基坑开挖对临近建(构)筑物的影响分析

熊明虎 李新泰

(1．苏州工业园区设计研究院股份有限公司，江苏苏州 215028;2．山东省建筑科学研究院工程与力学所，山东济南 250031)

0 引言

随着城市建设的快速发展，在已有建(构)筑物附近进行基坑开挖越来越普遍，基坑工程具有重要的环境效应，围护体系的变形、地下水的下降可能影响周围建(构)筑物。由此引起的纠纷也越来越多，本文根据某基坑开挖对周边已有建(构)筑物的安全影响进行分析，以期为其他类似工程提供借鉴。

1 工程概况

1号基坑于2013年9月1日开挖，拟建建筑采用CFG桩复合地基，基坑边坡未设支护。经现场检查检测，1号楼基坑北侧采用两次放坡，第一次放坡坡率为1∶0．46，第二次放坡坡率为1∶1．50(见图1中1—1剖面示意图);基坑东南角部采用两次放坡，第一次放坡坡率为1∶1．21，第二次放坡坡率为1∶1．32(见图1中2—2剖面示意图)，目前基坑部分开挖深度约5．42 m～5．77 m，中部至西侧挖深约为3．00 m，临近住宅楼南侧墙边距基坑北侧顶边线约8．80 m，西侧墙体基本与基坑东侧顶边线平齐，目前基坑停止施工;临近住宅楼东侧2号基坑顶边缘距离住宅楼东侧墙边约4．00 m，采用直径为600 mm的混凝土灌注桩，间距1 200 mm，配筋为1018，φ10@200mm，未设置冠梁。灌注桩西侧采用钢板网喷射混凝土支挡，挖深约为3．0 m，目前基坑停止施工。

图1 基坑与临建建（构）筑物相对位置平面示意图

该基坑临近住宅楼为6层砖混结构，建筑总长度约为61．34 m，建筑总宽度约为16．44 m，建筑高度为17．90 m。现浇钢筋混凝土楼板，基础为片筏基础，设有地圈梁;蓄水池为钢筋混凝土水池结构，池壁外侧有围砌砌体，于2000年建设，蓄水池容量约为1 500 m3，高约3．0 m，其中地下约2．4 m，水池上覆土500 mm厚。基坑与房屋相对位置如图1所示。

基坑开挖等岩土工程活动改变了土体中应力状态和约束形态等，导致土体变形，进而会影响临近建(构)筑物产生不均匀沉降，周围建(构)筑物的沉降及变形(如砖混结构墙体裂缝)情况。因在基坑开挖过程中发现周围建(构)筑物墙体及楼梯间地面、室外硬化地面及蓄水池围砌砌体存在裂缝现象，怀疑基坑开挖对周边建(构)筑物安全产生影响。

2 临近建筑物的检测

2．1 房屋整体倾斜检测

现场采用全站仪对住宅楼的整体倾斜进行检测［1］(均含外墙抹灰的施工误差)。住宅楼的南北倾斜方向为:房屋北侧北偏、房屋南侧南偏，程度不同，最大倾斜量位于楼体东北角，为北偏38 mm，其倾斜率为2．11‰;东西倾斜方向除东南角部东偏外均为西偏，程度不同，最大倾斜量位于楼体东南角，为东偏29．0mm，其倾斜率为1．53‰;均满足GB 50007-2002建筑地基基础设计规范第5．3．4条规定的高度不大于24 m的建筑整体倾斜率不大于4‰的要求［2］，具体检测结果如图2所示。

图2 整体倾斜检测结果（单位：mm）

2．2 沉降观测记录资料检查

根据委托方提供的拟建小区内已经建成的房屋从2012年10月10日～2013年6月18日的沉降观测记录，其中住宅楼东南侧新建建筑的沉降最大的观测点累计沉降量为18．31mm，各观测点沉降呈递减趋势;1号基坑南侧新建建筑沉降最大的观测点累计沉降量为17．72 mm，各观测点沉降量呈递减趋势;新建小区其余新建建筑除部分观测点外，沉降量呈递减趋势。

2．3 裂缝调查

对住宅楼现状的裂缝情况进行检查检测，发现部分墙体存在表皮裂缝及网状裂缝，宽分别为0．20 mm，0．06 mm ～0．12 mm 之间;阁楼楼梯间梯段板地面有开裂现象，宽约0．60 mm～0．70 mm之间。经检查，住宅楼未发现有地基不均匀沉降引起的裂缝。

蓄水池南池壁围砌砌体外侧有阶梯形裂缝，宽约12．0mm;东池壁围砌砌体外侧有阶梯形裂缝，宽约11．0mm;西池壁围砌砌体外侧有斜向裂缝，宽约16．0 mm(裂缝内部有泥灰，存在旧有裂缝痕迹);北池壁围砌砌体瓷砖空鼓，多处出现开裂现象;水池南侧硬化地面中间部位存在东西向裂缝，宽约16．0mm;硬化地面南端路牙边存在开裂，宽约15．0 mm，目前未发现渗漏水现象，典型裂缝特征如图3所示。

图3 水池外围砌体及周边地面裂缝

3 安全性影响分析

3．1 支护方案

干粉土的休止角［3］(安息角，是指某一状态下的土体可以稳定的坡度)为40°，高度与宽度比应为1∶1．25;干粉质粘土的休止角为50°，高度与宽度比应为1∶1．75。1号基坑开挖范围内为粉土及粉质粘土，开挖过程中未出现地下水，放坡坡率不满足要求。基坑开挖为卸载过程，支护不当易引起安全隐患。

2号基坑支护采用混凝土灌注桩排桩支护，未在支护桩顶部设置混凝土冠梁，不满足规范要求［4］。

3．2 倾斜、沉降

住宅楼的最大整体倾斜率为2．11‰，满足GB 50007-2011建筑地基基础设计规范第5．3．4条规定的高度不大于24 m的建筑整体倾斜率不大于4‰的要求。

根据《某小区岩土工程勘察报告》，1号楼采用复合地基，持力层为粉土夹粉质粘土，该持力层下为粉土及粉质粘土，均为中压缩性及中～高压缩性土层。参照GB 50007-2011建筑地基基础设计规范第5．3．3条及条文说明［2］:建筑物施工期间完成的沉降量，对于中压缩性土可认为已完成20% ～50%，对高压缩性土可认为已完成5% ～20%;根据地勘报告及JGJ 79-2012建筑地基处理技术规范第7．1．7条，复合土层压缩模量为基础底面下天然地基承载力特征值的2倍，复合地基层视为低～中压缩性土层。按施工期间完成20%沉降估算，建筑最终沉降量约为88．6 mm～91．55 mm。

根据1号楼的结构形式及层数，估算每层重量为15 kN/m2，基底平均压应力约为300 kPa，附加应力约为214 kPa，地基的附加应力随着深度增加而曲线减小，建筑物基础荷载造成的地基附加应力与距离基础中心的半径成反比［5］。1号楼底层东北端部外墙距住宅楼南侧外墙距离约为13．66 m，根据基底受均布基底压力时竖向附加应力系数分布曲线［5］，竖直均布压力作用下，1号楼产生的地基附加应力在住宅楼及蓄水池基底范围内约为4．28 kPa～21．4 kPa之间，说明1号楼的影响在住宅楼西南角部及蓄水池范围内已经很小。并且蓄水池采用钢筋混凝土结构，目前没有发现渗漏水现象;住宅楼采用400 mm厚的片筏基础加强了基础整体刚度，在基础处设置一道地圈梁，以上措施可以减轻住宅楼的不均匀沉降。1号楼主体完工后的沉降对住宅楼及蓄水池不产生安全性的影响。

2号基坑范围内拟建地下1层车库，层高为3．70 m，采用筏板基础。该工程基础接近补偿式基础，因外荷载引起的有效应力较小，车库主体完工后的沉降对住宅楼及蓄水池不产生安全性的影响。

3．3 裂缝分析

3．3．1 住宅楼

1)墙体裂缝。

经现场检查，该工程门窗洞口的表面裂缝、墙体裂缝存在的网状裂缝，是由于温度变形、砌体不均匀收缩变形引起的内应力造成的，如果产生内应力的内部约束力没有明显的方向，则网状裂缝可在任意方向形成，当温度和收缩差逐渐减少时，这种裂缝会自动闭合［6］。

2)楼梯间梯段板表面裂缝。

根据梯段板表面裂缝的形式、走向特征及分布规律，表面裂缝主要由抹灰时基层清理及粘结砂浆密实度未达到规范要求，收缩变形、温度变化共同造成。

3．3．2 蓄水池围砌砌体及周边硬化地面裂缝

1)围砌砌体裂缝。

经现场检查，该工程池壁围砌砌体的阶梯状裂缝为陈旧裂缝，多处瓷砖空鼓、开裂，是由于蓄水池自身不均匀沉降、温度变形、砌体不均匀收缩引起的。

2)周边硬化地面裂缝。

根据蓄水池周边地面裂缝的形式、走向特征及分布规律，地面裂缝主要是由于基坑开挖产生不均匀沉降造成的。

4 结论和处理措施

根据现场检查检测及分析，得出以下结论和处理措施:

1)住宅楼墙体裂缝是由于温度变形、砌体不均匀收缩变形引起的，楼梯间梯段板表面裂缝主要由抹灰时基层清理及粘结砂浆密实度未达到规范要求，收缩变形、温度变化共同造成。目前未发现有地基不均匀沉降引起的裂缝;蓄水池池壁围砌砌体的阶梯状裂缝为陈旧裂缝，多处瓷砖空鼓、开裂，是由于蓄水池自身不均匀沉降、温度变形、砌体不均匀收缩引起的;根据蓄水池周边地面裂缝的形式、走向特征及分布规律，地面裂缝主要是由于基坑开挖产生不均匀沉降造成的。2)1号～2号楼基坑和住宅楼东侧基坑开挖对该工程不造成安全影响，1号楼主体完工后的沉降对住宅楼不产生安全性的影响。3)因1号基坑开挖放坡坡率及2号基坑支护构造要求不满足规范要求，应根据规范要求对1号、2号基坑工程采取支护措施并经专家论证，加快基坑工程施工进度，避免基坑底部在施工工程中积水，地下部分施工完毕后及时回填。并按规范要求对支护结构的水平位移监测和基坑开挖影响范围内建(构)筑物、地面的沉降监测。

［1］JGJ 8-2007，建筑变形测量规范［S］．

［2］GB 50007-2011，建筑地基基础设计规范［S］．

［3］建筑施工手册编写组．建筑施工手册［M］．第4版．北京:中国建筑工业出版社，2003．

［4］JGJ 120-2012，建筑基坑支护技术规程［S］．

［5］赵挺生，顾祥林，张 誉，等．新建建筑物对旧有建筑物附加沉降的影响分析［J］．结构工程师，2001(1):20-23．

［6］CECS 293∶2011，房屋裂缝检测与处理技术规程［S］．

［7］吕瑞虎．繁华城区深大异型基坑施工技术［J］．山西建筑，2012，38(2):73-74．