李勇生（上海市建筑科学研究院有限公司，上海 200032）

上海某小我 23～25# 和 26～28# 两幢居民楼建于 20 世纪90 年代初，两幢房屋均为 6 F 住宅建筑，拟在房屋周边建设轨道交通车站，进行深基坑开挖和隧道盾构施工。通过分析软件计算施工导致的周边房屋沉降变形值，结合多年来城市基础设施周边房屋在施工过程中实测沉降变形值结果对房屋沉降变形计算值进行校核，预估相对准确的沉降变形值。根据已有的科研成果，预分析评估房屋在短时间内被迫产生的较大沉降变形作用下结构安全性受到的影响程度，针对房屋和施工提出预先处理建议。

1.1 居民楼基本状况

23～25# 和 26～28# 两幢居民楼均为砖混结构，房屋承重墙体采用烧结标准砖和混合砂浆实砌，有圈梁、无构造柱；
房屋楼面、屋面一般采用 120 mm 厚预应力多孔板，阳台、卫生间和厨房位置采用钢筋混凝土现浇板，阳台采用悬挑板式阳台。房屋采用墙下混凝土条形基础和天然地基，基础埋深 1.6 m；
条形基础底面宽一般为 2.6 m 和 2.9 m。

根据现场调查，两幢居民楼的墙体窗角裂缝、预制板拼接缝、瓷砖开裂、墙面粉刷龟裂和渗水发霉、墙面和板底涂料起壳脱落、阳台封墙与主体承重墙间有接缝、门框与墙接缝脱开等损伤较普遍，个别正在装修的房屋圈梁开洞；
少数阳台窗开启不灵和窗变形，部分南侧阳台板整体向南倾。

根据现场测量，23 ～25# 房屋平均向北倾斜率为2.42‰，平均向东倾斜为 4.70‰；
26～28# 房屋平均向北倾斜率为 3.16‰，平均向东倾斜为 2.02‰。从总体情况来看，两幢居民楼整体向东和向北倾斜，部分角点倾斜率较大。

两幢居民楼存在的主要问题是房屋建造年代较久、结构整体性较差，老化损伤较普遍，两幢居民楼有一定的不均匀沉降、挑板式阳台明显向下变形。

因之前两幢居民楼周边河道桥梁打桩施工以及房屋周边使用环境变差等因素，房屋中的居民对周边轨道交通施工有一定的抵触情绪。

1.2 基坑设计状况及房屋与基坑位置关系

根据基坑设计资料，拟建的车站基坑安全等级为一级，环境保护等级定为一级；
车站南北两端均为端头井，车站全长 208 m，标准段净宽 19.85 m。车站标准段基坑深度约 16.74 m，围护结构选用 800 mm厚地下连续墙，墙长30.5 m，沿基坑深度方向设置五道支撑；
端头井基坑深度约18.74～19.5 m，选用 800 mm 厚地下连续墙，墙深 32 m，沿基坑深度方向设置五道支撑。为减少标准段和端头井基坑开挖阶段围护结构的位移，提高车站底板所处地层的土抗力，坑底下 3 m 采用搅拌桩抽条加固。

拟建车站场地位于吴淞江古河道沉积我，属于滨海平原地貌类型，地势开阔平坦，地面高程 4.28～4.57 m，地基土类型为软弱场地土。

车站东南侧为 23～25# 房屋和 26～28# 房屋，两幢居民楼长边走向总体上和基坑平行，23～25# 房屋距车站基坑南端头井外边线最近距离约为 8.07 m、距北侧 1 号出入口 19.77 m，26～28# 房屋距线路中心线最近距离约为 12.54 m、距车站基坑南端头井外边线最近距离约为 32.5 m，两幢房屋和车站基坑位置关系见图 1。

图1 居民楼和周边基坑总平面示意图

随着城市化进程的加快，地下空间大规模开发利用，基坑变形引起的环境工程问题更加严重。基坑开挖（包括降水等）引起地表变形，而地表变形又会影响临近房屋变形，特别是位于开挖影响我域内的浅基础房屋，模拟估算周边房屋变形情况，为后续房屋受影响预分析和提出处理建议提供参考。

2.1 建模验算

采用专业软件建立模型，土体模型长高尺寸为 162 m×80 m；
房屋为 6 层的砌体结构，层高 2.8 m；
地铁车站基坑宽深尺寸为 22.1 m×16.74 m，详见图 2。

图2 未开挖模型

居民楼基础为混凝土条形基础，房屋距离基坑边 8.07 m，由于小我建筑不规则，按最不利情况考虑，三开间。模型底边固定约束，顶面为自由边界，其余边界皆为法向约束。基坑开挖完成后示意如图 3 所示。

图3 基坑开挖完成后模型

验算模型包括了土体、围护结构、支撑体系、邻近房屋及其基础等结构构件。简化模型各土层物理力学参数根据勘察报告参数取值，采用地下连续墙加五道支撑的围护形式。

3.2 估算结果

（1）基坑开挖完成后土体垂直位移估算结果见图 4，土体垂直位移在靠近居民楼一侧下最大，最大垂直位移为－50.7 mm（下沉）；
坑底土体在大底板浇筑前有局部回弹。

图4 基坑开挖完成后土体垂直位移云图

（2）基坑水平位移估算结果见图 5，墙身水平位移沿地下连续墙呈上小、中大、底部几乎不变形，最大水位位移为 55.8 mm（向基坑方向偏移）。

图5 基坑开挖完成后水平位移云图

（3）基坑周边房屋垂直位移估算结果见图 6，周边房屋垂直位移均向下沉，最大垂直位移发生在基坑 0.5 H～1.0 H（H 为基坑深度）范围内，建筑近端最大垂直位移为－50.7 mm（下沉），建筑远端向下垂直位移为－42.0 mm（下沉）。

图6 基坑开挖完成后建筑垂直位移云图

（4）基坑周边建筑水平位移估算结果见图 7，总体上周边建筑水平位移较小（其影响可忽略不计）。

图7 基坑开挖完成后建筑水平位移云图

3.3 房屋受影响程度预分析

根据估算结果，周边建筑（选取 23～25#房屋）垂直位移均向下沉，最大垂直位移发生在基坑 0.5 H～1.0 H（H为基坑深度）范围内，建筑近端最大向下垂直位移为50.7 mm，建筑远端向下垂直位移为 42.0 mm。地下剪力墙最大水平侧移为 55.8 mm。

根据 DG/TJ08—61—2010《基坑工程技术规范》和相关工程经验，收集了上海地我多栋砖混结构受基坑开挖影响的资料，结果发现当房屋总沉降量为 40 mm 以上时，绝大部分房屋出现了不同程度的损坏。对于一般砖墙承重结构（房屋长高比＜10、有圈梁、天然地基＋条形基础）差异沉降与房屋长度之比达 1/150（针对本检测对象东西向倾斜率达6.67‰），分隔墙及承重墙将产生相当多的裂缝，可能发生结构破坏；
车站基坑位于两幢居民楼西侧，两幢居民楼均向东倾斜（23～25# 房屋向东平均倾斜率为 4.70‰），本次基坑开挖一般情况下不会大幅增加房屋倾斜率（差异沉降），两幢房屋一般不会发生结构性破坏。

根据房屋沉降估算结果、技术规范和相关工程经验，正常施工情况下车站基坑周边房屋不会发生危及房屋结构安全性的破坏；
但房屋沉降会导致墙体开裂或裂缝增大，尤其是门窗角部易开裂，楼屋面预制板易新增拼接缝，部分裂缝会导致屋面和外墙出现渗漏现象；
房屋较大的沉降会使得房屋周边环境尤其是底层使用环境（包括底层排水不畅等）进一步恶化并导致房屋周边地下管线的变形及开裂等影响正常使用的不利状况发生。

23～25# 房屋受双向不均匀沉降影响，房屋一半处于车站基坑范围、一半处于隧道盾构范围，加上房屋北侧可能受到 1 号出入口基坑施工影响；
且房屋结构平面不规则，平面凹角较多；
23～25# 房屋在不均匀沉降下容易出现墙体开裂等问题。

26～28# 房屋离车站基坑较远，但房屋近端处于车站基坑施工影响范围而远端不在影响范围内，不均匀沉降将对全部上部结构变形损伤产生影响，再考虑盾构施工对房屋的影响和结构平面不规则，26～28# 房屋也可能出现一些开裂损伤。

2.3 处理建议和实际效果

(1)在条件许可和大多数居民同意的情况下对两幢房屋（尤其是23～25# 房屋）进行基坑开挖前的地基加固以保护房屋，建议采用锚杆静压桩进行基础托换以避免基坑开挖引起房屋较大的沉降。

(2) 实际预加加施工中，两幢居民楼增加底层外墙采用砂浆钢丝网片加固措施，提高底层墙体的整体性。

(3) 根据施工监测结果，在车站基坑开挖期间两幢居民楼沉降均在 30 mm 以内，房屋在施工期间未发现有引起结构安全的结构性损伤，一般性的损伤可控；
居民在施工过程中反应相对平稳，可能由周边施工引起的社会矛盾得到有效提前化解。

(1) 23～25# 房屋和 26～28# 房屋均为浅基础、距离车站基坑较近且基坑开挖较深，房屋存在一定的结构缺陷，老化损伤普遍，房屋抵抗变性能力差；
两幢房屋可能会产生较大的沉降，尤其是 23～25# 房屋在基坑开挖深度 0.5 倍范围内，其北侧为出入口等不利因素。根据房屋沉降估算结果、技术规范和相关工程经验，房屋较大的沉降会使得房屋产生相当多的裂缝、可能发生结构破坏，并且周边环境会进一步恶化影响房屋的正常使用。建议在条件许可和大多数居民同意的情况下对两幢房屋（尤其是 23～25# 房屋）进行基坑开挖前的地基预加固以保护房屋。

(2) 基坑开挖前了解基坑周边房屋的重要性和结构状况以及潜在的矛盾点，针对有重要历史价值和结构状态差的房屋，过大的变形甚至引起既有房屋倾斜受损，从而导致的经济损失、社会影响非常巨大；
建议针对房屋主动采用合理的预加固处理，在基坑施工前完成受影响房屋的地基基础加固，在基坑施工过程中加强落实监护措施。

(3) 在预估沉降变形值和房屋受施工影响预分析方面，配合政府部门和业主单位立足预防、提前介入的目的，有效缓解日益突出的社会纠纷和矛盾，取得良好的经济和社会效益。

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