基坑减压降水对不同基础型式建筑物沉降的影响

管 飞

(上海市岩土地质研究院有限公司，上海 200000)

0 引言

在基坑工程中常常需要根据基坑实际开挖深度和所处地层的水文地质状况对承压水层进行减压降水，以防止基坑产生坑底突涌。采用悬挂式止水帷幕的基坑通常由于承压含水层较厚，止水帷幕难以将其打穿，不能隔断基坑内外地下水的水力联系。因而基坑减压降水会使周边地层的地下水位降低、地基产生固结沉降，继而造成基坑周围较大范围内的建筑物产生沉降。采用不同基础型式的建筑物由于将其自重荷载和使用荷载传递到地基土层的方式不同，在临近的基坑进行减压降水时产生的沉降也有较大的差异[1-9]。

1 项目概况

1.1 工程简介

某商务办公中心基坑工程位于上海市某区，基坑面积18 018 m2，

周长661 m，普遍开挖深度约为10.3 m。基坑平面图见图1。一般区域围护结构采用φ900 mm钻孔灌注桩，桩长20 m，插入比约1∶1.1；外设φ850型三轴搅拌桩止水帷幕，长度28 m；竖向设两道钢筋混凝土水平框架支撑。基坑剖面设计见图1。

基坑北侧和西侧有较多民宅，故基坑围护结构进行了相应的加强，钻孔灌注桩直径增大为1 000 mm，增加桩长至21 m，插入深度12.30 m，插入比1.19；其中为加强对正北侧采用天然地基的砖混结构房屋的保护，不仅对围护结构设计进行了加强，还在基坑与房屋之间设置了隔离桩(见图2)。

1.2 地层条件

基本工程各土层参数见表1。场地内第⑤2-1,⑤2-2层为微承压含水层，第⑦层及第⑨层为承压含水层。根据实测的微承压水头计算，坑底有突涌风险，需要进行减压降水。但是各承压含水层彼此相通，厚度巨大，止水帷幕只能为悬挂式，不能隔断坑内外的水力联系。减压降水可能会对周边环境产生较大影响。

表1 地层参数表

1.3 坑外地下水回灌

在基坑与周边建筑物之间布置回灌井，布置间距15 m，管井深度25 m，对⑤2-1砂质粉土层进行回灌。

为控制回灌的时机和回灌水量，于坑内坑外相应的位置均设置了水位监测井，实现抽水—回灌的一体化。

2 周边房屋类型和监测方案

基坑周边建筑密集，环境复杂，除基坑东侧无建筑分布外，其余方向均有不同类型的建筑分布，详见图1；主要建筑物的具体情况如表1所示。

为保证施工期间坑周建筑物的安全，在基坑降水和开挖期间对基坑周围3倍开挖深度范围内(约30 m)不同建筑的角点设置了沉降观测点，在基坑开挖降水和地下室结构回筑阶段进行持续性的监测。

3 监测结果和分析

本基坑工程从围护桩施工到结构地下室回填历时11个月，各测点均得到了整个工期的沉降历时曲线。监测结果见表2。监测结果显示基础类型，与基坑距离、建筑物层高(荷载)对基坑周边建筑物沉降具有显著的影响，而基础类型的影响最为显著：

1)在整个监测周期内，设有桩基础的建筑物累计产生的沉降均很小，特别是采用20 m～25 m桩长沉降控制复合桩基的砖混结构建筑，除个别建筑，整体沉降均小于3 mm；降水对其影响甚微。

2)基坑南侧两栋高层办公楼(E1，E2)显得沉降量相对较大，原因是这两栋建筑新近施工封顶，存在整体工后沉降，与基坑减压降水引起的附加沉降叠加。

3)而采用天然地基筏板基础的建筑物(A1)在整个施工期间持续发展，而且在降水停止之后还发展了一段时间，显示出了土体次固结的影响。对比A1和B1建筑沉降历史曲线可观察到两者差异非常显著，详见图3。

表2 基坑周边建筑信息及最终沉降量均值

4 结语

使用悬挂式止水帷幕的基坑进行减压降水会使周边地层产生固结沉降，从而加剧因基坑开挖引起的本已较为严重的建筑物沉降。而这种不利影响因建筑物的基础类型的不同也差异较大。通过对某基坑工程长期的工程监测表明，采用桩基础的建筑物，即使是采用沉降控制复合桩基的砖混结构建筑物，也能够很好的抵抗这种变形。而采用天然地基的建筑物，在采取了多种沉降控制措施的情况下仍产生较大的整体沉降。因此，在类似的基坑工程中对采用天然地基的建筑物应重点保护。