既有建筑物倾斜原因研究

既有建筑物倾斜原因研究

韩帅

北方测盟科技有限公司  辽宁省沈阳市 110027

摘要：现有建筑物倾斜的原因通常涵盖附近建筑物施工、基坑开挖、施工不当或地震等因素。设计方面的因素可能包含挡土墙变形、基坑坑底隆起、土方压实、承载力不足等问题。而非设计因素则可能来源于施工品质问题、施工降水、挡土墙施工等。透过分析这些要素，我们可探讨建筑物倾斜的根本缘故。此外，还需收集现有数据，例如土层状况、地下水位和水压、开挖面积及形状、周围土体堆载状况、开挖前后辅助施工的影响、挡土墙结构施工方式、深度、型态、韧度、完整性、支撑形式、施工方法、拔桩后的回填、土层潜在变形等信息。

   关键词：基础开挖、开挖沉降影响、地质、建筑物倾斜

研究内容涉及分析邻近建筑物施工对其的影响，考虑到地质条件对建筑物的影响，旨在为未来类似建筑物的倾斜情况提供可能性分析，并可作为后续设计、施工人员加固甚至重建的参考依据。

一、研究目的与内容

近年来由于经济快速发展，城镇人口快速向城市转移，城市人口增长快速。居住小区与商业建筑大量兴建，导致建筑物之间的距离越来越近，密度越来越高。因此临近既有建筑物周围进行施工的情况屡见不鲜，然而在基坑向下开挖建设的过程中如果某些施工过程处置不当，常常会导致临近建筑物发生沉降与倾斜。因此本文针对可能造成临近建筑物倾斜的诸多原因进行讨论。

基础工程的开挖，由于要破坏原有的土体平衡，使原本处于稳固状态的原土层发生变形，这也就导致了土壤应力发生了重新的分布，直接导致基坑支护结构外的土体及周边的地表发生位移或沉降。一般造成地表沉降和土体位移的原因有以下几种情况：

（1）土质状况

（2）地下水位及水压

（3）开挖面积及形状

（4）开挖土体周围堆载情况

（5）开挖前后施工影响

（6）支护结构的施工方式

（7）支护结构的完整性

（8）回填土压实情况

地下土体开挖通常会造成周边地表的沉降，导致周边建筑物或道路等公共设施受损，形成严重后果。因此能够准确预估周边地表沉降的大小，并提供对策减少地表沉降，不但可以减少工程纠纷，更可以维护施工品质与效率。

二、既有建筑物倾斜原因探讨

既有建筑物兴建完成后，常常因为临近建筑物施工，基础开挖，地震天灾等因素造成既有建筑物倾斜。因此本章着重讨论既有建筑物倾斜的可能原因。

2.1 兴建大楼导致临近建筑物沉陷原因

兴建大楼导致临近建筑物发生沉陷的可能原因可分为设计因素、非设计因素与其他因素引起。

（1）非设计因素

1.挡土墙管涌

挡土墙施工不良造成漏水、漏沙现象，导致开挖范围内地面下馅。由于挡土墙施工质量不良，应力集中于较脆弱的部位，容易导致挡土墙缺陷产生。或由于挡土墙施工接缝不良，致使缺陷出发生漏水、漏沙现象。引起地面下馅。

2.施工抽水

工程开挖时，若开挖深度低于地下水位，即需要抽水，以保持开挖面干燥，保证基坑施工进行。但是如果挡土墙体止水性不良，贯入深度不足或降水井设置位置不对，会导致开挖区周围的地下水位迅速下降，将会造成开挖区外的地面因为地下水的流失导致沉陷。在抽水的过程中，排水的同时，地下土体中微细颗粒会一同被抽走，也会造成地面下陷现象。

3.挡土墙施工

挡土墙施工时，会破坏周围土体原有的平衡，或者在打桩钻孔时会导致周围的土地变得松软，在挡土墙施工完成后，回填土的压实度不够，容易在地面一下产生空隙，最终会导致周围地面发生沉陷。对于钢管桩作为挡土墙时，在打桩过程中发生的震动也会使周围的土地因为震动发生沉陷。

（2）设计因素

1.挡土墙变形导致的沉陷

深基坑开挖工程常常使用挡土墙来维护临近开挖范围地区的安全。随着土方的挖除，逐步安装支撑系统，但挡土墙仍会伴随产生相应的变形，从而逐步向开挖区内进行移动。挡土墙发生变形，其背后空间，随即会被其周围的土体所填充，从而导致地面下陷。开挖区临近地面因开挖所引起的下陷土壤的体积约等于挡土墙向内位移产生的空间体积。因此，挡土墙变形量与地面下陷量成正比。且在正常施工条件下，地表沉降大部分是由于挡土墙变形引起的。因此，开挖区周围地面的沉陷，可由于挡土墙变形的减小而减小。

2.隆起导致的沉陷

在软弱粘土层中开挖，土方移除后，因解压作用，开挖区内外两侧覆土压力不平衡，挡土墙背侧的土极易产生塑型流动，从挡土墙的下端滑动至开挖面内，造成开挖底面隆起，从而挡土墙背侧土壤产生下陷现象。开挖底面以下塑型土壤隆起量，与开挖深度，开挖面积与形状、黏土层厚度、变形模数、及黏土层上的覆盖土层厚度有关，且一般均随开挖深度增加而增加。

3.沙涌、泉涌引起的沉陷

沙涌、泉涌指的是在挖方地面附近的沙质地层，由挡土墙内外的水压差，因产生向上的压力从而渗透出来，且这种因为水压差所产生的沙涌、泉涌产生的渗透力比沙土的应力还要大，致使一股向上的渗透力将挖方区域下面的沙质土层被水流涌起，导致挖方底部被破坏的现象。换句话说，因地下水压力而导致挖方地面呈沸腾状态涌起沙土现象被称为泉涌或沙涌。

三、倾斜原因评估

3.1 所需资料收集：1）建筑物构造、用途；2）建筑物平面图；3）建筑物结算资料；4）挡土墙设计资料；5）建筑物兴建施工顺序；6）地址勘探资料

3.2 评估程序：

（1）临近建筑物现状调查包括：建筑物构造、裂缝、沉降调查、垂直倾斜、碰撞距离；

（2）监测包括：建筑物垂直度、建筑物倾斜、差异沉降观测、建筑物沉降观测；

（3）临近建筑物施工影响分析包括：挡土墙贯入深度分析、挡土墙位移量分析、沙涌管涌破坏分析、开挖沉降量分析；

（4）建筑物纠偏及稳定分析：建筑物沉降分析、纠偏方法确定、纠偏作业施工方法构想。

四、监测任务设计

3.1建筑物沉降观测

（1）观测目的

沉降观测点主要在观测区域内选择适当基础设置沉降观测点，采取定期观测方式进行水准测量，观测各点位高程变化量，用于判断建筑物本身及邻近建筑物是否发生沉降、隆起的情况，作为判断建筑物结构安全性的依据。（2）观测方法

在基础观测区域附近选定一永久固定基准点(BM)，利用水准仪自固定基准点(BM)开始测量各个观测点的相对高程，并与初始值进行比较，计算其变化量，即可得知各观测点沉降、隆起的情况。

3.2差异沉降观测

（1）观测目的

差异沉降观测主要在需要观测部位设置观测点，采用定期观测的方式进行高程水准测量。记录各点高程变化量，用于判断建筑物本身是否存在持续的差异沉降现象发生。

（2）观测方法

在观测区域附近稳定位置设置永久基准点（BM），利用水准仪从BM点后视开始测量后，在前视各个需要观测的差异沉降点，计算各点位的相对高程，比较个点位与基准点之间的差值，并绘制成高差曲线图，即可知需要观测区域的差异沉降值。

3.3建筑物倾斜观测

（1）观测目的

为了解结建筑物本身某阶段时间内相对倾斜变化情况，在建筑物适当位置设置建筑物倾斜角度传感器，利用精密电子仪器观察建筑物的倾斜度变化量。以判断建筑物是否有持续倾斜量产生。

（2）观测方法

建筑物倾斜角度观测系统主要包含:倾斜角度传感器、铜质底盘、安装架。于适当位置安装倾斜角度传感器后，利用倾角传感器定期测量，比较测量值并与初始值比较，计算其变化量，即可得知各测量点的相对倾斜量。

3.4建筑物垂直度观测

（1）观测目的

为了解建筑物的绝对倾斜量及倾斜方向，在建筑物四角适当位置且通视位置标示量测起始点，用于观察建筑物的位移量与倾倒方向，以判断建筑物及结构物的安全性。

（2）观测方法

应在建筑物底部检测点位置安置水平读数尺等量测器具。在每测站安置仪器投影时，应按正倒镜法测出每对上下检测点标志间的偏移量，再按矢量相加法求得倾斜量和位移方向(倾斜方向)。

结束语：本文章研究内容从邻近建物资料搜集(建物构造、裂缝调查、垂直倾斜、碰撞距离、地质资料)，再对建物进行长期监测(建物垂直量测、建物倾斜计、差异沉陷、建物沉陷观测),邻近建物施工影响分析(贯入深度分析、挡土壁变位量、砂涌破坏检核、开挖沉陷影响分析)及地质条件产生影响，最后对上述评估结果给予建物稳定、补强或纠偏建议，希望能够为将来同类建筑物倾斜情形提供一套完整的评估作业模式，并为设计、施工补强、纠偏甚至重建作为参考。作者简介：韩帅 （1995年-9月） 男（蒙古族） 辽宁人， 助理工程师职称， 大专学历， 主要研究方向或从事的工作：建筑物变形监测等、试验员检测员。