城市地下工程深基坑開挖對臨近建筑物保護措施研究

金秋

（騰達建設集團股份有限公司，上海市201600）

城市地下工程深基坑開挖對臨近建筑物保護措施研究

金秋

（騰達建設集團股份有限公司，上海市201600）

由于城市空間越來越小，城市地下結(jié)構(gòu)的利用空間也越來越小，當城市地下結(jié)構(gòu)近鄰既有建（構(gòu)）筑物時，地下結(jié)構(gòu)在施工過程中與建（構(gòu)）筑物之間將不可避免發(fā)生動態(tài)的相互作用，而這種作用往往導致地表沉降，從而引起臨近建（構(gòu)）筑物沉降甚至變形。如何減少地下結(jié)構(gòu)開挖過程中對建（構(gòu)）筑物的影響將是今后地下結(jié)構(gòu)施工的重點與難點。通過廣中路地道施工實例，重點分析當建（構(gòu)）筑物距離深基坑較近時對該建（構(gòu)）筑物的沉降影響控制，為同類型結(jié)構(gòu)施工提供參考經(jīng)驗。

地下工程；地下連續(xù)墻；槽壁加固；三軸攪拌樁

1　工程概況及難點

廣中路地道位于上海市虹口區(qū)內(nèi)，地道范圍為：西起水電路，東至歐陽路，沿途下穿廣靈一路、廣中支路、中山北一路、西體育會路（東江灣路）、東體育會路等市區(qū)道路，廣中路地道寬9.9 m，開挖深度最深處為10 m。

北地道基坑相鄰建筑物較近的主要為中山北一路至西江灣路間的三幢多層住宅樓，由西向東依次為廣中路郵政支局及其上住宅，廣中路25弄1號、2號住宅樓和廣中路25弄6號、7號住宅樓。其中廣中路25弄1號、2號為5層住宅，6號、7號為6層住宅，均為底框磚混結(jié)構(gòu)，基礎為條形基礎，埋深1.6 m左右，建于20世紀80年代。該建筑物距離廣中路地道基坑最近點距離僅2.7 m，根據(jù)以往施工經(jīng)驗，距離深基坑如此近的建筑物是需要進行拆除的，但由于該幢建筑物拆除費用較高，基于工程成本控制，業(yè)主要求在施工中進行保護。由于該房屋年代久遠，基礎薄弱，已有一定傾斜，對地基沉降變形非常敏感，為該地道基坑風險源最大的地方，需采取各項措施保護其安全。如圖1所示［1］。

圖1　地道與建筑物平面位置圖（單位：mm）

2　控制房屋沉降的設計措施

該地道開挖深度最深處10 m深，基坑寬度11.6 m。根據(jù)以往經(jīng)驗，類似此類深基坑多采用SMW工法樁圍護或者地下連續(xù)墻圍護，采用以上兩種圍護結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點見表1。

表1　兩種圍護結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點對比表

根據(jù)表1可知，采用SMW工法樁圍護，工法樁圍護剛性不夠，圍護變形難以滿足建筑物沉降控制要求。若采用地下連續(xù)墻圍護，地下連續(xù)墻成槽過程中一旦出現(xiàn)槽壁塌方或者地墻接縫處出現(xiàn)滲漏等將會對建筑物造成重大影響。

考慮到該建筑物距離基坑開挖最近處僅有2.4 m，且該段地道為整個地道開挖深度最深的地段，開挖深度為10 m，圍護結(jié)構(gòu)的設計對于周邊環(huán)境的影響至關重要。根據(jù)該工程特點，對于圍護結(jié)構(gòu)的剛度及止水要求均很高。經(jīng)過優(yōu)化認為取長補短，綜合地下連續(xù)墻和三軸攪拌樁優(yōu)缺點，采用復合圍護結(jié)構(gòu)，既能利用地下連續(xù)墻剛度大的優(yōu)點，又能利用攪拌樁土體加固及止水效果好的優(yōu)點。因此設計將圍護結(jié)構(gòu)設計為800 mm厚地下連續(xù)墻，墻深26 m，同時地墻兩側(cè)設置φ650三軸攪拌樁進行槽壁加固，深度22 m，如圖2所示［1］。

圖2　基坑圍護與建筑物平面剖面圖（單位：m）

在基坑支撐體系的設計上，該處基坑坑底靠近建筑物設計了裙邊加固，靠近建筑物外側(cè)基坑抽條加固。為加強基坑支撐體系的整體剛度，第一道支撐采用鋼筋混凝土支撐，支撐水平間距6 m，下設兩道鋼支撐。

3　施工過程中減少房屋沉降的控制措施

（1）地道基坑圍護結(jié)構(gòu)施工中的控制措施

為了減少攪拌加固及地下連續(xù)墻成槽對建筑物的影響，施工過程中先施工外排攪拌樁，待其基本達到加固效果后再施工內(nèi)排攪拌樁，這樣外排攪拌樁既起到了槽壁加固的作用，又對建筑物起到了隔離保護的作用。同時，在攪拌樁施工過程中嚴格控制以下兩點：

a. 減緩噴漿下沉及提升速度，盡量少擾動周邊土體。

b. 對于攪拌樁垂直度是施工控制重點，攪拌樁垂直度應控制在1/400以內(nèi)（規(guī)范規(guī)定為1/200）。

（2）地道基坑開挖過程中的控制措施

a. 在基坑開挖過程中，嚴格按照時空理論控制開挖，隨挖隨撐，抽條開挖，并且隨時復加支撐預應力。

b. 加強監(jiān)測，施工過程中由專業(yè)監(jiān)護單位對建筑物進行不間斷監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果適時調(diào)整各施工參數(shù)（主要是減少基坑開挖支撐時間、加大支撐預加軸力及復加軸力、停止降水等），保證結(jié)構(gòu)及周圍環(huán)境的穩(wěn)定、受控。

c. 基坑開挖完成后，合理調(diào)配結(jié)構(gòu)回筑施工工序及施工投入，爭取在最短時間內(nèi)完成結(jié)構(gòu)回筑并進行回填，盡量減少基坑外露時間。結(jié)構(gòu)回筑過程中按設計要求進行換撐。

采取以上措施后，很好地控制了該房屋沉降，達到了預想沉降控制要求。

4　施工效果分析

施工期間，通過監(jiān)控量測及對其結(jié)果的反饋處理，及時調(diào)整開挖方法及支撐參數(shù)，確保了結(jié)構(gòu)的安全和對周邊環(huán)境的沉降控制。建筑物監(jiān)測點布置如圖3所示。

圖3　監(jiān)測控制點圖

廣中路北地道施工完成后，對施工過程中的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，該居民樓影響情況如下。

（1）槽壁加固階段房屋沉降情況

在槽壁施工期間，攪拌樁施工時該棟建筑變形不是很明顯，房屋呈下沉趨勢，沉降量最大為F45：-4.15 mm，未報警。F45觀測點槽壁加固期間沉降趨勢見圖4。

圖4　F45監(jiān)測控制點沉降趨勢圖（槽壁加固期間）

（2）成槽階段房屋沉降情況

在地墻施工期間，由于地墻沉槽施工，對周邊土體產(chǎn)生了一定的擾動，對應房屋也出現(xiàn)了一定的下降，到地墻施工結(jié)束后，變形最大測點為F45：-15.18 mm。F45觀測點成槽階段沉降趨勢見圖5。

圖5　F45監(jiān)測控制點沉降趨勢圖（成槽階段）

（3）基坑開挖期間房屋沉降情況

在基坑挖土施工期間，由于基坑內(nèi)土方的大量卸載，破壞了基坑內(nèi)外的水土壓力的平衡狀態(tài)，坑外土體的擾動，引起了建筑結(jié)構(gòu)的下沉。由于該建筑距離基坑很近，而且該建筑建成年份較長，基礎薄弱，因此開挖引起的建筑變形也比較明顯，待開挖結(jié)束后，建筑變形趨勢平緩，逐步趨于穩(wěn)定狀態(tài)。開挖階段變形最大測點也為F45測點：-44.27 mm ，但從房屋的整體沉降情況來看，該房屋為整體下沉，各點差異沉降不是很明顯。F45觀測點基坑開挖階段沉降趨勢見圖6。

圖6　F45監(jiān)測控制點沉降趨勢圖（基坑開挖階段）

根據(jù)以上數(shù)據(jù)表明，在圍護施工期間，建筑物呈輕微下降趨勢。在基坑開挖階段，建筑物呈繼續(xù)下沉趨勢，但相較于預想下沉趨勢要小得多。盡管在槽壁加固圍護施工階段，由于土體擾動，建筑物出現(xiàn)了沉降，但避免了基坑開挖階段房屋的劇烈沉降。以上監(jiān)測數(shù)據(jù)表明三軸攪拌樁+地下連續(xù)墻圍護結(jié)構(gòu)保證了基坑開挖和周圍環(huán)境的安全。施工完成后，房屋檢測部門對該房屋進行了檢測，檢測結(jié)論為該房屋結(jié)構(gòu)良好。

5　結(jié)語

廣中路北地道在施工過程中采用地下連續(xù)墻+攪拌樁槽壁加固施工方法，加上后期基坑開挖中的嚴格施工管理，很好地控制了周邊建筑物的沉降，使得原本計劃拆除的居民樓得以完整保護，并且基本上保持了原有狀態(tài)。

在近來上海大規(guī)模的建設中，市區(qū)交通繁忙地段出現(xiàn)越來越多的地下通道或其它地下結(jié)構(gòu)，而地下結(jié)構(gòu)的施工又往往與既有建筑物（尤其是對于年代較久、基礎薄弱的建筑物）臨近，同時由于城市土地的限制，地下結(jié)構(gòu)施工范圍也越來越小。采用適當?shù)膰o結(jié)構(gòu)并配合嚴格的施工控制，完全能夠確保周邊建筑物的安全。根據(jù)廣中路地道施工經(jīng)驗表明，三軸攪拌樁槽壁加固+地下連續(xù)墻圍護對于周邊環(huán)境的沉降控制有較大優(yōu)勢，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益，在上海軟土地區(qū)具有良好的應用前景。

［1］ 同濟大學建筑設計研究院.廣中路地道施工圖［Z］.上海：同濟大學建筑設計研究院，2012.

TU94

B

1009-7716（2015）05-0180-03

2015-01-12

金秋（1979-），男，湖北隨州人，工程師，從事市政地下工程技術工作。