超高层基坑降水对周边建筑的影响分析

李小雄

五矿二十三冶建设集团有限公司，湖南 长沙 410000

1 基坑降水概述

随着现代城市建设规模的扩大，高层、超高层建筑数量不断增加，已成为城市建设中的常见项目，而相应的深基坑工程也越来越多，基坑深度不断增加、规模不断扩大。地下水位埋深较浅时，做好基坑降水十分重要，然而由于基坑环境相对复杂，若是盲目降水极易导致周围建筑出现不均匀沉降的问题，甚至出现建筑开裂或破坏情况[1]。因此，基坑开挖与降水对周边环境的影响不容忽视，尤其是随着建筑密集度的增大，如何有效控制基坑降水对周边建筑的影响已成为一个重要问题。

2 基坑降水对周边建筑的影响

（1）降水开始阶段，地面沉降与变形处于快速发展期，土体沉降速率达最大值，存在“瞬时弹性变形”；降水3d以上，地面沉降变形进入稳定期，土体缓慢黏滞变形；降水结束后，地面存在回弹情况，与周边土体补给有关。

（2）不同降水深度下，地面沉降变化趋势基本一致，与降水中心距离越远，地面沉降变形量越小；与降水中心距离越近，地面沉降变形量越大。由此可知，当建筑物与基坑距离较近时，极易受到基坑降水影响，引发整体沉降、不均匀沉降及倾斜等问题；反之，则建筑物受到损害的概率较低。

结合降水引发地面沉降变形的规律与相关施工经验可知，导致周边建筑物损坏的主要原因是地下水体的不断下降，因而合理选择基坑降水方法，降低对周边建筑物的影响十分重要。

3 基坑降水控制措施

为有效减小基坑降水所致的地面变形沉降，减轻对建筑物的损坏，合理制订降水方案十分关键[2]。建议采用以下基坑降水控制措施。

（1）进行基坑降水前，要做好周边环境调查工作，对可能会引起沉降的建筑物做好分析计算工作，落实实时监测，采取合理的支护结构与降水形式。

（2）基坑降水过程中要严格控制降排水，主要工程措施有间歇性降水、止水帷幕以及基坑回灌等。①间歇性降水。其在改善基坑外土体沉降方面有一定效果，但无法显著减小周围土体沉降范围，最大沉降值也未明显降低，有可能加剧对周边建筑物的影响。②止水帷幕。基坑降水时若在周边增设止水帷幕，可有效阻碍坑外水体对坑内的补给，间接控制周边土体变形沉降，降低土体沉降对建筑物的影响，但此方法施工成本相对较高。③基坑回灌。回灌是一种有效的控制建筑物周边土体下沉的方法，相对简便，但要注意合理选择回灌时间与回灌量，在有效控制地面沉降的同时，不至于引起地面隆起。

（3）针对基坑降水施工中可能出现的各种问题，需合理编制应急预案，在最大程度上降低降水带来的不良影响，防止建筑物被严重损坏[3]。

4 工程案例

4.1 工程概况

文章以某基坑工程为例展开分析。该基坑深度为6.5m，长、宽分别为120m、130m。基坑施工采用复合土钉墙支护措施，管井降水方法，降水井深度为13m。场地调查显示，基坑南侧为已建成的4座裙楼，地上4～17层采用框架结构。项目设计采用CFG桩复合地基，基础埋深为3.47m、桩长21.5m。

4.2 基坑降水情况

该项目基坑采用管井降水方案，降水期间发现周边建筑物出现了较大的沉降，因此在降水20d后停止降水，并在基坑周边增设水泥土搅拌桩止水帷幕。停止降水25d后重新降水，降水期间发现周边建筑物依旧存在较大沉降，1个月后停止降水。

4.3 周边建筑物基础沉降观测情况

（1）观测点布置。在周边每栋裙楼各设7个沉降观测点，各沉降观测点具体布置情况如图1所示。

图1 沉降观测点布置情况

（2）沉降数据分析。裙楼基础施工完成后开始进行沉降观测，观测时间为1年，观测次数为31次，通过不同阶段、不同裙楼的沉降观测值分析，可得结果如表1所示。①裙楼基础施工完成后，随着上部结构荷载的增加，沉降持续呈线形增加，结构封顶至第一次降水开始掐尖，基础沉降基本维持稳定。②第一次降水过程中，裙楼基础沉降持续增加。③第一次降水终止后，止水帷幕施工期间，裙楼基础沉降依旧在增加，但是增速骤减。④第二次降水过程中，裙楼基础沉降持续增大，且增速与第一次降水基本相同。⑤与基坑降水井相距越远，建筑物沉降将越小。经综合分析，基坑降水施工对周边建筑物基础沉降产生了较大影响。

表 1 沉降观测成果表 单位：mm

4.4 周边建筑物基础沉降原因分析

该项目基坑降水施工中抽取了大量地下水，基坑周围建筑物地下水位下降，地基有效自重应力增加，以至于地面出现了大面积沉降。建筑物沉降主要由三大部分组成，包括建筑物建成后沉降、降水引起桩端以下土沉降以及桩的沉降。该项目中裙楼采用的是CFG桩，此为刚性桩，可忽略桩的自身压缩量，以S1表示桩间土的沉降，S2为降水引起桩端以下土沉降，S3为桩的沉降。

该建筑物最终沉降为S2+S3，各裙楼沉降值计算与实测值如表2所示。理论和实测值最大相差17%，说明基坑周边建筑物沉降是由降水引起。

表2 各楼中心点沉降值计算表 单位：mm

因此，建议在进行基坑降水前计算建筑物沉降，并做好实时预测，合理布置降水形式、降水井，适当采用回灌井、止水帷幕的方法减小周边土体总沉降、不均匀沉降，最大限度地保证周边建筑物的安全。

5 结束语

综上所述，建筑基坑施工过程中，为降低地下水位，做好基坑降水施工十分关键。然而工程实践中，若是大量的地下水被抽出后，极易导致周边土体下沉，甚至出现周边建筑不均匀沉降、变形、损坏等情况，引发严重后果。因此，进行基坑降水施工前，需合理制订降水方案，做好相关沉降计算工作，并采取一定的措施合理控制周边沉降，切实保障项目的顺利完工。