简述基坑开挖对邻近建筑物影响的研究

2015-08-05 227 0

  随着基层建设的高速发展,高层建筑的建设和地下空间开发大大加快步伐,大量基坑工程逐渐被开挖,其规模和深度也是在不断增加。而且城市中的基坑工程一般都处在密集的建筑群中,施工场地狭窄,有些工程的基础紧挨着已有建筑物或构筑物的基础。在这种环境下,基坑工程开挖、支护好坏对基坑的安全性和邻近建筑物的影响起到至关重要的作用。
 
  1.基坑工程
 
  基坑工程是目前建筑工程中较为常见的一种临时性工程,这种工程在施工的过程中主要的目的在于保证整个工程施工整体性、施工质量和效益。一般来说,在基坑工程施工中,为了保证基坑施工、结构主体的地下安全和周围工程不受到基坑的影响而出现破坏,其在施工中多事采用临时性支护结构、降水以及开挖和支护的方式来进行的,这种工程在施工中,其包含了工程的勘察、设计、施工、监护等多个工程环节,是一项综合性较强的施工模式。
 
  在现阶段工程项目中,各种建筑结构在施工中对于基坑工程都提出了新的要求与看法,基坑工程作为土木工程学中的一种,其施工是一项传统而又新颖的话题,也是综合了土木学、岩土力学、机械学等多个学科为一体的综合性工程模式。这种工程体系在施工中涉及最多的便是土木学中的强度、稳定性以及变形能力,同时更是与土木的支护和结构的支撑极为关键和重要。
 
  2.国内基坑开挖现状
 
  在目前的建筑工程施工中,随着基坑深入和面积的不断扩大,其在施工的过程中对于周边建筑物基础结构的影响也愈来愈明显,尤其是在各类深基坑和城市土地面积日益缩小的情况下,其施工质量更是受到人们的重视。基坑工程对周边建(构)筑物和地下管线的影响还与周边建(构)筑物和地下管线对土体位移敏感程度有关。土体位移对它们的影响程度还取决于周边建(构)筑物和地下管线的形式、刚度以及材料性质等。由此可见,基坑工程对周围环境影响是非常复杂的,也越来越成为人们研究和关注的课题,但总的来说,这方面的研究,尤其是基坑工程对近邻建筑物的影响方面,还有许多不足之处,有待完善。
 
  深基坑开挖和工程中的监测技术和动态信息施工,使设计、施工和监测三位一体化。在深基坑开挖过程中,对支护结构、周边环境的位移、倾斜、沉降、应力、开裂、基坑隆起以及地下水的变化、土层的空隙水压力变化等进行监测。然后将各种数据结果余与勘测设计所预测的性状进行比较,从而判断现有施工方案的是否具有合理性。对后续开挖方案和开挖步骤提出建议,以确保工程安全。
 
  3.工程案例概况
 
  某工程施工场地东临民房,西近市政路,南靠规划河道,北为农田空地,现已整平,地形较为平坦。本拟建场地呈“L”型状,基坑边界距离东侧民房约10m,西近市政路(距商住楼约6~7.6m),南靠规划河道20m左右(未建商住楼约2.2~4.7m),北为农田空地(商住楼12m,居民楼约7.5m)。
 
  本工程±0.000相当于罗零标高10.30m,现场场地平整后标高约为-0.90~+0.00m;地下层层数为一层,地下室底板垫层标高为-4.50m(局部-5.00m),实际挖深4.05m(局部5.45m),对周围影响较大,地下室施工期间为冬春交替时节,雨水天气较频繁,这对施工进度、质量、安全均受到影响。
 
  本基坑工程周围场地较为宽阔,大部分采用人工放坡,坡面采用喷射砼护坡;西侧局部位置有淤泥质土采用平台卸载、土钉与木桩组合支护方式;西侧位置靠近3#楼较近,采用土钉支护。本基坑工程侧壁安全等级为二级,重要性系数为1.0。
 
  4.本工程事故现象及原因分析
 
  4.1本工程事故现象
 
  由于拟建场地的地理位置,且在地下室开挖周围有在建的楼层,建设单位也是十分重视,基坑支护设计方案完成后,提交经过有关安全和质量管理部门进行反复论证,达到相关技术规定和要求后,才进行施工。
 
  但是在开挖过程中还是出了事故,在东北侧农田空地处的居民楼基坑开挖时(居民楼距开挖底线7.5m),施工人员在开挖后未及时,施工人员按照经验操作觉得基坑未及时支护是不会存在危险性的,但是在夜间邻近居民楼外墙的自来水管断裂,水流不止,再加上晚间突然下大雨,基坑侧壁的土体吸水性增大直至饱和,底部土体吸水膨胀,积水增多,基坑侧壁的被动土压力和水压力增大,导致基坑侧壁出现坍方。
 
  4.2事故原因分析
 
  事故发生后,有居民反映塌方导致裂缝产生,下列是对邻近建筑物产生损坏的几点可能原因:
 
  4.2.1靠近建新的原有建筑物为砖混结构、天然地基较浅,当新建建筑物基础埋深深于邻近原有建筑物的埋深深度,新建建筑物基槽开挖时会对相邻原有建筑物基础产生影响,若原有建筑物基础刚度较差时,极易对原建筑物基础产生不均匀沉降,从而导致上部结构产生裂缝。
 
  4.2.2考虑到本工程采取挤土桩基,会导致周边建筑产生隆起,若未采取有效措施减少桩的挤土效应,过量不均匀隆起可能会使得周边建筑物产生影响,若此影响超过原有建筑的承载力,就会导致原有建筑产生裂缝。倘若靠近邻近建筑物处,没有按照正确的打桩顺序(先中间后周边、先密集区域后稀疏区域、先近已有建筑物后远已有建筑物),考虑到桩对周围土的挤密效应等因素,建筑物也可能产生裂缝。
 
  4.2.3由于新建建筑设有地下室,周边建筑物距离基坑太近,有些房屋离基坑甚至在6米内,受到施工场地限制,在开挖有些不当就可能影响邻近建筑产生墙面、地面裂缝、倾斜等。主要存在的主要原因:
 
  ①基坑支护进度与锚固措施的影响。如果土方开挖后不及时支护(本工程事故坍塌的一个原因),或者上一层支护强度未达到合格要求,就进行下一层的土方开挖,这样容易造成土方坍落,产生周边建筑桩身受到破坏、基础下沉、墙地面开裂等严重后果。
 
  ②地下水降水影响。由于工程施工处于冬春多雨季节,基础施工过程中必须保证基坑内无水作业,因此施工中要必要时采取连续抽水措施,这势必会造成大面积地下水位下降,从而大大减少周边建筑物基础土层含水量。而旧建筑大多数为天然基础,周围多是农地,土体地表水和地下水较多,承载力差,容易引起不均匀沉降,从而产生裂缝。
 
  5.主要影响
 
  在大中城市建筑物稠密地区进行基坑工程施工,宜对下述内容进行调查:
 
  (1)周围建(构)筑物的分布,及其与基坑边线的距离
 
  (2)周围建(构)筑物的上部结构型式、基础结构及埋深、有无桩基和对沉降差异的敏感程度,需要时要收集和参阅有关的设计图纸
 
  (3)周围建(构)筑物是否属于历史文物或近代优秀建筑,或对使用有特殊严格要求
 
  (4)如果周围建(构)筑物在基坑开挖之前已经存在倾斜、裂缝、使用不正常等情况,需要通过拍片、绘图等手段收集有关资料.必要时请有资质的单位事先进行分析鉴定。
 
  基坑周围邻近的地下构筑物及设施的调查:如基坑周围邻近有地铁隧道、地铁车站、地下车库、地下商场、地下通道、人防、管线共同沟等,亦应调查其与基坑的相对位置、埋设深度、基础型式、对变形与沉降的敏感程度等。这些地下构筑物及设施往往有较高的要求,进行邻近深基坑施工时要采取有效措施。
 
  结束语
 
综上所述,鉴于基坑工程的复杂性,基坑开挖导致建筑物破坏(倾斜、沉降、裂缝)、道路工程、地下埋设管道及地铁破坏,这些破坏的种类和原因有很多,本文对基坑施工开挖阶段,基坑对土体的破坏及邻近建筑影响的进行了简单探讨,加以借鉴。 

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