近距离基坑开挖对既有建筑的影响分析

王德志

（中国建筑科学研究院有限公司，北京 100013）

0 引言

随着经济的发展，城市的建设对地面空间进行了大规模的开发利用，当新建工程基坑施工距离既有建筑较近时，基坑开挖对既有建筑的正常使用会产生不利影响，甚至对既有建筑的安全性产生威胁。本文以实际工程为例，调查基坑开挖对邻近既有建筑的损伤，分析既有建筑产生损伤的原因，并对类似工程提供参考。

1 工程概况

某厂区工程担保中心楼位于北京市房山区阎村镇阎富路，始建于 2011 年，于 2012 年 5 月竣工，该建筑物结构形式为四层框架结构，建筑面积约 1 303.12 m2，混凝土设计强度等级为 C30。结构安全等级二级，建筑抗震设防烈度为 7 度。基础形式为柱下独立基础，基础埋深 2.2 m。

于 2016 年 5 月，在距离该厂区工程担保中心楼南侧约 5 m 处进行基坑开挖，基坑开挖深度 5.5 m，开挖面积 750 m2，基坑边缘与担保中心楼轴线基本平行，靠近建筑物一侧基坑边缘基本贯穿整个建筑，基坑开挖过程中靠近建筑物一侧基坑未进行有效支护，仅用钢管进行简单支撑。

担保中心楼与基坑位置关系简图如图 1 所示，基坑开挖情况如图 2 所示。

图1 担保中心楼与基坑开挖位置关系

图2 基坑开挖情况

图3 既有建筑物靠近基坑侧外墙瓷砖脱落

2 既有建筑损伤调查

根据现场情况，对该既有建筑损伤进行调查，调查结果表明，该既有建筑物存在：

1）既有建筑物靠近基坑侧外墙瓷砖脱落（见图 3）；

2）既有建筑物室内存在地面沉降，如图 4 所示；

3）既有建筑物基础连梁存在裂缝，如图 5 所示；

4）既有建筑物填充墙存在裂缝，如图 6 所示。

图4 既有建筑物屋内地面沉降

图5 既有建筑物基础连梁裂缝

图6 既有建筑物填充墙裂缝

3 现场检测及复核计算

3.1 主体结构及基础混凝土强度检测

由于建筑物内部已经装修，结构原面未裸露，现场检测需剔凿部分结构柱、结构梁，同时在建筑物外部靠近基坑一侧选择两处进行基础开挖至基底埋深处，采用回弹结合芯样修正的方法对构件及基础混凝土抗压强度进行抽样检测。回弹法检测工作按照 JGJ/T 23－2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》［1］的有关规定执行，取芯操作按照 JGJ/T 384－2016《钻芯法检测混凝土强度技术规程》［2］的有关规定执行。

检测结果表明，主体结构构件及基础混凝土强度符合原设计强度 C30 的要求。

3.2 构件钢筋配置检测

根据工程现场情况，采用 PS-1000 混凝土结构雷达透视仪对结构构件的钢筋配置进行抽样检测，检测位置随机选择，但应包含建筑物出现损伤的部位，检测操作遵守 JGJ/T 152－2008《混凝土中钢筋检测技术规程》［3］相关规定进行。

检测结果表明，主体结构构件钢筋配置符合原设计及 GB 50204－2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》的要求。

3.3 构件截面尺寸抽样检测

根据工程现场情况，采用钢卷尺对该楼混凝土结构构件的截面尺寸进行抽样检测。

检测结果表明，主体结构构件尺寸符合原设计及 GB 50204－2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》的要求。

3.4 既有建筑物倾斜检测

建筑物的倾斜检测是反应该建筑是否存在安全隐患的最直接有效的方法，导致建筑物产生倾斜最常见的原因为地基基础的不均匀沉降。本工程采用全站仪对该楼顶点侧向位移进行检测，检测工作遵守 JGJ 8－2016《建筑变形测量规范》［4］的相关规定。测点均匀布置在建筑物靠近基坑一侧，分别在轴线 1-B、3-B、5-B、7-B、9-B 顶角及底角布置，利用全站仪测量出测点 Q1～Q10 的平距，计算得出测点 Q1 和 Q2、Q3 和 Q4、Q5 和 Q6、Q7 和 Q8、Q9 和 Q10 的平距差，即可得出轴线 1-B、3-B、5-B、7-B、9-B 的倾斜值和倾斜方向。建筑靠近基坑一侧立面图及倾斜检测测点布置如图 7 所示，顶点侧向位移检测结果如表 1 所示。

倾斜检测结果表明，轴线 1-B、3-B 位置处顶点侧向位移分别为 73.3 mm、39.1 mm，倾斜率分别为 5.0 ‰ 和 2.6 ‰，不能满足 GB 50292－2015《民用建筑可靠性鉴定标准》［5］规范要求，对建筑物安全产生明显的影响。建筑其他轴线顶点侧向位移均较大，但未超过规范限值。

图7 建筑靠近基坑侧立面图及倾斜测点布置

表1 顶点侧向位移检测结果

3.5 承载力复核

采用中国建筑科学研究院有限公司研发的结构分析软件 PKPM 对该建筑承载力进行验算分析，对原设计进行复核。

计算过程中不考虑建筑物已发生倾斜对计算结果的影响，混凝土强度、钢筋配置及尺寸等参数均采用原设计值，建立整体模型。

验算结果表明，该建筑物原设计均能满足使用要求，同时符合原设计体系相关规范的要求［6］。

4 建筑物破损的主要原因分析

通过对建筑物调查、检测及复核验算，该建筑物设计及施工均不存在问题。可判断该建筑物产生破损主要为邻近基坑的开挖影响，分析其原因总结如下：

1）既有建筑与基坑距离过近，为基坑开挖深度的 1 倍，且基坑开挖深度大于既有建筑物基础埋深，导致既有建筑物地基的受力状态发生改变，建筑物整体向基坑一侧倾斜，局部倾斜过大；

2）基坑未采取有效支护措施，基坑侧壁产生较大的水平及竖向位移，使既有建筑地基产生不均匀沉降，导致基础连梁及填充墙产生较严重裂缝；

3）基坑开挖施工过程未进行基坑监测，当发现周边建筑破损后没有及时停止开挖，导致既有建筑破损持续发展，直至严重破坏。

5 基坑开挖导致既有建筑损伤的预防措施

5.1 控制施工过程 减少基坑变形

施工质量的控制能够减少基坑变形，施工全过程是基坑变形的源头，因此减小基坑的变形是控制周边建筑损伤的最有效方法，工程实际中可采用优化施工方法与施工工艺，同时采取有效的支护措施。

5.2 减小基坑与坑外土体的联系

基坑变形产生的位移通过坑外土体传播至周边建筑基础，从传播途径上采取有效措施，切断基坑与坑外土体的联系，工程中常采用隔断法。

5.3 提高既有建筑的抗变形能力

如基坑与既有建筑距离过近，可在施工前对既有建筑进行加固，提高其自身的抗变形能力。

5.4 基坑开挖进行全过程监测

基坑从开始施工到施工结束，进行施工全过程监测，设置合理的预警值，当监测报警时，及时停止施工，根据已有应急方案进行处理。

6 结语

本文针对近距离基坑开挖问题，以实际工程为例，对既有建筑的损伤进行了系统调查，利用现场检测和复核计算方法查明建筑的设计与施工没有存在明显的问题，由此可判断既有建筑物的损伤主要原因为邻近基坑开挖，根据既有建筑损伤的特征，分析基坑开挖对既有建筑物的影响机制，并提出避免基坑开挖导致周边建筑损伤的控制措施。