程海英 冯志先

（1.安徽省水利部淮河水利委员会 水利科学研究院 蚌埠 233000 2.天津市水利勘测设计院 天津 300000）

某基坑开挖对邻近建筑物的影响分析

程海英1冯志先2

（1.安徽省水利部淮河水利委员会 水利科学研究院 蚌埠 233000 2.天津市水利勘测设计院 天津 300000）

采用沉降观测、变形复核等方法，计算分析基坑开挖对邻近既有建筑物的影响以及其安全性。计算结果表明，临近建筑物的变形满足规范要求，该建筑物是安全的，该方法简单合理，具有一定的参考价值。

基坑开挖；沉降观测；变形复核；安全分析

1 引言

目前我国各地基础设施建设如火如荼，在土建工程中时常遇到在已有建筑物邻近开挖基坑的情况，基坑开挖对邻近建筑物自然会有不同程度的影响，甚至使既有建筑产生严重的损坏，影响已有建筑的使用安全，阻碍在建工程的正常进行，加之现在人们法律维权意识的增强，必须妥善处理建设前与建设过程中与此相关的各方面问题，因此针对受影响的相邻既有建筑物的鉴定工作显得尤为重要。

本文运用沉降观测、变形复核及安全性分析等方法对某小区在建A楼基坑开挖对邻近老楼B楼的结构安全影响分析进行了讨论，以期对类似问题的处理有一定参考价值。

2 工程概况

该小区建筑面积约为17851.80m2，地下车库面积约为2703.1 m2。该小区在建的A楼与西侧老楼B楼之间因受规划限制，基坑坑壁至老楼的距离约为3m。已建场地属江淮丘陵区冲沟地貌单元。场地北高南低，地面标高16.49～20.11m，最大高差约3.52m。

根据钻探揭露，已建场地地基土层分布规律及岩性特征，地质详细情况见表1。

已建场地地下水类型为上层滞水，主要赋存于①层杂填土中，勘察期间测得静止水位埋深为0.90～1.60m， 水 面 标 高15.09～18.67m。场地地下水主要补给来源为大气降水及生活用水。地下水受天气、季节影响较明显。

3 事故处理

在新建A楼基坑开挖过程中，发现西侧相邻建筑物散水坡下沉，施工单位随即采取了部分基坑回填处理措施。为消除基坑开挖对老楼的影响，采取槽钢排桩进行基坑支护，对原有杂填土部分采用压密注浆加固处理，并将新建的A楼西侧筏板基础改为桩基础（桩长为12m），且将桩基础向东缩2.4m。

4 对既有建筑物安全影响分析

在基坑开挖期间，相邻建筑物散水坡发生沉降，与原有建筑物脱离，可能对老建筑物安全有一定的影响。基于此，对老楼B楼在新建A楼基坑开挖施工过程中进行沉降观测，以及在新建A楼基坑降水期间和在变更设计工况下的地基变形和建筑物局部倾斜进行复核是很有必要的。

4.1 基坑开挖期间沉降观测

新建A楼在基坑开挖施工过程中必须对相邻B楼进行沉降观测。在老楼B楼东面墙体上共布置3个沉降观测点，具体点位详见沉降观测点平面布置图1。观测点布设在距新建A楼基坑最近的老楼B楼东面墙体，离地面约0.55m。观测频率为每间隔1天观测1次，观测时间持续180天。

表1 岩土体的物理力学指标

根据施工单位提供的观测数据，绘制各观测点的时间与高程关系曲线图2。

由图2可以看出，离基坑坑壁最近的老楼B楼东面墙体观测点2#，3#和4#点的高程变化很小，高程小幅波动由地下水变化引起的，砂垫层的变形随水位的升降而变化，并且有较好的弹性特征，一旦孔隙水压力恢复，砂垫层变形也迅速恢复，并无滞后现象。然而，大气降雨渗入砂垫层，当遇到粉质粘土隔水层后，继续下渗的速度减慢，引起砂垫层迅速回弹，建筑物的沉降量也迅速减小，从而出现了实测数据的微小上浮趋势。老楼B楼东面墙体观测点的沉降值及沉降差在《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）容许范围内。也就说老楼B楼东面墙体在新建A楼建设期间发生的沉降量很小，对老楼B楼主体结构安全不构成影响。

4.2 老楼B楼变形计算分析

4.2.1 新建A楼的荷载对老楼B楼地基沉降的影响

为了保证建筑物的安全和正常使用，我们还需研究在外荷作用下，地基内部的应力规律及其可能产生的变形量。

新建A楼基础与老楼B楼的距离为3.0m，根据新建A楼的桩基础布置图、筏板基础布置图和单桩竖向承载力特征值，假定桩侧摩阻力沿桩身线性增长分布的形式、桩端及筏板基底荷载均匀分布的特点，采用角点法和应力叠加的方法，计算新建A楼桩端和筏板基底的应力对老楼B楼地基下产生的附加应力。

（1）桩端附加应力计算

此工程的桩距不大于6倍桩径，根据桩周摩擦力向外扩散角，假定桩侧摩阻力沿桩身呈三角形分布，以荷载传递法计算桩顶荷载作用下的桩端应力。桩端平面处的应力均匀分布，等效作用面积为桩顶外侧投影面积的外延，等效作用应力小于承台底面平均应力。实体基础的支承面积可根据图3计算。

桩周摩擦力向外扩散角：

式中：φn——桩身范围内各土层的内摩擦角加权平均值。

由图3可知，实体基础底面的面积为实体基础底面长度（b0+2ltan（φn/4））与实体基础底面宽度（a0+2ltan（φn/4））的乘积，则桩端应力为桩端附加载荷与实体基础底面的面积之比。

（2）老楼B楼地基附加应力计算

根据新建A楼桩底矩形面积受竖向均布应力，求老楼B楼地基下的附加应力，可以加几个辅助线，通过需要计算的点，采用角点法计算老楼B楼基础下地基土层的附加应力，并对新建A楼所有桩基对老楼B楼地基所产生的附加应力进行叠加。同时，考虑新建A楼筏板基础底面应力对老楼B楼地基所产生附加应力的影响。

依据上述方法计算所得老楼B楼地基附加应力σz远小于土的自重应力σc，即可不考虑新建A楼桩底应力对老楼B楼基础沉降的影响。

4.2.2 基坑降水期间老楼B楼地基沉降

基础的沉降量或沉降差（或不均匀沉降）过大，不但会降低建筑物的使用价值，而且往往会造成建筑物的毁坏。如果建筑物基础可能产生的最大沉降量和沉降差在规定的容许范围之内，那么该建筑物的安全和正常使用才有保证。

（1）地下水位观测

表2 老楼B楼地基沉降计算结果

基坑降水期间，在基坑四周一定范围内，由于水位降低而引起地面沉降，相应形成以水位降落漏斗为中心的地面沉降变形区，如抽出水中含大量泥沙，这样地面会发生不均匀沉降，导致其影响范围内建筑物因不均匀沉降发生倾斜、断裂。因此，需对老楼B楼地下水位进行观测。

根据基坑开挖深度、建筑物与基坑的平面位置、建筑物基础类型和建筑物的结构型式等，确定地下水位观测井的位置和间距。地下水位观测井具体布置详见图4。以观测井5#、6#和7#水位代表老楼B楼平行点的水位。

根据三天抽水期间的观测结果,老楼B楼的观测井5#、6#和7#地下水位分别为17.33m、17.43m和17.52m。再根据岩土工程勘察报告地下水位18.67m，则老楼B楼的观测井5#、6#和7#地下水位下降1.34m、1.24m、1.15m。

（2）地基沉降计算

根据太沙基固结理论，在基坑降水产生的附加应力作用下，原地下水位各地层均被压缩，在宏观上表现为地面沉降。地面沉降由两部分组成：一是砂层的压缩变形，由于砂层中砂粒自身强度较高，当水位降低时，宏观上表现出的压缩量很小，且很快趋于稳定，一般认为砂层的固结沉降是短时间内发生的；二是粘土释水压密，符合太沙基一维固结理论，固结沉降完成需要较长时间。粘性土的透水性较差，变形不能在短时间完成，因需要考虑滞后效应。新建A楼基坑降水约两年时间，可考虑最不利的情况，即计算每一地下水位差值下地面的最终沉降量作为基坑降水引起的老楼B楼的沉降。

式中：S∞——最终固结沉降量，mm；

αvi——i层土的压缩系数，kPa-1；

e0i——i层土的初始孔隙比；

Δpi——i层土因降水产生的附加应力，kPa；

ΔHi——i层土的初始厚度，mm。

（3）根据公式计算老楼B楼地基沉降结果如表2

（4）老楼B楼观测点的沉降差

对于老楼B楼，东墙南、北角点和西墙南、北角点之间的沉降差为1.04mm，与南、北墙中点的沉降差为0.55mm。

老楼B楼东面墙体3个观测点的沉降量及沉降差在规范容许范围内。新建A楼基坑抽水和开挖对老楼B楼沉降有影响，但该建筑物的沉降量和沉降差以及倾斜均小于规范规定的允许值。

5 结论

（1）新建A楼基坑开挖对老楼B楼地基和基础有一定的影响，但老楼的变形满足规范要求，该建筑物是安全的。

（2）本文采用沉降观测、变形复核等方法计算分析了基坑开挖对邻近既有建筑物的影响以及其安全性，该方法简单合理，具有一定的参考价值

[1]中华人民共和国国家标准,建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）[M],建筑工业出版社,2002:26-27,95-96.

[2]钱家欢.土力学,[M],河海大学出版社,1995:58,81.

程海英（1976-），女，工程师，主要从事岩土工程检测、检测质量管理工作。

E-mail：aq1127@163.com