第39卷 第3期2007年6月
Engineeringconstruction
工程建设
41
工程施工
文章编号:1673-93(2007)03-0041-04
软土地区深基坑施工对周边建筑物沉降影响分析
陈 翔
(中国有色金属工业长沙勘察设计研究院,湖南长沙410011)
摘 要:软土地区地质条件较差,周边环境对基坑变形要求较高,结合某基坑施工的监测实践,讨论了软土地区深基坑施工对周边建筑物的沉降影响因素,提出了周边建筑物的安全保护措施。
关键词:深基坑施工;建筑物;沉降因素分析中图分类号:TU47118 文献标识码:B
AnalysisofeffectofdeepfoundationpitconstructioninsoftsoilareaonthesurroundingbuildingssettlementChenXiangAbstract:Thegeologicalconditionofsoftsoilareaisquitebad,sothereisahighrequirementofthesurroundingenvironmenttodecreasethefoundationpitde2formation1Incombinationwiththemonitoringpracticeofafoundationpitcon2struction,theinfluencingfactorsofdeepfoundationpitconstructioninsoftsoilareaonthesurroundingbuildingssettlementwerediscussed,andthesafetyprotectionmeasuresforthesurroundingbuildingswereproposed1
Keywords:deepfoundationpitconstruction;building;analysisofsettlement
factors
(如赔偿)的增加。
1 引 言
广州属于典型软土地基,地质条件较差,地下水位较高,老城区建筑物密集,基坑施工往往引起周边建筑物(主要为天然地基基础的多层建筑)的倾斜,地面、墙面开裂等事故。这不但影响周边建筑物的正常使用与安全,影响工程正常施工,而且造成了有关工程成本
2 工程概况
广州市轨道交通五号线中山八站,位于广州市繁华地段中山八路公交客运站地下,车站西侧为广三铁路,东侧为公交调度楼、公交办公楼、公交发车区,为一层或多层建筑。基坑围护结构采用地下连续墙,墙厚800mm,地下连续墙埋深30m,连续墙入土深度6m;车站明挖基坑长度28619m、宽1819m,挖深22m;支撑上层采用砼支撑,下部采用<600mm
收稿日期:2007-04-01
作者简介:陈 翔(1969-),男,工程师。
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
42
工程建设
第39卷 第3期
表1 调度楼累计沉降量成果
第125期(2006-05-01)
钢管。
车站位置岩层主要为海陆交互相淤泥、淤泥质土、淤泥质砂层,淤泥层在站场内分布广泛,埋藏较浅,层厚013～1312m。车站地下水水位埋藏较浅,稳定水位埋深为1107～2170m,平均埋深1174m,平均标高6123m。
A025A026A027A028A029A030A031
点名
高程
/m10101088101342701012581210149447101387371013180610124495
沉降量
/mm-0113-0146-0135-0144-01550105-0124
累积沉降沉降速率量/mm/(mm・d-1)
-77165-90116-71181-37109-14190-13156-22144
-0113-0146-0135-0144-01550105-0124
公交调度楼位于中山八站基坑东南角,建筑面积1800m2,地面上主体结构四层,最近处距基坑仅8m;该房屋基础为摩擦桩,桩深16～18m。房屋所处的地点上层为淤泥质土、
淤泥质砂层,淤泥层埋藏较浅,层厚10～1312m。淤泥、淤泥质土层具有含水量高、孔隙比
313 监测结果
对12个月的监测成果(见表1)进行比较分析可知,调度楼的变形情况异常(此处为桩基础),远远超过警戒值,并且出现较大差异沉降,越靠近基坑的地方房屋沉降越大,远离基坑的地方沉降则相对较小,房屋出现明显的倾斜和多处裂缝,裂缝最宽处达3cm,斜率最大达111%(向基坑一侧倾斜)。经有关部门鉴定为整体危房,为保证安全将该楼整体拆除,经济损失数以百万计。
大、压缩性高、抗剪强度低、灵敏度高的特点,易发生压缩变形导致地面沉降。场地监测平面布置如图1所示。
4 沉降原因分析
411 监测阶段分析
调度楼的监测情况可分为三个阶段:
图1 场地监测平面布置
(1)2005年4月28日～2005年7月6日
为第一阶段,这一时期基坑处于静止状态,没
3 基坑及公交调度楼的监测
311 监测项目
有任何施工项目,这一阶段累计沉降量最大的点是A026,数据为-0171mm,沉降速率接近0,详见表2。
表2 调度楼第一阶段累计沉降量成果
第11期(2005-07-06)
点名
高程
/m
A025A026A027A028A029A030A031
1010011013301014334310153219101402851013322910126791
基坑开挖过程中对下列项目进行监测:①围护桩的水平位移;②土体、桩体测斜;③支撑轴力;④基坑周边土体沉降和水位;⑤调度楼沉降监测。
312 监测的时间、频率和警戒值
沉降量
/mm-0137-0149-0153-0155-0141-01290132
累积沉降沉降速率量/mm/(mm・d-1)
-0148-0171-0157-0163-0158-0167-0152
-0101-0101-0101-0101-0101-01010101
监测的时间、频率:各监测项目的初始值在基坑施工影响前取得,监测频率为一般情况下3d1次,特殊情况下1d1次。
警戒值:满足现行规范要求,取设计值的80%作为警戒值。
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
2007年6月陈 翔 软土地区深基坑施工对周边建筑物沉降影响分析43
(2)2005年7月6日～2005年11月1日为第二阶段,这一时期该处基坑进行连续墙、冠梁、砼支撑等项目施工,到2005年11月1日止,累计沉降最大的点是A025,数据为-6172mm,沉降-0106mm/d,详见表3。
表3 调度楼第二阶段累计沉降量成果
第29期(2005-11-01)
点名
高程
/m
A025A026A027A028A029A030A031
10108181101429481013248310152944101401221013300910126631
除,地下水位监测点S01仅下降了018m,由此引起的地面沉降也比较小。根据地面沉降监测数据显示到2006年5月1日止,靠近公交调度楼地面沉降累计最大点是D05,沉降量仅为-15mm,而同期内调度楼的最大的沉降为-90116mm,二者比较显然这一原因不是最主要
的因素。
413 爆破振动对沉降的影响
沉降量
/mm-0112-0118-01090102010001020103
累积沉降沉降速率
量/mm/(mm・d)-1
-6172-3138-5110-2112-1105-1153-1108
-0106-0109-01050101010001010102
由于该基坑淤泥质土下即为坚硬的岩石,基坑开挖势必进行爆破。当应力波强度衰减到不能再使岩石产生永久变形时,就以弹性波(体波)的方式在岩石内传播,到达地球表面
时引起的面波将对建筑结构产生破坏影响,爆破对地下建(构)筑物的影响主要表现在以下两个方面:一是爆破振动的不断作用,会损伤一定深度范围内土体结构面,使原有裂隙进一步扩大,原有力学性能下降;二是爆破形成的振动惯性力对土体的塌落起到了推进的作用,局部土体的塌落引起土体抗力的弱化和地应力场的重新分布,削弱了土体的自稳条件[2]。
为了了解爆破对建筑物的影响,在其它条件均未改变的情况下2006年3月15日～2006年3月28日停止了对基坑的施工爆破,而改用人工和炮机施工。这期间的沉降速率与2006年3月29日～2006年4月11日恢复爆破施工后比较(以A025、A026为例说明),停止爆破期间A025的沉降速率为-0138mm/d,A026的沉降速率为-0143/d;恢复爆破后A025的沉降速率为-0140mm/d,A026的沉降速率为-0145mm/d(沉降曲线见图2)。通过比较发
(3)2005年11月1日～2006年05月1日为第三阶段,这一时期基坑急据开挖并伴随着阶段性的爆破,调度楼拆除之前累计最大的点是A026,数据为-90116mm,沉降速率为-0146mm/d。
从以上数据分析可以得出结论:调度楼的沉降是由基坑施工引起,由于基坑开挖导致调度楼的不均匀沉降,酿成严重后果。
结合工程实践对比基坑开挖前后调度楼周边情况的变化不难发现基坑开挖后对公交调度楼沉降的影响主要有以下三个方面的原因:①地下水的流失;②爆破振动;③调度楼基础土体的侧向位移。以下结合实测情况对其进行具体的分析。
412 地下水对沉降的影响
现二者的沉降速率并无显著差异,可以肯定这一原因也不是导致公交调度楼下沉的主要原因。
由于基坑开挖,地下水相应流失,越靠近基坑地下水流失越多,形成一个降水漏斗;土体中的孔隙水压力消散,直接导致土体中有效应力增加,土层被压缩,地面下沉,依附在土层中的摩擦桩跟着沉降[1]。
连续墙本身是很好的挡土止水屏障,从本基坑开挖开始,就没有发现基坑有大规模的渗水现象,地下水的流失并不严重;根据该处地下水位的监测情况表明:从一开始到调度楼拆
图2 基坑爆破前后累计沉降曲线
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
44
414 土体发生侧向移动对沉降的影响
工程建设
第39卷 第3期
位置相差无几,导致摩擦桩和周边土体之间的摩擦力大幅减小;越靠近基坑,土体变形越大,摩擦力减小越多,导致建筑物产生不均匀沉降,这一现象才是调度楼沉降的主要因素。
由于基坑开挖,该部分土体荷载消失,但周边土体荷载并未改变,使原本平衡的力被打破,这样周边土体向基坑产生一个侧向应力[3],导致建筑物底部土体发生侧向移动,直接引起土体发生剪切破坏,土体变得松软,桩与土体间的摩擦力减小,故建筑物产生沉降[4]。
基坑开挖时,由于支护结构的变形,土体的渗透作用,导致了土体向基坑方向位移;为了了解土体的变形情况,在公交调度楼和基坑之间埋设了C003号土体测斜孔和C004桩体测斜孔,后来由于C004损坏无法监测,只能监测C003孔。通过监测发现该测斜孔顶部与底部二处较为稳定,变形较小(由于埋入开挖以下2m并且入岩,顶部冠梁也已施工完毕),连续墙中部则较为薄弱,变形较大,最大位移在15m处向基坑方向位移了2913mm(该测斜孔是在基坑开挖后再钻孔埋设,实际变形肯定大于该数),见图3;这说明由于基坑开挖应力释放,此处土体有明显的位移使土体变得松弛,调度楼摩擦桩的深度和C003的最大变形
5 结 语
(1)深基坑施工开挖必然会对周边建筑物
产生影响,由于很多建筑物年代久远基础较差而且距离基坑又很近,容易使建筑物产生变形危及建筑物的安全,因此深基坑施工前应该对周边建筑物有充分的了解,对某些建筑物宜先行加固再施工,这样往往会收到事半功倍的效果。
(2)通过对监测数据和施工工况的分析,
影响建筑物变形的因素有很多,但主要原因是基坑开挖后建筑物土体的侧向位移,找到主要原因后就可以对建筑物采取保护措施,如本文中可以在调度楼和和基坑之间增设隔离墙,可以有效阻隔土层应力的损失。
(3)在基坑施工过程中,必须进行信息化
施工,用监测数据指导基坑的开挖和施工,使基坑和周边建筑物的变形处于一种可控状态,便于异常时采取相应措施。
参考文献:
[1] 杨秀竹,王星华,等1某建筑物不均匀沉降的原因与治理
[J]1工业建筑,2004,34(5)1
[2] 张世雄,胡建华,等1地下工程爆破振动监测与分析[J]1
爆破,2001,18(2)1
[3] 李平安1某地铁车站基坑施工信息反馈与施工控制[J]1
隧道建设,2004,24(2)1
[4] 朱瑞钧,高谦,等1深基坑支护桩周边建筑物沉降分析
图3 C003测斜孔变形曲线[J]1重庆建筑大学学报,2006,28(2)1
(上接第21页)
(5)测区新构造运动明显。而在地质填图
在区域地质调查中,充分运用卫星照片与航空照片进行遥感地质解译,可为区域地质填图提供宏观信息,弥补路线填图不足,尤其是在陆源碎屑岩类与碳酸盐岩类地层互层区和花岗岩出露区,能起到事半功倍的效果。
参考文献:
[1] 唐晓珊,等1湖南马迹塘地区1∶5万区调报告[R]1长沙:
中,从一个点上很难找到其直接证据,但在卫、航片上可见由新构造运动造成的直线状水系、沟谷及三角面、断层面、断层崖,山脊位错等信息,如图区内部分北西向断层就是由这些影象反映而来,穿过第四系地层,切割早期断裂。
湖南地矿局区调所,19931
[2] 陈华慧1遥感地质学[M]1北京:地质出版社,19841
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
