连载丨基坑工程对邻近既有浅基础建筑物的影响分析（1）

本项目以某高层住宅小区地下室基坑工程对邻近既有3层条形+筏形浅基础结构的影响为研究对象，从抽排降水、基坑开挖、上部结构施工角度分析基坑工程对邻近浅基础既有建筑物变形影响，本研究可为类似工程建设提供一定借鉴。

1 工程概况

本项目为某高层住宅小区，共9栋住宅，占地面积约为3.7万m²，设1~2层地下室。基坑西侧为既有建筑物，其与基坑边线最小水平距离约为9.8 m，如图1所示。基坑开挖面积约为2.9万m²，开挖深度约为5.78~10.08 m，既有建筑物正投影范围内基坑深度约为6.03 m，采用 900@1 100钻孔灌注桩+三轴搅拌桩围护形式。

图1 基坑与既有建筑物平面关系

既有建筑物为3层框架结构，基础为条形+筏形浅基础，如图2所示，基础持力层为2-1粉质粘土，承载力特征值为f=140 kPa。

图2 建筑物基础平面

根据地质勘察资料，拟建场地属于阶地，地层揭露显示2–2粉质粘土为软塑，易受扰动，基坑由上至下依次为1–1杂填土、1–2素填土、2–1粉质粘土、2–2粉质粘土、3–1粉质粘土、3–2粉质粘土混砂、4粉质粘土混卵砾石、5–1强风化泥质粉砂岩、5–2中等风化泥质粉砂岩。建筑物基础、基坑底分别位于2–1粉质粘土、2–2粉质粘土，各土层的物理力学参数见表1。

表1 土层物理力学参数

承压水主要赋存于3–2粉质粘土混砂和4粉质粘土混卵砾石中，上部2–2粉质粘土、3–1粉质粘土以及下部基岩为隔水层。承压水富水性较强，以上部潜水垂向越流补给、地表水系的侧向径流补给为主要来源，以侧向径流形式为主要排泄方式。根据抗突涌验算，基坑水头需下降5.5~8.0 m。

2 基坑降水影响分析

2.1 计算模型

本工程基坑开挖期间控制水位至基坑开挖面下1 m，基坑理论安全水位控制要求见表2。

表2 基坑理论安全水位控制要求

基坑除西侧存在敏感建筑物外，其余方位无建筑物。既有建筑物采用浅基础，坑外承压水水头变化易引发地层沉降，继而造成建筑物变形。本项目从安全和经济角度出发，近建筑物侧采用三轴搅拌桩止水帷幕，增加地下水绕流路径，其余地方未设置止水帷幕，从而基坑内降承压水期间，建筑物范围内承压水变化较小，既避免了全封闭基坑的经济浪费，也确保了基坑抽降承压水期间的安全，并通过Visual MODFLOW加以验证。降水分析几何模型如图3所示。降水井及止水帷幕布置如图4所示。

图3 降水分析几何模型

图4 降水井及止水帷幕布置示意

Visual MODFLOW软件主要是依据水文地质概念建立与之相适应的三维地下水运动非稳定流数学模型的，采用有限差分法对模型进行离散，从而计算、预测降水引起的地下水位的时空分布。

2.2 成果分析

根据计算，基坑内地下水位降低至坑底以下1 m时，坑外排水也随之发生变化。近建筑物侧由于设置了三轴搅拌桩止水帷幕隔断，对地下水位有明显的阻滞作用，该范围水位变化远小于其余未设置上水帷幕的位置，有效增加了降水绕流路径，降低了坑内抽排对坑外水位影响。建筑物处地下水水位最大降幅不超过0.21 m，而未设置止水帷幕的水头降低约1.0 m，说明增设止水帷幕措施可较好地保护既有建筑物周边地下水水位变化，不需要对基坑进行全封闭，避免了不必要的经济浪费。