结论前置：同一宅基地拆迁时，若家庭成员有3户但只与其中一个户主签订了协议，该协议的效力需分情况讨论，不一定完全有效或无效。
详细分析：
协议主体与宅基地使用权的关系：
- 宅基地使用权通常是以“户”为单位进行分配的，即一户一宅。若该宅基地上确实存在三户独立的使用权（例如，因分家等原因已形成独立户头），则每户均对宅基地享有相应的权益。
- 在这种情况下，仅与其中一户签订拆迁协议，可能无法全面覆盖其他两户的权益。其他两户若未明确表示放弃或转让其权益，则该协议可能因未征得其同意而部分无效或存在争议。
协议内容的合法性与公平性：
- 拆迁协议的内容必须合法，且应体现公平原则。若协议中仅考虑了签订户主的利益，而忽视了其他两户的合法权益（如补偿标准、安置方案等），则该协议可能因显失公平而被撤销或变更。
- 此外，若协议中存在欺诈、胁迫等情形，其他两户也有权主张协议无效。
实际履行与后续纠纷：
- 即使协议已签订，若其他两户对协议内容提出异议，并拒绝履行或要求重新协商，则可能引发纠纷。此时，需通过法律途径解决争议，如诉讼或仲裁。
- 在纠纷解决过程中，法院或仲裁机构会综合考虑宅基地使用权归属、协议内容合法性、公平性以及各方实际损失等因素，作出公正裁决。
法律建议：
- 对于已签订协议的户主：若其他两户对协议提出异议，建议主动与他们沟通协商，寻求共识。若协商无果，可考虑通过法律途径解决争议，但需做好充分准备，包括收集证据、咨询专业律师等。
- 对于未签订协议的两户：若认为原协议侵犯了自身权益，可及时向相关部门（如拆迁办、村委会等）反映情况，并要求重新协商或参与签订补充协议。若协商不成，同样可通过法律途径维护自身权益。
- 在签订协议前：建议所有相关户主共同参与协商，确保协议内容全面、合法且公平。必要时，可聘请专业律师进行法律审查，以降低法律风险。
可能法律后果：
- 若协议被认定无效或部分无效，则需重新协商签订新协议或通过法律途径解决争议。
- 若因协议问题引发诉讼或仲裁，则可能涉及诉讼费、律师费等额外费用支出，并可能影响拆迁进度和各方利益。
总之，同一宅基地拆迁时，仅与其中一个户主签订协议并不一定完全有效。在签订协议前，应充分考虑各方权益和法律规定，确保协议内容合法、公平且全面。若遇到问题，可直接向我咨询，我会根据具体情况提供专业法律建议。