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深基坑开挖对周围建筑的影响

305 2021-11-16 10:36:30

1.工程概况

该工程为地上 15层,地下 1~2层的商业大厦,总高度为61m,拟建占地面积3500m²,建筑面积 52000m²,结构形式为框架剪力墙结构,基础埋深3.0m,拟采用箱桩基础。该项工程座落在和平区大吉里、大利里。西距国际商场13.0m,东距元清池 13.0m,北距南京路15.0rn,南至 21中学附近,周围建筑物情况见图13.9-12。


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按照图13.9-12平面图编号相邻建筑物情况是∶A 为国际商场建于1985 年是混凝土框架结构,基础形式为筏片与条基相结合,基础埋深为 2.0m 左右。B为单层变电室建于1985年。C 为四层砖混教学楼建于1974 年,混凝土条形基础,砖台子埋深1.5m 左右。D为三层砖混结构建于70 年代初期,混凝土条形基础,砖台子埋深1.0n 左右。E为6层砖混的民用住宅,建于 80年代初期.混凝土条基,埋深1.5m左右,F 为砖石结构建于40年代,1976年地震时震损严重,现为危房,基础形式无资料。

2.工程地质概况

工程拟建场地位于市区中南部,原为一大坑,坑深 2.80~7.70m,据了解与史料记载,坑的形式为筑墙子河大堤在此取土所致,约在 1900年左右,陆续填平,又经人江工逐年填平至今地面并在60年代初期建成单层民宅。表 13.9-9为 27m 以上各土层情况及物理力学参数表。拟建场地地下水位变化为∶初见水位埋深2.00~5.00m,标高0.99~1.79n。静止水位埋深0.70~2.00nu.标高2.44~1.24m。场地地下水属潜水类型.主要由大气降水补给,水位随季节有所变化。

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由于邻近建筑物距离基坑较近。在支护设计时考虑了多种方案.目的主要是∶支护结构的侧向位移要小.挡水效果应可靠,把对周围建筑的影响降低到最小程度。具体选择的方案是∶①外挡水墙内护坡桩分段开挖方案,其优点是;挡水性可靠、护坡桩较短,缺点是∶工期长,防水帷幕施工质量要求高,造价较高。②悬臂式连排灌注桩挡土、挡水方案.其优点是∶造价较低,工期较合理,缺点是;灌注桩施工垂直度要求高,灌注桩线状连接若垂直度不能很好保证,会影响挡水效果,另外悬臂式灌注桩地面侧移不易控制可能会影响周围建筑物安全。③单锚定式连排灌注桩挡土、挡水方案,其优点是∶可以减少由于开挖引起的侧向位移,挡水效果好,缺点是;施工难度大,施工质量直接影响挡水效果。④地下连续墙加锚杆,由于地下连续墙具有挡土、抗渗和承载三大优点。加一层锚杆可以控制地下连续墙的水平位移。综上所述工程选择了第4种处理方案。该工程地下连续墙深度为 14.5m。宽为 0.8m.地下连续墙设计水平位移为25mm,墙体连接处用高压喷射混凝土填充。在非重点地段即靠近南京路一侧,这一侧没有建筑物,所以采用灌注桩做为支护结构形式(图13.9-13)。

根据土层的渗透系数、工程特点及工程要求降低的水位,本工程的降水方法采用大口井方法。基坑开挖,东西长 90m,南北宽45m,开挖 8m 深,因基坑面积较大,所以采用环状布置,井点管距坑壁不应小于1.0~1.5m,大口井孔径设0.6m。

4.邻近建筑物的观测情况

为了定量掌握邻近建筑物地基沉降情况,我们对周围六幢建筑物进行了观测,共设观测点25个,观测点编号见图13.9-12,基坑开挖施工紧张时每天都进行观测。因为基坑支护的地下连续墙水平位移不足 1cm,所以邻近建筑物沉降原因主要是基坑降水所致。

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图13.9-14为国际商场(平面图编号 A)的沉降观测图,商场距基坑最近点为17m,沉降观测值为18mm,最远点为 23m,沉降值为12mm,所设观测点沉降平均值为 16.3mm。通过对建筑物勘察结果来看,该建筑本身完好无损。这方面的原因主要有两个∶一是国际商场建于1985年是混凝土框架结构,并且沿基坑一侧刚度较大,这就是说建筑物本身条件较好,建筑物良好的整体性使得建筑物对不均匀沉降有良好的承受能力。再有国际商场虽是浅基.但基础形式与筏片和条基结合。这样扩大了基础的支承面积调整了不均匀沉降。二是建筑物距基坑较远。从理论角度讲,降水影响半径一般为 20~25m,国际商场距基坑最近一点也只有17m。

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图13.9-15为单层变电室(编号 B)的沉降观测图,变电室距基坑最近点为 8m,沉降观测值为 46mm,距基坑最远点为 15m,沉降观测值为 27mm,所设观测点沉降平均值为35.3mm。该建筑不很重要,建筑物情况良好。

图13.9-16为某中学教学楼(编号 C)的沉降观测图。教学楼距基坑最近点为8.9m,沉降观测值为64rm,这一侧纵墙距基坑最远点为18mn,沉降值为 24mm,这一侧纵墙沉降观测平均值为 51.8mm。为了对这幢教学楼的沉降有较全面的了解,另一侧纵墙也设了5个观测点(图13.9-17).所有观测点的平均观测终沉降值为16.8mm,最大值为 32mm。该四层教学楼建于1974年为条形基础,在11号和12号侧的横墙出现裂缝,见图 13.9-18,而另一侧距基坑较近14 号和 25号点侧横墙却没有出现裂缝。我们考虑底因 主要是这侧横墙设有楼梯间使这侧刚度增强的原故,另外在距基坑较远一侧的纵墙前的地面出现 2~3cm 平行于纵墙的裂缝。

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图13.9-19为两幢住宅(平面图编号为 D和E)的沉降观测图,D)为 6 层砖混结构的民宅建于 80年代,建筑物只有较小的一部分靠近基坑,所以受到的影响较轻,所设的 3个观测点平均观测终沉降值为14mm。E为三层砖混结构的民宅建于70年代,该住宅距基坑最近点为6.9m,9号点有过 41mm的沉降,这幢住宅的横墙平行于基坑,建筑物垂直基坑方向刚度较大,所设的3个观测点观测终的平均沉降值为 23mm,这幢建筑物也没受到什么影响。图 13.9-20为元清池(平面图编号为 F)的沉降观测图,其纵墙与基坑平行所设观测点为4个,纵墙与基坑距离为12.4m,2号有过 27mm 的最大沉降,从沉降观测图可以看到沉降观测值并不大,建筑物情况基本完好。

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5.问题讨论与总结

我们通过对护坡工程的分析和对邻近建筑物观测结果可以得出以下结论;

(1)做为支护结构地下连续墙要精心设计和严格施工,这是保证护坡工程不出问题两个基本条件,而设计的关键是求得真实的土压力,这包括可知因素和不可知因素简化的合理

和实践经验以及参数适当的选取。严格的施工是良好设计的保证,一般来说地下连续墙具有抗渗能力,但如果地下连续墙搭接处出现施工问题,防水效果也不理想。

(2)一般用刚度较大地下连续墙做为基坑支护结构,由于它的位移很小,所以影响邻近建筑物沉降的因素主要是降水问题,因此在今后的工程中要特别注意地下连续墙搭接处的施工质量,并严格控制初始降水速度,对于降水速度问题在今后的工程中要慎重处理。

(3)从六幅沉降观测图可以看出大口井井点降水时建筑物沉降变大,沉降曲线向下,停止降水时,建筑物有较小的回弹,沉降曲线向上。

(4)从降水影响范围来看,21 号观测点距基坑 25m左右.这点的沉降值在观测期始终没有超过1cm,这说明超过这个距离建筑物的沉降对降水已不敏感了。相反距基坑距离为8.9m的13号观测点沉降已达到7cm。

(5)教学楼前的水平裂缝基本上是我们估算滑动面的边缘。

(6)采用片筏基础的建筑物沉降要比采用条基的建筑物沉降要小。

(7)建筑物距基坑距离基本相同的情况下.新建筑物沉隆要小,而建设年代较早的建筑物沉降较大。