基坑施工对周围建筑物沉降的影响分析_刘国彬

32.2 18.0 0.94
4 29.0
26.3 18.8 0.77
1 32.0
车站 基 坑临 近 建 筑 物处 土 层 的分 布 情 况 及
物理力学参数见表 1 。土 层分布的主 要特点 :层 ⑥ 暗绿 色粘 性 土(硬 土 层) 缺 失 , 层 ⑦土 埋 深 较 大 , 约 为 49m 。 层 ⑤总 厚 度 较大 , 特别是 层 ⑤2-2砂 质 粉土分布较 为稳定 , 且 与 图 1 标准段钢支撑布置剖面 层 ⑦连 通 。场 地 浅 部 地 下水属潜水类型 , 水位 埋深为 0.7 ～ 1.95m 。微 承压水 含 水 层 分 布 于 层 ⑤2-2 , 承 压 水 水 头 埋 深 为 4.32 ～
第 37 卷 第 11 期
建 筑 结 构
2007 年 11 月
基坑施工对周围建筑物沉降的影响分析
刘国彬 刘登攀
(同济大学地下建筑与工程系 上海 200092)
[ 提要] 在上海某地铁基坑的施工过程中 , 临近建筑物产生了较大的整体沉降 , 而且不均匀沉降明显 。 结合 工程实测数据及该处的土层分布条件 , 对基坑工程不同施工阶段引起建筑物沉降的原因进行了分析 。 结果表 明 ,基坑围护墙体较大的水平位移以及建筑物所处软弱粘土的流变变形使建筑物产生了不小的整体沉降 , 而 建筑物下方局部分布的不良地质条件则是建筑物产生明显不均匀沉降的主要原因 。 通过分析 , 以期引起工程 技术人员对不良地质对工程及周边环境不利影响的重视 , 其他类似工程能加以借鉴 。 [ 关键词] 深基坑 不良地质 建筑物沉降 变形分析
一般来说 , 地下 墙施 工所引 起周围 环境 的变 形量 与基坑开挖变形 总量 相比较 小 , 且 影响范 围也 是有限 的 。文[ 3] 经过对现场实测数据的分析指 出 , 地下墙施 工对周围房屋 沉降的 影响 只在距 槽段 3 ～ 4 倍槽 宽的 范围以内 。文[ 4] 也指出 , 导 墙施工 只对距 离导 墙 3 ～ 4m 以内范围内 的沉 降影 响较 为明 显 。文中 所研 究的 建筑物距离基坑 14 ～ 16m , 位于地下墙施工的影响范围 之外 , 地下墙的施工对建筑物的沉降基本不产生影响 。
基坑场地周 边建筑 物较 为密集 , 施工 区南侧 有一 所小学 、一所中学以及一些多层居民住 宅 , 北侧有多幢 高层建筑物 , 尤以南侧建筑物距基坑较 近 , 是施工时重 点环境保护对象 。
在基坑施工中产生较大差异沉降的建筑物为基坑 南侧中学的一幢教学楼 , 该楼距 基坑约 14 ～ 16m , 东西 向长 87.882m , 东 侧 宽为 15.188m , 西 侧 宽为 20.883m , 为有圈梁的钢筋混凝土砖混结构 ,浅埋条形基础 , 于 20 世纪 70 年代末建成 。
结合该工况下的现场实测数 据分析 , 在 2005 年 10 月 4 ～ 17 日该段地下墙施工期间 , 该房屋沉降 量较小 , 平均沉降量为 2.7mm , 点 F21 ～ F23 的沉降量在 1mm 以 内 , 点 F15 , F16 的 沉降 量为 1.2 , 1.6mm , 见 表 2 。 考虑 到测量数值的正 常波 动因素 , 地下 墙施工 对建 筑物沉 降基本没有 影响 。这也 验证 了上述 文献 结论 , 即 在无 不良地质的区域 , 地下 墙施工 对周 边的影 响只 在一定 的范 围内 。同时 , 表2 也显 示 , 这段 时间 内房屋 不同 部
经查阅建筑 物施工 时的 相关地 质资 料 , 在建 筑物 所处位置有两 处暗浜 分布 , 分别位 于建 筑物的 西端及 中部偏东的位置 。该楼相关测点布置及 地质条件如图 2 所示 。
图 2 测点布置及暗浜分布示意图
该楼建造时在西端的暗浜分布区采用混凝土预制 桩基础 , 桩截面 200 ×200 , 桩 长 7.5m 。据调查 , 由于该 处的地质条件比较复杂 , 土质极差 , 房屋 建成后至车站 基坑施工之前 , 该楼已有 40cm 左右的整体沉降 。 2 建筑物沉降情况
4.63m 。
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百度文库
根据地质勘 察报告 , 在车 站中部 北侧 有一暗 浜分 布 。由于受施工 场地 条件的 限制 , 无 法实 施小螺 纹孔 以查明暗浜的具体范围及深度 。根据上 海其他工程经 验 , 暗浜深度一般不超过 5m , 其 填充物以杂 填土为主 , 对基坑开挖及围护构成一定影响 。 1.2 临近建筑物及周边环境
土方开始开挖(2006.04.10)
13.0 44.6 47.6
土方开挖完毕(2006.05.06)
25.9 86.6 90.3
结构施工完毕(2006.08.15)
44.6 119.1 123.3
注 :表中负值为隆起量 , 正值为沉降量 , 表 3 同 。
F 15 0.8
2.0 26.4 42.5 83.8 113.5
土层分布及物理力学参数汇总
表1
土层名称
①1 填土 ②1 粘土 ③淤泥质粉质粘土 ④1 淤泥质 粘土 ⑤1-1粘土 ⑤1-2粉质粘土 ⑤2-2砂质粉土 ⑦2 粉细砂
土层厚度 (m)
1.2 2.6 4.2 8.0 3.0 6.5 14.5 未钻穿
层底标高 (m)
2.93 0.33 -3.87 -11.87 -14.87 -21.37 -35.87 未钻穿
图 3 建筑物沉降历时曲线
80
图 4 不同施工阶段的建筑物沉降速率
不同施工阶段建筑物累计沉降量(mm)
测点
F1
F13 F14
地下墙开始施工(2005.10.04) -1.6 1.5 1.4
地下墙施工完毕(2005.10.17) -1.9
4.3
4.3
东段基坑开挖完毕(2006.03.17) 9.4 25.1 29.0
Analysis on Differential Settlement of Building Caused by Deficient Geological Condition Liu Guobin , Liu Dengpan (Department of Geotechnical Engineering , Tongji University , Shanghai 200092 , China) Abstract:Large settlement and differential settlement occur on a building near one metro foundation pit during construction of the deep foundation pit .Factors influencing the settlement of building according as several main construction stages are analyzed based on the measured data and geology condition .The result shows that the large horizontal displacement of
车站为地下 2 层框架结构 , 全长为 364.7m , 标准段 宽度为 24.5m 。基 坑 端 头井 为 厚 800mm 的 地 下 连续 墙 , 地下 墙深 33.8m , 开 挖深 度 18.6m , 采 用 六道 609 钢管支撑 。标准段 为厚 800mm 的 地下 连续墙 , 地下墙 深 30.8m , 开挖深度 17m , 采用五道 609 钢管支撑 。车 站标准段钢支撑布置剖面如图 1 所示 。 该工程按一级 基坑标准进行设计和变形控制 。
建筑物所产生的较大沉降量及明显的 不均匀沉降 是多种因素综合 作用 的结果 , 各因 素在不 同施 工阶段 的影响程度 不同 。各主 要施 工阶段 内 , 建筑 物不 同部 位沉降速率的变化情况如图 4 所示 。
现结合该处基 坑工 程的主 要施 工阶段 , 对各 工况 条件下 , 建筑物不同测点处的沉降情况加以分析 。 3.1 地下墙施工阶段
diaphragm wall and rheological deformation of soft clay under building are the reasons which make major settlement occur on the building .In addition , the deficient geological condition under the building is the main factor of larger differential settlement of the building .It is hoped that engineers can attach more importance to the disadvantageous influence of deficient geological condition , and the results could serve valuably for other similar engineering . Keywords :deep excavation ;deficient geological condition ;building settlement ;deformation analysis
0 引言
上海地区地铁车站及隧道大多位于地面下 20m 以 内 ,这个深度处 的土体 以具 有明显 触变 及流变 特性的 软弱粘性土为主 , 在动力作用下土体强度 极易降低[ 2] 。 另外 , 由于历史地质变迁 , 还可能存在各 种不良地质现 象 , 如暗浜 、浅层沼气 、地下障碍物及地 面沉降等 , 这些 不良地质的存 在 , 将会 对深 基坑及 临近 建筑物 产生不 利的影响 。上海 轨道 交通某 车站 基坑在 施工 期间 , 临 近的建筑物产 生了较 大的 累计沉 降量 , 而且不 均匀沉 降明显 。现结合 实际 施工工 况 、地质 情况 及现场 监测 数据等进行综 合分析 , 探讨 了建筑 物产 生较大 整体沉 降及明显不均匀沉降的原因 。 1 工程概况 1.1 车站概况及地质条件
基坑工 程于 2005 年 8 月份开始施工 , 该楼自基坑 施工 以来 的沉降 历时 曲线见 图3 。结合 该处 基坑 工程
的实际工况 , 各 施工阶 段临近 基坑 一侧建 筑物 的累计 沉降量见表 2。
从表 2 可以 看出 , 测点 F13 , F23 的 累计 沉降 量较 大 , 最大为点 F23 , 达到 130mm 。从图 3 可看出 , 房屋的 不均匀沉 降也比 较明 显 。至 270d(2006 年 3 月 17 日) 时 , 房屋纵向 点 F13 与 F23 的差 异 沉降 达到 45mm , 倾 斜率 为 0.000 5 ;横 向 点 F1 与 F23 的 差 异 沉 降 量 为 60.7mm , 倾斜率达 到 0.004 1 , 已 超 过地 基 为高 压 缩性 土的砖混结构房屋局部倾斜安全允许 值 0.003 。此时 , 房屋已出现多 处裂 缝 , 局部 裂缝 宽达 10mm , 房屋 及基 坑间地面也有较大平行于基坑方向的长裂缝出现 。 3 不同施工阶段建筑物沉降分析
w
γ
(%) (kN m3)
直剪固快(峰值) e c(kPa) φ(°)
—
—
—
—
—
34.6 18.2 0.99 21 17.5
43.0 17.3 1.21 13 17.0
49.1 16.8 1.39 14 11.0
38.9 17.6 1.12 16 14.0
34.9 17.9 1.02 15 18.5
F16 0.6
2.2 32.5 46.8 81.6 109.5
F17 0.6
4.7 36.7 49.0 86.5 116.5
F18
F19
-0.7 -0.4
4.2
4.6
41.0 49.3
53.1 60.4
90.9 95.5
122.3 125.0
F 20 1.0
5.8 59.6 68.7 101.8 128.9