淤泥地层基坑开挖对周边农村房屋沉降损伤影响

王兰，陈青青

(黎明职业大学 土木建筑工程学院，福建 泉州 362000)

淤泥地层基坑开挖对周边农村房屋沉降损伤影响

王兰，陈青青

(黎明职业大学 土木建筑工程学院，福建 泉州 362000)

根据福建省漳州市某项目基坑开挖造成周边农村房屋沉降的工程案例，结合现场踏勘情况，对造成沉降损伤的原因进行分析，并对房屋的沉降损伤程度进行判断。通过分析可知：基坑支护和排水方案设计不合理是造成周边场地及民房沉降的主要原因；农村民房结构设计及施工缺陷是造成民房不均匀沉降损伤严重的主要原因；离基坑距离越近，民房的不均匀沉降损伤越严重；民房不均匀沉降程度与基础形式关系密切，合理设置地梁和桩基础可显著减轻不均匀沉降。提出淤泥质软弱地层基坑开挖注意事项和软弱地基农村房屋结构设计及加固改造建议，以减少淤泥质软弱地层场地沉降，提高农村房屋的防灾能力。

淤泥地层；基坑开挖；房屋沉降；农村房屋；防灾

在我国东南沿海地区，淤泥质软弱地层普遍存在。由于淤泥地层承载力低、天然含水量较高、透水性差以及固结缓慢等缺点，易造成上部建筑物产生不均匀沉降，特别是在该地层进行深基坑开挖，极易导致周围建筑物及地面沉降而带来严重的结构安全问题[1-4]。基坑开挖本是一个卸荷过程，其开挖深度越深，开挖面积越大，其应力释放及降水排水对基坑周边土体的沉降影响越大[5-6]。该影响随距离基坑的远近，降水排水方向等因素变化而程度不一，形式土体的不均匀沉降。由于地基的不均匀沉降，在该土体上部的建筑物发生主体倾斜、墙体开裂等结构安全病害，严重者成为危房甚至倒塌[7-8]。沿海地区经济较发达，农村城镇化发展速度较快，在农村边缘高层建筑不断涌现，基坑开挖面积和深度也不断增加，造成周围农村建筑物及地面沉降的安全问题日益增多。农村房屋建筑普遍存在缺乏科学设计、地基处理措施不当和基础设计不合理等问题[9]，在淤泥场地上建造的房屋本身即存在潜在安全隐患。周围土层在基坑开挖等外界扰动下，极易加重原有建筑的安全隐患，甚至导致新的严重安全问题。本文以福建省漳州市淤泥地层场地某高层住宅项目基坑开挖为例，研究该基坑工程对周围农村房屋安全影响。基于现场踏勘及沉降影响数据，指出基坑开挖造成周围土体沉降的影响特点和原因，分析周围民房在基坑开挖影响下的结构损伤特点和损伤程度，并提出相关的防灾建议。

1 工程背景

1.1 工程概况

福建省漳州市某高层住宅项目，设一层地下室，基坑深度5.8 m，基坑面积12 000 m2，周长300 m。基坑支护方案为水泥搅拌桩加锚杆，周边放坡采用钢筋网喷浆护坡，如图1所示。

图1 基坑周围支护措施

地下室基坑排水措施：排水采用基坑底四周设置排水沟，每隔50 m设置一个集水井(集水井尺寸11 600 mm×1 160 mm×800 mm)。根据场地岩土工程勘察报告可知，场地岩土层自上而下分别为：厚度1.10～2.90 m杂填土、厚度14.50～22.30 m淤泥、厚度0.66～4.06 m中砂、厚度9.58～24.90 m卵石等。拟建场地在地貌上属Ⅰ级阶地。场地地下水类型主要是上层滞水和孔隙承压水，孔隙承压水赋存于中砂、卵石、粗砂层中，为场地内的主要含水层。场地的地下水总体由北向南渗流排泄。

图2 项目工地与民房相对地理位置

项目工地西侧为农村自建民房，其相对地理位置如图2所示。

由于基坑距离西侧民房较近，且场地存在较厚的淤泥层，基坑开挖对周围民房造成不同程度的影响。

1.2 周围农村房屋概况

根据调查，该项目周围农村房屋结构类型以多层砖混结构为主，个别房屋局部采用木屋架，少数采用框架结构。砖混结构房屋中，约70%建造于2000年以后，约30%建造于20世纪90年代。2000年后建造的砖混结构普遍设置高度为0.6～1.0 m的地圈梁，多数采用约6 m长条石桩基础，个别采用混凝土管桩基础，在一定程度上有利于减少地基不均匀沉降对上部结构的危害。

2 房屋沉降损伤特征及原因分析

2.1 场地土体沉降观测结果分析

根据基坑开挖前设置的沉降观测点提取数据分析，基坑开挖导致了土体的不均匀沉降，且有41个观测点属于不稳定阶段。基坑开挖过程中，周围民房周边路面下沉、院内地坪下沉和围墙倾斜开裂等宏观现象，也说明周围土体发生不均匀沉降，如图3所示。

(a)水泥地面下沉开裂 (b)室外台阶下沉脱开

图3 地面沉降宏观现象

2.2 周围房屋沉降损伤特征

基坑开挖前，施工单位委托相关机构进行裂缝观测记录，并在房屋内部做相应标记，为判断新旧损伤提供有利资料。通过现场踏勘，发现此次基坑施工造成附近房屋不同程度的不均匀沉降，少数房屋整体倾斜，房屋出现较明显结构性损伤和既有构造性损伤局部扩展，多数房屋出现较轻微的结构性损伤和构造性损伤或既有损伤局部扩展，如图4所示。

(a)门窗洞口斜向裂缝 (b)承重墙体斜向裂缝 (c)厂房砖墙开裂外闪

(d)钢筋混凝土楼板斜向裂缝(e)地面瓷砖空鼓、开裂(f)围墙与主体脱开

图4 房屋典型损伤现象

砖混结构房屋普遍出现的典型损伤特征包括：(1)砖墙门窗洞口出现斜向裂缝(图4a)；(2)承重横向墙体出现斜裂缝(图4b、4c)；(3)混凝土楼板出现沿短跨方向裂缝(图4d)；(4)地面铺设地砖出现空鼓、开裂(图4e)；(5)屋面板防水层开裂，出现漏水现象；(6)院内地面铺设地砖开裂，围墙与主体脱开(图4f)。

2.3 周围房屋沉降损伤程度及分布特点

根据现场踏勘结果，结合基坑开挖前的沉降观测资料和裂缝观测记录资料，考虑房屋损伤部位或构件的重要性和损伤点数量等综合评定房屋的损伤等级。将损伤等级分为：未损伤、轻微损伤、一般损伤及严重损伤共4个等级，分别用A～D字母代替。图5为房屋损伤等级的地理分布图。

图5 房屋损伤等级分布

从图5可知，随着距离基坑由近到远，损伤等级基本在逐级降低，即损伤程度逐渐减轻；个别房屋相对同排房屋损伤程度较重，说明房屋本身特性也是影响损伤程度的重要因素；C、D损伤等级房屋数量占64%，说明此次基坑开挖对周围民房产生明显不均匀沉降。

2.4 调查房屋沉降损伤原因分析

2.4.1 基坑开挖影响

根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120—2012和《建筑地基基础设计规范》GB 50007—2011规定，基坑支护设计应将基坑周边环境的沉降控制在允许范围内，且应满足地基变形允许值的相关规定。从施工前后沉降观测数据可知，个别砌体结构局部倾斜远远超过地基变形允许值。由此可见，基坑设计与施工不合理，是导致周围房屋不均匀沉降的主要原因。

2.4.2 房屋设计缺陷影响

从沉降观测数据和房屋损伤分布特点可知：随着距离基坑的距离越远，沉降量越小，房屋损伤等级也逐渐降低。但个别房屋出现较同距离范围内房屋更为严重的损伤。此类房屋普遍设置截面高度较小的地梁，甚至无地梁。农村房屋建造过程缺乏科学指导，结构及基础设计存在较多问题。因此，农村房屋自身设计缺陷也是导致本次损伤的重要原因。

3 减少淤泥软弱场地基坑开挖土体不均匀沉降的建议

3.1 基坑开挖支护设计与施工建议

淤泥场地进行基坑开挖前，应对周围环境充分调查，合理设置沉降观测点，以准确预测可能出现的沉降影响程度。基坑支护设计在遵循国家规范的要求前提下，应充分考虑场地条件和周围环境条件等多重因素，可适当高于国家规范进行支护设计，做到尽量减少降水、排水。在基坑施工过程中，应密切关注沉降观测数据变化(《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120—2012)，出现数据突变时，应及时采取应对措施，必要时暂停施工，并与设计方沟通变更基坑支护设计方案，将沉降量控制在允许范围内。

3.2 淤泥场地农村房屋设计与加固改造建议

提高农村房屋的自身性能是减少沉降灾害的主要途径。农村房屋的设计与建造一直处于规范外围，缺乏合理的设计和规范的建造施工。特别对于淤泥场地上的农村房屋，对新建建筑应要求进行结构设计，特别是基础设计，提高结构防灾能力。对现有房屋，应进行安全隐患排查，对设计及施工缺陷和已有损伤进行加固改造，如加大基础刚度、增设圈梁及构造柱、修补裂缝，提高房屋整体性，以降低可能出现的不均匀沉降所导致的损伤。

4 结 论

通过对某项目淤泥场地基坑开挖引起周围农村房屋不均匀沉降损伤影响的案例分析，提出以下结论和建议：

(1)基坑周边房屋的损伤程度主要与距离基坑远近和房屋自身结构特性有关。房屋距离基坑越远，其损伤程度越轻；房屋基础刚度越大，整体性越好，其损伤程度越轻。

(2)基坑支护设计不合理是造成周围不均匀沉降的主要原因。淤泥场地基坑支护方案应减少或不进行降水、排水；施工中密切注意沉降观测点异常，及时采取应对措施，控制沉降量。

(3)农村房屋设计缺陷是造成损伤的重要原因。淤泥场地建造农村房屋除应按规范设置圈梁、构造柱等以提高整体性外，尚应对基础进行相应设计，以减少外界扰动造成的房屋不均匀沉降。

(4)淤泥场地基坑支护设计应充分考虑场地条件和周围环境条件等多重因素，可根据实际工程情况适当高于国家规范要求，以保证周围沉降在规范限制范围内。

(5)淤泥场地农村房屋普遍存在安全隐患和轻微损伤，受扰动易造成严重损伤。对淤泥场地建造的农村房屋，政府应高度重视，从设计环节抓紧，并对已有房屋应进行安全排查及加固改造，提高其安全性能及综合防灾能力。

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(责任编辑：黄韡 英文审校：杨德权)

Influence of Foundation Pit Excavation of Silt Stratum on Settlement Damage of Surrounding Rural Buildings

WANG Lan，CHEN Qingqing

(College of Civil and Architectural Engineering, Liming Vocational University, Quanzhou 362000, China)

In view of the problem concerning foundation pit excavation of silt stratum on settlement damage of surrounding buildings, on the basis of some project under construction in Zhangzhou of Fujian Province, this paper makes an analysis on the causes of the settlement damage and also makes a judgement on the settlement damage degree of surrounding rural buildings. It is indicated by the analysis that the unreasonable design of foundation pit support and drainage had been the main cause of the settlement of the surrounding ground surface and rural buildings, and that the structural design and construction defects had been the main cause of the uneven settlement of the rural buildings. The closer the distance was from the foundation pit, the more damage the uneven settlement of the rural buildings had. The uneven settlement degree of rural buildings depends mainly on their base form, and reasonable setting of foundation beam and pile foundation could significantly reduce uneven settlement. This paper puts forward the precautions in the foundation pit excavation of silt stratum, as well as the suggestion of the rural structural design on the weak foundation and its reinforcement and reconstruction, so as to reduce the settlement of muddy soft ground and improve the disaster prevention ability of rural buildings.

silt stratum; foundation pit excavation; ground surface settlement; rural buildings; disaster prevention

1008-8075(2017)01-0078-05

10.13446/j.cnki.jlvu.20170017

2016-09-28

王兰(1983-)，女，讲师，博士研究生，主要从事工程结构抗震防灾研究。

福建省中青年教师教育科研项目计划(2015JA15832)；黎明职业大学科研团队建设项目(LMTD2014106)；黎明职业大学规划项目(LZ2015104)

TU 502.6

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