深基坑开挖导致邻近建筑群大变形损坏的实测分析论文_唐其胜

浙江省三建建设集团有限公司 浙江杭州 310016

摘要:随着我国经济的不断发展,城市化速度加快,城市人口越发密集,在给城市提供劳动力带来经济增长的同时,也带来了一系列的城市化问题,其中城市用地紧张、交通拥挤是两大突出问题。因此,在地上空间已不能完全满足人们所需的情况下,地下空间和地下设施的开发在城市建设中尤为重要,这使得我国近几年来深基坑开挖工程越来越多且规模也在不断的扩大。但深基开挖工程对邻近建筑物的损害不容小觑,近几年发现,本文就某高楼12米深基开挖施工过程的现场探测结果分析了与之相邻的11幢建筑物的沉降变形的过程并总结出相关结论即:6幢建筑物出现了超过100mm的沉降和变形,其根本原因是深厚的淤泥质粉质粘土夹粉砂地基以及基坑的降水,有效的止水帷幕和降水措施是减少和控制其对邻近建筑物的损害的重要举措。并以此对基坑工程对邻近建筑物的影响规律等进行了综合性分析。

关键词:深基坑开挖;邻近建筑物变形;现场探测;重要举措

一、工程项目简介

该广场是一座综合性高档大楼,其功能区包括办公、酒店、公寓、超市零售等,位于昆山市中山路与前进西路交汇处东北侧,建筑楼层包括一栋14层的办公楼和一栋11层的公寓楼,基本建筑结构为框架剪力墙,下部结构的基础基型为桩筏基础,设置了除局部观赏水域外的地下室两层。

其深基开挖工程东侧为住宅楼群,北侧为运动场地和少量住宅楼群,该工程于2006年3月完成工程地质勘察,2009年8月正式施工完成。

二、地质地貌条件

该地位于长江中下游冲击平原处,地势平坦,地形地貌较为单一,原作为公园、宾馆及居民住宅区。最大探测深度为70.3米,土层分布由浅至深包括回填土、素填土、淤泥、粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粉砂、淤泥质粉质粘土、粉质粘土、粉土、粉质粘土、粉质粘土夹粉土、粉土夹粉质粘土、粉质粘土、粉质粘土夹粉土、粉土夹粉质粘土、粉质粘土、粉砂,土层厚度变化较大且分布不均匀,2层分支粘土压缩性较高,但工程性能一般,3层淤泥质粉质粘土压缩性较高,但容易流失,地下水的组成分为上部的孔隙潜水和下部的微承压水组成,水力联系紧密,水位因季节变化而不同,其变化幅度一般在1米左右,潜水主要赋存于浅部粘性土壤中,受大气降水的影响下渗或作为河流径流的补给来源,勘探发现,在层粉砂、层粉土中富水性强但导水性较差,由于浅层水的渗入和径流的补给,其稳定水位在-0.88~0.20米之间波动。

此广场所在地地质结构较为简单且相对稳定,场地及其邻近周围地区地质状况良好,未存在 新的地层断裂的现象,第四系覆盖层度约为200至300米,未存在岩溶、滑坡、液化土层等特殊地质现象,深基开挖工程场地地质较为稳定。下图为其邻近建筑物的基本情况。

三、监测成果及结论分析

在监测过程中发现,在基坑开挖过程中,基坑坑壁出现流砂现象导致附近绿化带土地出现下陷和裂缝,并且导致CF3出现沉降,这表明虽然在基坑开挖工作中采用了一定的保护措施如:坑外土体注浆,但仍然会对邻近建筑物造成无法挽救的损害。此外在施工过程中发现基坑止水帷幕并没有发挥其切断坑内和坑外水力联系的效用,造成邻近建筑物黏土地基因水位下降而固结,产生损坏和变形。

研究结论包括以下几点:

1、在深基开挖工程的邻近的建筑物密集区以及拥有深厚的软土夹粉砂地基,要采取有效的止水帷幕措施以防止流砂和减少软土的流动变形,同时注意采取合理有效的降水措施以降低基坑外的土体固结变形。

2、邻近基坑开挖工程的建筑物的变形损坏程度与建筑物与基坑支护结构距离的成反比,不受影响的安全距离为65m。

3、不同基础型对深基开挖造成损害变形的抵抗力有所不同。浅层筏板基础和水泥搅拌桩复合地基条形基础的抵抗力就远远不如沉管灌注桩基础,由此可见采用合理的基础型对建筑物的影响极大,同时应当重视下卧层软土的固结和变形。

4、纵墙与建基坑边平行的建筑物,在深基坑开挖工程中易遭受损害。

四、深基开挖对邻近建筑物影响的综合性规律

就地铁基坑工程为典型,基坑开挖工程既要确保自身的结构安全又要确保周围的环境安全,基坑攻城的设计既要满足自身的建设要求如地铁基坑工程的稳定性和承载力的要求,又要控制其对周围环境的影响特别是要控制对邻近建筑变形损害,施工过程中,根据基坑工程的周围环境状况以及满足环境保护的要求进行相应的变形控制设计,并采取相应的有效的保护措施。

在确定基坑的变形控制指标时,不仅要根据基坑工程周边环境对附加变形的承受能力,还要将其周边环境的设施按其重要性进行分类,考虑不同的施工方法对不同的环境设施的影响以确定深基开挖工程过程中的环境风险等级,以便采用相应的预估方法对基坑工程对不同风险等级的环境设施的影响进行预估和判断。在特殊情况下,如基坑工程周边没有明确的变形控制标准,可根据环境保护等级进行预估确定基坑工程安全风险控制指标以减少对周边环境和邻近建筑物的损害,在对邻近建筑物进行风险监控时,要根据其周边环境的实际情况并进行现场调查监测,再将检测结果进行分析评估,确保将邻近建筑物及其周边环境的损害降到最低,同时,对于重要的且周围环境相对复杂的基坑工程实行专项设计,确定其安全风险监控预警控制。

五、基坑开挖引起的沉降及分布的影响范围

造成邻近建筑物产生破坏的原因有很多,但其主要原因则是由于建筑物地基的不均匀沉降,但目前局限于相关预测技术的不完善性,因此在基坑开挖工程中需要做好大量的相关调查活动做好防范措施。邻近建筑物受基坑开挖的影响来自于与基坑坑边距到建筑物的距离和基坑开挖的深度,距离越近受其影响越大,当距离达到基坑开挖深度的1—1.5倍时,会导致建筑物的上部结构发生形变,建筑物墙体拉力增大,严重处甚至对建筑物的稳定性造成破坏。

地表沉降主要是由于基坑在开挖过程中改变了周边土地的应力状态,周边土体对基坑维护结构造成挤压,坑内土体变形隆起,相对造成基坑周边土地地表的下沉,而基坑周边邻近建筑物,所以基坑周边土地沉降对邻近建筑物会产生极大影响,对基坑周边土地地表沉降的研究极具重要性。研究发现基坑周边地表沉降呈抛物线趋势,地表沉降由刚开始的越来越大,到后来随着距离基坑边越来越远而逐渐减小,而地表沉降的最高点位于基坑沉降边缘,沉降范围在2—4之间,地表最大沉降量约为基坑开挖深度的两倍,建筑物基础沉降影响范围如下:

结语

综上所述,深基开挖工程对邻近建筑物会产生极大的影响,在施工过程中应综合考虑其对周边环境的影响,并根据科学的数据及检测结果将其对邻近建筑物的损害降到最低。

参考文献:

[1]刘登攀.建筑物超载对深基坑周边地表沉降影响分析【J】.探矿工程(岩土钻掘工程),2012,39(6):58-63.

[2]王卫东,徐中华,王建华.上海地区深基坑周边地表变形性状实测统计分析【J】岩土工程学报,2011,33(11):1659

[3]张旷成,李继民.杭州地铁湘湖站“08.11.15”基坑坍塌事故分析【J】岩土工程学报,2010,32(增刊1):338-342

论文作者:唐其胜

论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期

论文发表时间:2017/11/29

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