湿。

粉质粘土（Q4al）：土层中含粉细砂粒及岩屑碎片，系冲积成因，呈可塑状态。

该区上覆土层为杂填土与粉质粘土，其厚度很大（26.00m～28.00m）而强度不是很高，用粉质粘土层作基础持力层[3]。

二 建筑物的异常现象及原因分析

2.1 构件裂缝

2.1.1 车库地面裂缝

检测记录该综合楼地下车库地面裂缝（如图 2.1所示），发现裂缝均呈横向分布特征，朝向基坑区域裂缝较为密集，裂缝分布区域地基有较为严重的欠密实现象，裂缝由地基塌陷拉裂而成。

2.1.2 混凝土墙体、砌体结构砖墙裂缝

在理论上，框架结构填充墙不受力，当框架填充墙上产生裂缝时，究其原因是由框架梁、柱产生整体变形导致框架节点区域出现塑性铰，填充墙受到挤压引起开裂破坏。墙面上一般产生“之”字型裂缝和分叉形树枝状裂缝[4]，从力学角度分析，由主拉应力大于抵抗开裂的墙体强度所致，框架填充墙裂缝如图 2.4所示。

支撑整栋房屋的下部地基会发生压缩变形，当地基中部地基坚硬而端部软弱，建筑物端部沉降大于中部时，会形成负弯矩，就会引起地基的不均匀沉降产生附加应力。当这些附加应力超过砌体的抗拉强度时，墙体就会出现裂缝。

2.2 地基探测

本次雷达波法检测采用美国地球物理公司（GSSI）的SIR-2000型地质雷达，对该综合楼的地下室及其地基进行检测。重点检测该建筑筏板及地基梁受损情况，地基土密实、挡墙后填土脱空、富水情况等。

结论为：地基欠密实，部分充水严重[5]。

2.3 倾斜现象

根据该建筑的裂缝规律等情况，推测该建筑可能有倾斜情况发生，故使用全站仪（蔡司C20A型）对该建筑的部分外墙角点进行了垂直度检测。

检测发现，靠近基坑一侧外墙转角上部砖砌体26m高度范围的墙体倾斜量最大为54mm，见表 2.1。

自身建筑物地基存在软弱层，局部充水较为严重外，临近项目大面积基坑开挖、人工挖孔桩大量抽取地下水，改变了周边建筑地基的土体应力、含水状态，导致土体重新固结沉降，从而使得该综合楼的地基基础产生不均匀沉降，房屋发生倾斜。

三 加固方案

在分析各种裂缝产生的成因的基础上，提出了该综合楼加固设计思路。对该综合楼进行加固时，首先加固地基基础，增强基础抵抗变形的能力，提高整体刚度；然后，针对综合楼底部框架空间刚度变化不均匀，加固框架结构；对于上部砌体结构，依据裂缝出现位置及严重程度，采用圈梁及构造柱加固，加强砌体结构整体稳定性。

3.1 地基加固

地基采用高压喷射灌浆悬孔桩加固方法[6]，由于筏板下部地基土富水，上阶筏板下地基土的部密实现象对上部建筑的影响更大，故主要对该建筑两个端部上阶筏板下部的地基进行加固处理，以增强其密实度，减小端部基础不均匀沉降的可能性。

3.2 框架加固

由于综合楼底部框架结构的刚度不均匀性，适当增设剪力墙[7]，对部分纵向框架增设腹杆，把框架变为桁架，以增强框架结构的抗震性能和纵向整体性。

3.3 砌体加固[8]

对上部砌体结构，部分增设构造柱和纵向水平拉梁，特别是原有拉裂现象区域和薄弱区域，以增强上部建筑的纵向整体性；对砌体结构部分预制板支座有错动的增加支座宽度。

四 结论

本文以重庆市某既有综合楼工程为例，对其房屋进行了异常检测鉴定，分析了裂缝及房屋倾斜的成因，得到以下几点结论：

1）该综合楼平面刚度变化不均匀，抵抗不均匀沉降的能力差，检测出地基欠密实，部分充水严重，虽然采取筏板基础处理，但主次地基梁交界区域欠密实。

2）临近拟建新项目工程大面积基坑开挖，大量抽取地下水，改变了地基的土体应力状态，导致土体重新固结沉降，筏板基础的整体性优点未能充分发挥。

3）通过对底部框架结构、上部砌体结构及地基基础加固处理，投入使用至今三年，尚未发现房屋裂缝和倾斜等异常现象，说明加固处理效果佳。

参考文献

[1]敖斌.基坑开挖对邻近建筑物的影响[D]，硕士学位论文，合肥工业大学，2009.

[2]李进军，王卫东，邸国恩等.基坑工程对邻近建筑物附加变形影响的分析[J]，岩土力学，2007（28）：623-629.

[3]建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）[S]. 北京： 中国建筑工业出版社，2002.

[4]胡春英.黏土地基膨胀导致桩身倾斜引起结构裂缝分析[J]，山西建筑，2011（4）：84-85.

[5]建筑结构检测技术标准（GB/T 50344-2004）[S]. 北京： 中国建筑工业出 版社，2004.

[6]刘峰夫.高压喷射灌浆技术在公路防渗处理工程的应用研究[D]，硕士学位论文，扬州大学，2010.