某工程基坑开挖对相邻建筑物的影响分析

秦 奇 峰

(太原市建筑工程质量检测站有限公司，山西 太原 030002)

0 引言

随着城市建设的发展，建筑基坑越来越大，越来越深，而与周边既有建筑的距离也越来越近。在现在的工程建设当中，经常遇到邻近既有建筑开挖基坑的现象，一般既有建筑的基础埋深往往高于开挖基坑的基地深度。基坑开挖，尤其是深基坑开挖，会引起周边地基的变形，周边地基的变形发展到一定程度后，就会影响到相邻建筑的地基基础，使得相邻建筑出现沉降、倾斜或开裂等现象，情况严重时，会出现结构破坏，甚至发生倒塌事故。虽然基坑的开挖要有足够的重视，但也不应过于保守，基坑的开挖、支护施工设计也应遵循安全、合理、经济的原则。这就要求对基坑开挖可能引起的影响有准确的评估和判断，这种评估和判断需要对复杂的岩土工程问题进行科学、认真、全面的分析。

本文将以一工程实例为对象，就基坑开挖对相邻建筑物的影响这一问题进行分析、探讨。以便对类似工程问题的处理有一定参考价值。

1 工程概况

某商住楼为一幢地下2层、地上32层的剪力墙结构高层建筑，在使用期间，在其西侧拟修建地下商场，在该楼的南侧、西侧开挖深基坑，基坑边缘距离商住楼东侧最近约4.5 m，距离商住楼南侧最近约6 m，基坑与商住楼的平面相对位置示意图见图1。商住楼东面南侧的室内外高差约1.3 m，南面的室内外高差约1.2 m，相邻人防基坑深度约6.5 m(垫层至基坑顶部)。

商住楼主楼采用厚筏板基础，筏板厚2 200 mm，所处场地地基土较好，商住楼地基持力层为卵石层，饱和状态，密实，厚度稳定，砂质填充，地基承载力特征值建议值为300 kPa。地下水位位于地表以下约6.8 m。

2 商住楼沉降及倾斜

通过对商住楼的沉降观测，基坑开挖至主体结构施工结束这段时期内商住楼仅局部有轻微沉降现象，最大沉降量为-2.16 mm，见表1。

通过对建筑物四个阳角的顶点位移观测，结构顶点在观测期间无规律的发展变化，说明上部结构在基坑施工期间未产生新的倾斜现象。

此外，由图1可知，相邻基坑开挖深度未超出商住楼基础埋深，未扰动或影响到商住楼的地基持力层，商住楼的沉降观测及上部位移测量结果与实际情况相吻合，说明相邻基坑开挖施工未造成商住楼明显下沉或倾斜。

3 基坑开挖对商住楼地基承载力的影响

基坑底标高比商住楼主楼筏板底高2.25 m，比商住楼外扩部分基底高0.75 m，满足GB 50007—2011建筑地基基础设计规范[1]第5.1.6条规定，可认为在人防工程基坑开挖时不会对商住楼造成明显影响。但是，按地基承载力理论，在基坑开挖后，相邻商住楼地基的外围约束减小，会降低其承载力。商住楼主楼在荷载标准组合作用下：基底最大压力值为772 kPa，基底最小压力值为535 kPa，基底平均压力值为654 kPa。

3.1 原地基的承载力

该商住楼地基形式为天然河卵石地基，持力层为卵砾石层，勘察资料揭示，地基的承载力特征值为300 kPa。满足地基承载力的修正条件，按基础深、宽修正后的地基承载力特征值如下：

fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)。

fa=300 kPa+3.0×10 kN/m3×3+

4.4×18 kN/m3×8.05=1 027.56 kPa。

说明原地基承载力经修正后满足商住楼主楼基底压力的要求。

3.2 基坑开挖后的地基承载力

商基坑开挖后，相当于商住楼一侧基础埋深减小，减去了一部分建筑地基周围超载，影响地基承载力的深度修正。相邻基坑开挖深度按6.8 m计算，商住楼主楼筏板底部标高10.35 m，商住楼的室内外高差约1.3 m，所以相邻基坑底标高比商住楼主楼筏板底高2.25 m。考虑肥槽与商住楼外墙之间土体的重量，相邻基坑开挖后，商住楼的有效埋深为剩余埋深2.25 m与基坑边至商住楼外墙之间的土体的折算厚度0.89 m之和。按此条件，基坑开挖后的实际地基承载力修正值为：

3.0×10 kN/m3×3 m+4.4×16 kN/m3×2.64 m=599 kPa。

根据GB 50007—2011建筑地基基础设计规范第5.2.1条规定，商住楼基底平均压力值为654 kPa，高于修正后的地基承载力特征值599 kPa；商住楼基底最大压力值为772 kPa，高于1.2倍的修正后的地基承载力特征值718.8 kPa。说明相邻基坑的开挖降低了商住楼的地基承载力。

3.3 基坑回填后的地基承载力

相邻工程的地下主体结构完工并且基坑回填完成后，主体结构及上部覆土的重量可根据回填土的容重折算成回填土厚度。开挖后实际埋深为2.25 m，地下工程结构边缘至商住楼外墙之间填土的折算厚度约为1.4 m，地下工程主体结构自重折算厚度约为1.6 m，结构上覆土厚为1.2 m，路面回填厚度为0.5 m，所以商住楼基础在回填后的有效埋深约为7 m。按此条件，回填后地基承载力的修正值如下：

3.0×10 kN/m3×3 m+4.4×16 kN/m3×6.5 m=847 kPa。

商住楼基底平均压力值为654 kPa，低于修正后的地基承载力特征值847 kPa；商住楼基底最大压力值为772 kPa，低于1.2倍的修正后的地基承载力特征值1 016 kPa。说明相邻基坑的开挖降低了商住楼的地基承载力。

4 商住楼上部结构反应的分析

通过观察商住楼上部住宅楼的主要裂缝有如下几类：

1)填充墙与剪力墙、框梁连接处的竖向、水平裂缝；2)填充墙门洞口角部的斜向裂缝；3)部分楼板底部存在轻微裂缝。

第一类：填充墙与剪力墙、框梁连接处的竖向、水平裂缝。此类裂缝是典型的填充墙与框架梁、柱连接处的收缩裂缝，该楼从上至下，从前至后均有裂缝出现，裂缝分布比较普遍，裂缝的数量、严重程度随着楼层的增高并无明显变化规律。根据裂缝的分布、形态，此类裂缝产生的主要原因是由于填充墙与剪力墙、框架梁的连接界面为两种不同材料，在温差作用下两种材料的收缩不一致，引起墙体抹灰层在填充墙与剪力墙、框架梁的连接处开裂。

第二类：填充墙门洞口角部的斜向裂缝，该类裂缝产生的位置是墙体洞口角部等应力集中，并且比较薄弱的部位，墙体本身的抗拉强度不足以抵抗收缩应力而产生的开裂现象。

第三类：部分楼板底部存在轻微裂缝。该类裂缝产生的主要原因有二：一是混凝土板本身有干缩裂缝；二是开裂处为穿线管部位，穿线管底部混凝土较薄，在凝结硬化过程中易形成收缩开裂。

上述裂缝均与地基沉降或变形无关，说明相邻基坑开挖并未引起商住楼上部结构产生开裂或变形等反应。

5 结语

通过分析，基坑开挖对周边建筑主要产生以下几种影响：

1)基坑开挖深度超过相邻建筑基础底部深度时，可能会引起周边建筑地基产生变形或沉降，深基坑施工时应充分调查周边建筑物的地基基础情况，此时应根据GB 50497—2012建筑基坑工程监测技术规范[2]进行相应的监测，必要时按照GB 50292—2015民用建筑可靠性鉴定标准[3]关于受地下工程施工影响的建筑安全鉴定进行详细鉴定。

2)如果基坑距离相邻建筑较近，基坑开挖会降低周边土体对相邻建筑物的约束或嵌固作用，如若地基相邻建筑地基为天然地基或浅层换填地基，临近基坑开挖会破坏相邻建筑地基承载力深度修正的条件，进而会降低地基承载力。

3)若相邻建筑基础位于地下水位线以下，当相邻基坑采取深层降水，在地基土透水性好的土质中，可能会造成相邻基坑水位变化，进而影响相邻建筑地基承载及变形。

所以，在基坑开挖前，应充分调查周边建筑物与基坑的位置关系，根据基坑深度确定可能引起不良影响的范围，对影响范围内建筑进行前期调查或鉴定。根据水位情况及需要降水高度，确定基坑支护及止水方案，尽可能减小影响范围，避免造成较大的经济损失。