某住宅开挖地下室对结构安全影响评价

某住宅开挖地下室对结构安全影响评价

戴然

安徽省水利部淮委水利科学研究院；安徽省建筑工程质量监督检测站，安徽合肥， 230088

【摘要】由于地下室承担地上结构传来的自重和竖向荷载，并将上部结构荷载传递给与之直接相连的基础，同时地下室要受到地下土体的侧向土压力作用，结构复杂的受力情况，决定了地下室加层的难度不能完全等同于上部结构加层。地下室开挖加层应当选用什么方法，应结合具体的工程实际，以选择适宜的方法。

【关键字】地下室加层、安全影响评价、不利影响

0 序言

既有建筑可通过上部增层，中间插层，开发地下空间来提高土地利用率。许多建筑因为采光或要保留原建筑面貌，不能进行常规的向上增层，适宜向下进行空间拓展。近年来，既有建筑增层改造技术得到较快发展，为了充分利用地下空间，国内外出现了以下几种地下增层的方式：新增局部地下室，一般是在原基础较远处新建，将旧地下室向四周扩建，新建防空洞式地下室，在旧地下室内新建夹层，将原基础回填部分新建为地下室。

1 开挖地下室的影响和方法

若在现有结构形成后再行开挖地下室，要受到原有结构形式、受力情况、基础埋深以及工程地质特点等因素的限制。

从对结构本身的影响角度来看，原结构的自重和荷载已经先施加于基础和地基之上，开挖对地基土体的扰动和基础埋深、性状的改变等，结构的受力状态及构件的支座形式等都会发生变化，尤其是水平荷载对结构产生的倾覆力矩会相应增大，这种不利影响对于高层建筑结构更为明显。

虽然既有建筑开挖地下室加层有各种不利影响，但是其能充分利用地下空间，增加土地使用效率，在房价高昂的城市这种优势更为明显。如果能结合加层改造进行抗震加固，还可以改善结构的受力性能，提高抗震能力。利用深挖地下室结构的补偿性，基础底面处的土自重应力和水压力补偿了由于建筑物自重和荷载长生的基地压力，从而减轻甚至消除地基沉降和地基承载力问题。

由于地下室承担地上结构传来的自重和竖向荷载，并将上部结构荷载传递给与之直接相连的基础，同时地下室要受到地下土体的侧向土压力作用，结构复杂的受力情况，决定了地下室加层的难度不能完全等同于上部结构加层，最大的区别就在于地下室加层的第一关键步骤就是在保证结构安全的前提下，向下拓展所需空间，即安全有效的开挖。地下室开挖加层应当选用什么方法，应结合具体的工程实际，以选择适宜的方法。

地下室加层会引起地基土体的扰动和基础埋深、性状的改变等，使结构的受力状态、嵌固深度及支座形式等都会发生变化。所以对地基基础和主要构件的验算是检验能否加层的重要一环。在设计阶段，需进行地基承载力和变形的验算，基础的承载力验算，以及对主要承重构件的承载力进行验算，若不能满足，则须采取相应的加固措施，提高其承载力。由于结构整体性的关联作用，局部区域的结构变更可能会导致对整体结构受力行为的改变，尤其在地震区，更应关注因结构改造与加固对结构整体抗震性能的影响。结构设计人员在选择改造与加固方案时，应充分重视和利用结构的整体性，立足一点，着眼全局，既解决局部区域或构件的改造与加固，又杜绝由此带来对整体结构受力性能的不利影响，最好能通过调整改造与加固方案协调解决相

邻结构已经存在的问题或缺陷，这样才能做出安全可靠且经济可行的设计。有效的降水措施并非一味地盲目降水，过度降水易导致地基的沉降，所以对于降水的位置有严格的控制，井点降水的漏斗位置须保持在围护结构的底面以上。江苏曾发生过多起因降水技术上的失误，而引起的边坡失稳地面沉降变形，管道错位等问题。故须重视降水设施的质量，必要时设置回灌井点，以保证地基的稳定性。及时而准确的现场监测，能够有效预报和预防重大事故的发生，因此对地下室开挖工程的现场监测是必要的。比较实测值和设计值，可以作为改善支护结构的设计方案和及时预报险情的数据参考。客观反映基坑及周边建筑设施的状态。现场检测的对象不仅仅局限于施工结构自身，还应包括附近的建筑设施等，主要包括：基坑隆起、坑壁变形、坡顶水平位移、基坑周边地面沉降、临近建筑物和管道设施的变形和工作状态变化等^［1］。

2 某住宅开挖地下室的鉴定实例

该住宅为地上2层住宅建筑，建筑面积约504 m²，其中一层267 m²，二层237 m²。于2005年设计，设计使用年限为50年。

结构设计为地上2层异形柱框架结构体系，独立基础，基础设计等级为丙类。抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为7度，建筑场地类别II类，建筑结构安全等级为二级，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度为0.1g。

该建筑共计两户，其中1-7轴为A户，7-13轴户主为B户。B户在装修过程中对该建筑7-13轴进行了地下室开挖。为了解开挖对建筑物安全性的影响，对该住宅进行检测及安全影响评价。

2.1 调查与检测内容

建筑物调查：调查建筑物现状及地下室开挖具体情况；对建筑物外观质量及裂缝进行普查，对开挖空间内主要受力构件进行重点检查，检查其有无明显缺陷。结构布置及构造连接检测：对结构布置进行核查，量测轴网及结构构件截面尺寸，对结构构件的连接构造、支撑系统等的检查等。结构检测：混凝土构件检测，包括梁柱等混凝土抗压强度、钢筋配置等。

2.2 建筑物调查

经现场勘查，该建筑1-7轴区域上部正在重新装修，A-C/9-12一层顶板、D-E/9-13一层顶板、D-E/7-8楼梯在装修过程中被拆除。

经勘查，地下室开挖范围为1/0A-E/7-13轴区域，开挖区域四周超出1/0A轴、E轴、7轴约80cm-100cm不等，超出13轴10cm-15cm。开挖区域顶面楼板拆除。

开挖区域底面已浇筑混凝土垫层。经测量：混凝土垫层顶面距一层梁7-9/2/C底面的垂直距离为2237mm、距一层梁7-9/C底面的垂直距离为2262mm、距一层梁7-9/D底面的垂直距离为2153mm。

现场拆除及开挖区域附图

在建筑物5轴-7轴区域内发现四处粉刷层表面存在裂缝，在将粉刷层剥离后发现墙体、混凝土表面无裂缝。建筑结构未见明显影响结构安全的裂缝等缺陷。

2.3结构布置及构造连接检测

经核查，该工程结构形式与设计图纸相符，结构布置、支撑系统合理。结构间的连接方式正确，构造基本符合现行规范要求，能传递各种侧向作用，工作暂无异常。所检测的结构轴网尺寸符合设计及规范要求，梁柱截面尺符合设计及规范要求。

2.4结构构件混凝土强度及配筋检测

所检测的一层梁构件现龄期混凝土强度推定值均满足设计强度等级C25的要求；所检测的基础柱构件现龄期混凝土强度推定值均满足设计强度等级C25的要求。

所检测框架柱的单侧主筋根数与设计相符；钢筋保护层厚度基本满足设计要求；箍筋间距符合设计及规范要求。

所检测框架梁的梁底最外层主筋根数与设计相符，梁底主筋保护层厚度基本满足设计要求，箍筋间距满足设计及规范要求。

2.5 地下室开挖对建筑物安全的影响

（1）经检测，该建筑主体承重结构施工质量较好，满足设计和验收规范要求。经现场检查，没有发现结构性裂缝存在。经计算，梁柱在原设计荷载情况下承载力满足要求。地下室加层期间由沉降观测结果显示建筑物没有明显沉降，故建筑整体承重结构现处于安全状态，建议继续进行沉降观测3个月。

（2）由于地下室开挖，改变了开挖空间边缘土体的应力状态，可能会导致开挖空间竖向边缘土体下沉、塌方。经查勘局部室外散水有裂缝存在，证明开挖四周土层有轻微下沉现象存在。

（3）开挖地坪回填土，局部新建地下室，将增加使用荷载，改变了结构整体计算模型，地基土对基础约束减弱。

参考文献

［1］张阔.某高层钢筋混凝土结构地下室深挖加层设计及抗震性能分析研究.重庆大学硕士论文，2014．