基坑支护引起相邻建筑地面裂缝的分析和处理_基坑周边裂缝怎么处理
时间：2019-04-17 03:24:29 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
[摘要] 一栋商务公寓楼在基坑支护中引起相邻建筑地面地板砖开裂，经过现场勘测，理论分析，找出了引起开裂的原因，主要为对钢绞线土层锚杆施加预拉应力时，引起土层变形导致了地面的开裂。经过后期的勘测，该裂缝未对已有主楼结构造成影响。
[关键词] 基坑支护 土层锚杆 裂缝
0 工程概述
改工程为一栋商务公寓楼，地上26层地下地下一层，结构高度92米，基础埋深6.5米，由于场地限制，东侧为城市干道有污水、电缆沟的管线，西侧为已有的四层框架楼，需进行永久行基坑支护后方可开挖。甲方委托有资质的基坑支护公司进行了基坑支护的设计与施工。支护方案采用钢筋混凝土灌注桩支护，桩距1.6米，桩径0.8米，桩长13米，在桩顶设置压梁，距桩顶2.5米设置了预应力钢绞线土层锚杆[1]。基坑支护于11月20日灌注桩达到强度要求，11月25日基坑开挖完成，12月13日对钢绞线锚杆进行了预应力张拉，12月19日早晨相邻建筑物内业主发现地面地板砖开裂，业主非常恐慌。
1 地面裂缝的勘测与分析
我方作为工程上部设计方当日应甲方要求，参加了现场的勘测与分析。经几方共同勘测，裂缝非常有规律，裂缝均出现在已有建筑的第二排柱子边处，裂缝大体形成一条平行与基坑边的直线，范围与基坑边同宽，这条裂缝带是一些梭型（中部大两端小）裂缝体组成，缝宽中部可达到2~3毫米，逐渐向两端变窄。据业主反映这些仅首层地面地面发现上部好像没有，处于全面考虑，又把二、三楼一定范围作了相应的勘测，均未发现裂缝。如此一条有规律的裂缝是什么原因造成的呢？大家可以肯定是受新建建筑基坑支护的影响。分析一，是桩顶侧移导致已有建筑物部分土体滑动，使土体较弱的部位产生了裂缝，经分析存在疑问，如果是土体滑动应该在距基坑较近部位，距离基坑越近受桩顶位移影响越大，越容易开裂，开裂在第一排柱位置才比较合理而裂缝却出现在较远的第二排，且开裂多在开挖后产生（此时桩顶变形较大），不是开挖了一个来月才出现,且现场检测的桩顶位移很小。分析二，本工程土质不好，不满足地基承载力和变形要求，根据建筑地基基础设计规范[1]要求采用CFG桩做地基处理，桩长15米，地下十四、五米以下土层含水率较高，CFG桩成孔中钻出的土为泥砂，考虑CFG的成孔使周围部分砂土向基坑内流动，使相邻的已有建筑土层下沉了。如果是深层砂土流动所致，应该是土压力大的部位下沉多变形大，所以裂缝应出现在柱基础外侧，成方块形分布，当独立基础沉降大，上层主体结构也会产生裂缝。分析三，预应力的钢绞线锚杆所致。土层锚杆是一种受拉杆件,它是一端与支护结构连接,另一端锚在土体中,将支护结构所承受的荷载通过拉杆传递到处于稳定土层中的锚固体上,锚固体再将传来的荷载分散到周围稳定的土层中去。根据锚杆承载力计算Td≤Nucosθ公式[2]要求，钢绞线需施加200KN预拉应力。前端5米为自由区，后端为锚固区，锚固段的锚杆先是通过锚索与周边水泥砂浆握裹力传到砂浆中，然后通过砂浆传到周围土体，并产生与土体间的相对位移，发生土与锚杆的摩阻力[3]，施加的预应力拉动了土体的变形，由地锚受力原理可知地锚前端受力和变形最大，随深度逐渐减小，恰恰在距基坑边6~10米处拉力和变形最大，这些拉力和变形导致地面开裂，时间也恰恰是在施加预拉应力后地面出现了开裂，柱附近却没有裂缝是因为基础下压应力较大，且有柱基础的覆盖保护，故地面的地板砖没有开裂。
2 引起地面裂缝最终结论与处理
经过上述分析，最终统一认定为施加预应力的钢绞线锚杆拉裂了地面。考虑地面裂缝已经出现，土体有了一定的变形，钢绞线锚杆的拉应力已经得到了释放，且主体结构完好，暂不采取措施，出于安全考虑，又采取几项监测要求：1，对桩顶加强监测，如钢绞线锚杆失效，会改变桩体的受力状况，桩顶位移会有较快发展。2，对发现的裂缝进行严格的标记监测，指派专人昼夜监测并作记录对比，预应力已经施加，如土体位移增大，地面裂必定发展增大。3，对已有建筑的1、2轴上柱及周围地面进行观察，如有新产生裂缝，说明土体位移还在变化。4，准备临时支撑杆件，一旦前三项出现明显变化或异常，须迅速对基坑侧壁进行支撑，以免基坑侧壁的破坏导致已有建筑无的破坏。5，做好基坑周围及已有建筑1、2轴范围内防水、排水措施，避免有水渗入土体影响土体的稳定性。6，尽快施工新建建筑地下室部分，此侧可适当回填。经过几天的观测与记录，桩顶以无位移，地面裂缝未在发展。
3 工程问题的自我总结
事后经过自己琢磨和思考，总结了一些自己看法，我虽是一名结构工程师对岩土专业相对欠缺，但无论岩土还是结构，它都离不开力学。有规律的裂缝，势必存在有规律的受力。裂缝出现在2轴附近成线性分布，说明这是受力较强的部位（锚杆锚固段的前端受力最大处）。裂缝多出现在柱网的跨中，说明这是土体薄弱的部位，柱基础下及其附近土体受其附加压力影响土体密实，整体性好，加上基础对地标的阻断作用，未出现裂缝。裂缝多成梭形，恰好可以说明钢绞线的部位拉力大变形大，锚杆的受力随深度逐渐减小，在宽度上随距离的远近变化，距离拉杆越近的土体受到的影响越大，距离越远影响越小裂缝越小。
无论我们分析的有多对多准确，土层锚杆对土层的影响是不可忽视的，此次问题虽然有惊无险，但土层锚杆的采用存在盲目性和考虑不周，大多数的锚杆结构属于临时性支撑，在地下室完工回填后就不再起作用，可它周围的建筑影响很大。锚杆的间距相对较密，在水平面上的影响区几乎连成一体，如果锚杆拉力较大，引柱下基础滑移的话，会对主体结构造成破坏。通过此次问题提醒大家土层锚杆不适于周围有建筑物的基坑支护。土层锚杆对土体的影响越大，其作用越明显。而对周围建筑物的影响却是越小越好，它们是矛盾的。
参 考 文 献
[1]建筑地基基础设计规范（GB50007-2002） 北京：中国建筑工业出版社，2002.
[2] 建筑基坑支护技术规程（JGJ126-99） 北京：中国建筑工业出版社，1999.
[3] 建筑地基基础设计规范理解与应用 北京：中国建筑工业出版社，2004.
