深基坑对周边建筑物影响的风险分析

郑会

（重庆大学土木工程学院，重庆 400045）

1 概述

深基坑开挖是一项复杂的系统工程，在支护加固和降水不当的情况下，常会因边缘地面沉降量超出设计值而危及周围各种构筑物的正常使用。工程事故的出现不仅带来巨大的经济损失，而且造成不良的社会影响。

目前，研究深基坑开挖对周边建筑物影响的研究方法主要是利用有限元方法或解析方法，考虑深基坑、土、建筑物之间的共同作用，研究建筑物在深基坑开挖过程中产生的变形。但这种方法未考虑建筑物破坏所造成的经济损失，因此只限于技术研究领域。因此，建立风险研究路线，研究和讨论深基坑工程施工对周边环境的影响风险是非常有必要的。

2 基坑开挖引起的地面沉降分析

深基坑工程施工对周边环境可能造成的破坏主要包括四个方面:一是由于地面变形而造成地面建筑物的开裂、倾斜，甚至倒塌;二是造成路面以及其他地面设施的破坏;三是造成地下管线(给排水管道、煤气管道、电缆管道等)的破裂等；四是使地下隧道变形，衬砌管片产生不均匀沉降引起裂缝，漏水，甚至碎裂。在这四个方面中，又以第一方面的破坏最为明显，对社会影响也最大。

影响深基坑开挖过程中除了施工质量差、降水不当外，坑内外土压力不平衡也是一个重要原因。地表沉降的大小取决于土层组成结构及物理力学性质，空间几何形状，围护结构类型，开挖尺寸，开挖深度，开挖顺序，无支撑暴露时间，开挖时间，周边静、动超载情况，地表水和上下水管的渗漏，邻近建筑物的影响等等。当前国内外在深基坑周围土体移动研究中，所采用的主要方法有:物理模拟法、数值模拟法、半理论解析法和经验公式预测法。实际工程中常用的分析深基坑开挖引起地表沉降的方法有：经验公式预测法、时空效应法、Peek法(1969)、有限单元法、考虑邻近建筑物存在的地表沉降估算。

3 建筑物破坏等级划分

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要对深基坑开挖引起的建筑物破坏的风险做出评估，首先要对建筑物的破坏进行分类描述。

建筑物分为砖混结构、框架结构两大类，采用建筑物的裂缝宽度指标来表示其破坏，不考虑其发生位置、裂缝长度、数量等参数。

3.1 现有的建筑物破坏等级划分见表1。

3.2 危险房屋鉴定标准(GJJ125-99)

危险房屋鉴定标准(JG1J25-99)给出了地基基础、砌体结构、木结构、混凝土结构、钢结构危险点和房屋各组成部分的评价标准，并对建筑物危险性等级划分如下:

A级:结构承载力能满足正常使用要求，未发现危险点，房屋结构安全。

B级:结构承载力基本能满足正常使用要求，个别结构构件处于危险状态，但不影响主体结构，基本满足正常使用要求。

C级:部分承重结构承载力不能满足正常使用要求，局部出现险情，构成局部危房。

D级:承重结构承载力己不能满足正常使用要求，房屋整体出现险情，构成整幢危房。

根据大量的国内外文献分析，虽然建筑物破坏特征很多，但最典型而且易定量分析的当属倾斜度和裂缝宽度。

在倾斜度研究方面，《危险房屋鉴定标准》(JGJ125-99)规定了地基、砌体结构、钢筋混凝土结构构件的允许倾斜率。《建筑地基基础设计规范GB5007-2002》按照各类建筑物的特点和地基土的不同类别，对建筑物倾斜度的设计允许值，即安全容许值给出了明确的规定。《建筑工程质量检验评定标准》G(BJ301-88)分别规定了现有混凝土结构、拼装混凝土结构(柱、梁、屋架、大板)及项应力混凝土结构的施工允许偏差值。

在裂缝研究方面，伦敦建筑结构工程师协会(BRE)(1978，1989，1994 和 2000)采用的建筑物破坏等级划分主要采用裂缝宽度作为评价指标。

3.3 可见裂缝与临界应变之间的关系

Buriand和Worht分别对可见裂缝与临界应变之间的关系做了深度的研究，对本文综合其研究成果，得到出现裂缝的临界应变如表2。

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4 建筑物破坏损失评价

4.1 建筑物损失的计算

深基坑开挖引起的建筑物损失包括直接损失和间接损失两部分。直接损失，对非房屋建筑，只需计算建筑物自身破坏的损失；对房屋建筑，还应包括室内财产损坏以及人员伤亡。间接损失指由于建筑物的破坏所引发的经济、社会、环境问题所带来的损失。建筑物破坏的直接损失指的是直接经济损失，主要指结构破坏以及重建的费用，用损失比λ来表示。在进行深基坑开挖引起的建筑物破坏损失评估时，首先应将开挖影响范围内的建筑物分类，计算各类建筑物的经济损失，由各类建筑的损失求得总经济损失。

RT＝ΣR

C-总的建筑物破坏经济损失;λi-第i幢建筑物的损失比；mi-第i幢建筑物破坏前的现值。

4.2 建筑物现有价值的评估

在对建筑物进行损失评价时，必须对建筑物的现有价值进行评估。从评估的角度看，应重点考虑以下因素：物理(建筑物自身状况)因素、环境优劣的影响、经济地理因素、新旧程度、用途、政策因素、供需状况以及长期投资贷款利率变化等因素。

对房屋建筑物价格进行评估，一般可采用以下几种方法：重置成本法；帐面净值调整法；基价调整法；综合因素计算法；市场价格类比法；净租金受益现值法。根据具体房屋建筑特点结合不同方法优缺点选择合理的方法进行评估

图1 深基坑开挖引起的建筑物破坏风险流程图

5 建筑物体破坏风险分析

对于开挖引起的建筑物破坏风险评估，国内外学者做了大量的工作。

结论

深基坑工程事故发生率高，灾害后果严重。因此,在深基坑工程中引入风险管理已迫在眉睫，在深基坑工程的风险分析方面,我国几乎处于空白,单纯建立在统计资料上的分析方法目前并不可行。因此，我们一方面要做好调查统计工作，另一方面要重视专家及现场技术人员的主观分析，结合两者来对深基坑工程进行风险分析。

[1]刘建航.地下墙深基坑周围地层移动的预测和

治理[J].地下工程与隧道，1993.2.1.

[2]刘建航，侯学渊.基坑工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.

[3]唐孟雄，赵锡宏.深基坑周围地表沉降及变形分析[J].建筑科学，1996，(4):31-35.