某深基坑相邻建筑物沉降规律研究

■ 伍 波 Wu Bo

0 引言

在我国大城市的建设发展过程中，高层建筑越来越多，建筑物密度也越来越大。在市区新建的高层建筑物周边，往往存在着很多老旧既有建筑物。那么，如何才能减少基坑开挖施工对相邻房屋的影响，避免不必要的纠纷呢？这是摆在每一位设计和施工人员面前的难题。曾有人对此作过一些研究，如马德云等[1]探讨了某大型基坑对周边房屋安全的影响；周斌等[2]则探讨了桩基和基坑工程施工对周边环境的影响。但他们都只是针对特定的相邻建筑物进行讨论，并未研究基坑周边不同建筑物的沉降规律。另外，对于基坑开挖的影响范围，《上海基坑工程施工监测规程》（D G/T J 0 8—2 0 0 1—2 0 0 6） 中考虑了基坑周边2倍开挖深度范围内的环境条件，《上海市基坑工程技术规范》（D G/T J 0 8—6 1—2 0 1 0）中建议采用经验方法预估基坑开挖引起的围护墙后的地表沉降。

本文将以某大型深基坑开挖施工为例，根据对其相邻房屋施工前后损坏情况的对比检测和长期沉降监测数据，探讨基坑施工影响范围，以及对不同距离、不同结构形式、不同平面布局相邻建筑物的影响规律。

1 工程概况

本工程基坑面积约2.2万m2，普遍区域开挖深度为2 2.1 0 m。该基坑围护采用顺作法施工，分5个区域进行：首先施工西侧和东侧基坑，待两侧基坑地下室结构施工完成后，再进行中间基坑的施工；因该基坑工程南侧临近地铁，故在该基坑南侧留有2个小基坑，待3个主要区域基坑地下室结构施工完成后，再进行南侧小基坑的施工。

基坑周边围护体采用1000mm厚地下连续墙，坑内5个施工区域间采用地下连续墙作为临时隔断，采用5道钢筋混凝土支撑。坑内加固采用Φ850@600三轴水泥土搅拌桩；坑内被动区加固体与地下连续墙槽壁的间隙内采用Φ600@400或Φ1000@700高压旋喷桩填充加固。降水采用疏干管井并加载真空负压进行疏干降水。

2 工程地质及水文概况

2.1 工程地质

经勘察探明，拟建场地为古河道沉积区，浅部土层分布较稳定，中下部土层除局部区域有一定起伏外，一般分布较稳定。在所揭露深度1 3 0.4 0 m范围内，地质土属第四纪中更新世Q2至全新世Q4沉积物，主要由黏性土、粉性土、砂土组成，一般具有成层分布的特点。根据土的成因、结构及物理力学性质差异，可划分为9个主要层次，地层分布如表1所示。

2.2 水文条件

拟建场地浅部地下水属潜水类型，受大气降水及地表径流补给，勘察期间所测得的地下水静止水位埋深一般在1.00～2.20m之间。

拟建场地内承压水主要为深部第7层、第9层及第1 1层承压含水层，对本工程有直接影响的为第7层承压水，承压水头埋深约为6.6m。

3 典型相邻建筑物概况

基坑西侧主要为高层商业办公楼，有地下室，基础采用桩基础；北侧和东侧主要为2～3层的砖木结构住宅和一些多层的框架结构商业楼，基础形式前者为大放脚基础，后者主要为筏板基础；南侧为空旷地。基坑周边典型建筑物分布见表2（A~C为基坑北侧房屋，D~F为基坑东侧房屋）。

4 完损检测情况

房屋A和房屋C长方向垂直于基坑边线，其余房屋长方向均平行于基坑边线。房屋A和房屋F在施工期间未发现有明显损坏现象出现；房屋B~D在施工期间均出现纵横墙阴角通长开裂等损坏现象，部分木楼板格栅与墙体节点出现滑移，房屋C甚至出现了通长横向开裂；房屋E出现了墙砖和地砖起鼓脱落损坏现象。

表1 地层分布一览表

另外，在基坑东侧2～3倍开挖深度范围内的2层砖木结构房屋中，也出现了通长横向开裂的损坏现象，裂缝主要出现在楼梯间、天井等刚度薄弱部位。

5 沉降规律分析

5.1 基坑开挖影响范围及地表沉降曲线

根据《上海市基坑工程技术规范》第1 7.2节，“对于板式支护体系，可采用经验方法预估基坑开挖引起的围护墙后的地表沉降，其沉降分为主影响区域（0～2倍的基坑开挖深度）和次影响区域（2～4倍的基坑开挖深度），最大沉降的位置为0.5倍的基坑开挖深度处”。围护墙后地表沉降预估曲线见图1。

从本工程房屋沉降监测结果来看，地表沉降主要表现为如下3点：

（1）基坑开挖的主要影响范围为3倍基坑开挖深度以内，处于2～3倍开挖深度范围之间的砖木结构房屋墙体出现了新的开裂损坏。

（2）基坑东侧房屋沉降最大位置约为1倍基坑开挖深度处。现场倾斜监测结果也反映了这种趋势：1倍基坑开挖深度范围内的房屋倾斜朝基坑外方向增加；1倍基坑开挖深度范围外的房屋倾斜朝基坑方向增加。

（3）基坑北侧房屋沉降最大位置约为0.5～1倍基坑开挖深度处。

建筑物沉降监测点典型剖面沉降曲线如图2所示。

5.2 相同距离处测点的沉降规律

相同距离处的沉降测点大致表现出如下规律：基坑边线中部区域房屋的沉降较角部区域房屋的沉降大；相同基础形式的房屋层数越多，沉降越大。前者是因为基坑边线中部围护结构的水平位移比角部围护结构的水平位移大；后者是因为房屋越高，基底压力越大，基坑开挖降水时，地基土的沉降越大（图3）。

表2 基坑周边典型建筑物概况

图1 围护墙后地表沉降预估曲线图

对单幢房屋来说，因房屋上部结构刚度能大大改善基础的纵向弯曲程度，故房屋沉降由一端向另一端呈递增或递减变化，其沉降表现为：靠近基坑边线中部的沉降大于其他测点的沉降。如相同距离处房屋周边有较高房屋时，则因基础应力叠加效应，靠近较高房屋处测点的沉降较大。

5.3 相同距离不同朝向的房屋沉降规律

对于狭长形居民楼来说，平行于基坑边房屋和垂直于基坑边房屋的相同距离处测点的沉降也不同。主要原因为：房屋上部结构和基础具有一定的整体性，房屋两个方向上的刚度不同，抵抗变形的能力也不同。当房屋长边平行于基坑边线时，房屋各测点的沉降近似一致，房屋所受的影响也相对较小；当房屋的长边垂直于基坑边线时，房屋近端测点的沉降将明显大于远端测点的沉降。对于结构整体性较差的砖木结构住宅楼来说，此时，则极易在纵墙上产生自上而下的通长贯穿开裂现象。

5.4 不同施工阶段的沉降规律

基坑周边房屋的沉降主要由两部分组成：一部分是基坑支护结构的变形所引起的沉降，另一部分是由降水引起的沉降[3]。前者发展迅速，主要发生在基坑开挖期间，其变化规律大致遵循规范中关于基坑开挖引起的围护墙后的地表沉降规律。后者变化较慢，贯穿整个降水期间；因降水区域较大，其所引起的房屋沉降较为均匀。本工程基坑开挖和降水所引起的周边房屋沉降量之比约为1∶1～1.2 5∶1之间。

典型房屋（房屋B和房屋E）的累计沉降曲线如图4、5所示。

图2 房屋沉降监测曲线图

图3 相同距离处测点的典型沉降曲线图

图4 房屋B的累计沉降曲线图

图5 房屋E的累计沉降曲线图

6 结语

深基坑施工对周边建筑物的影响主要体现在由降水和基坑开挖引起的不均匀沉降方面；对于结构整体性较差、抗变形能力较弱的老旧建筑物，在基坑施工过程中极易产生裂缝等损坏情况。因此，在建筑物密集的城市市区进行深基坑施工时，除在基坑设计和施工时采取加强措施外，还需对基坑周边建筑物按照距离远近、基础和结构形式、建筑物平面布局等进行梳理分类，制定具有针对性的检测和监测方案。对较易损坏的房屋需加强监测，做好应急预案，一旦在施工过程中出现紧急情况，及时跟业主沟通，采取临时支撑等补救措施，防止发生安全事故。对于长方向垂直于基坑边线的老旧住房，建议监测和检测范围扩至3倍基坑开挖深度。相信本工程实践经验可为以后类似工程的设计和施工提供一定的技术参考。

参考文献：

[1]马德云.南锟,宋佳,等.某超期深基坑对周边建筑物沉降影响的研究[J].建筑科学,2 0 1 4,3 0(1 1):1 1 2-1 1 6.

[2]周斌,张可能,刘翠莲,等.高层建筑基础施工对相邻建筑物的影响[J].四川建筑科学研究,2 0 0 9,5(1):1 4 3-1 4 6.

[3]龚晓南主编.深基坑工程设计施工手册[M].中国建筑工业出版社,1 9 9 8.