深基坑對(duì)臨近淺基礎(chǔ)建筑物影響控制

杜亞南 關(guān)子瓊 褚 碩

(中鐵十四局集團(tuán)大盾構(gòu)工程有限公司，江蘇 南京 210000)

1 概述

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市軌道交通迅速發(fā)展。城市軌道建設(shè)多集中于市中心，受地域空間限制，地下車站深基坑對(duì)周邊建筑物影響極大，特別是淺基礎(chǔ)物受影響程度更為嚴(yán)重，如何確?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與周邊淺基礎(chǔ)建筑安全成為一項(xiàng)重要課題[1]。王保豐[2]結(jié)合深基坑工程特性，提出城市基坑朝著“深、大、近、緊、難、險(xiǎn)”方向發(fā)展，且具有臨時(shí)性、區(qū)域性、多學(xué)科性、復(fù)雜性、施工周期長(zhǎng)、事故多發(fā)性等的特點(diǎn)。本文通過對(duì)一工程實(shí)例進(jìn)行研究，對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，結(jié)合施工過程中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，以期為同類施工環(huán)境提供借鑒。

2 工程概況

該車站位于無錫市新區(qū)長(zhǎng)江路與旺莊路交叉口，沿長(zhǎng)江路布置，道路交通繁忙，為地下2層島式車站。車站基坑區(qū)域內(nèi)地質(zhì)水文條件復(fù)雜，存在很大厚度具有低強(qiáng)度和高壓縮性的軟土、粉質(zhì)土體，很難控制地面沉降及鄰近地下管線、構(gòu)筑物的位移，容易引起地面沉降，給臨近地面建筑、構(gòu)筑物、地下管線帶來危害。

車站周邊建筑物眾多，且距離車站主體基坑均較近，均在2倍基坑深度范圍內(nèi)，其中戲江南建筑位于車站西側(cè)，為6層，7層建筑物，屬淺基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深2 m，基礎(chǔ)距離主體基坑10 m。車站場(chǎng)地范圍內(nèi)地面標(biāo)高2.9 m～3.4 m，基坑范圍及兩側(cè)分布有大量市政管線，標(biāo)準(zhǔn)段車站寬度為20.7 m。設(shè)計(jì)要求基坑開挖前，在戲江南娛樂距離主體之間梅花形布置2排直徑159 mm鋼花管對(duì)土體進(jìn)行預(yù)加固，鋼花管長(zhǎng)12 m，其后期注漿量可通過建筑物的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定。戲江南餐飲娛樂現(xiàn)狀如圖1所示。

3 支護(hù)結(jié)構(gòu)形式與設(shè)計(jì)優(yōu)化

通過對(duì)周邊環(huán)境、土質(zhì)條件、基坑深度等條件分析論證，針對(duì)此淺基礎(chǔ)建筑物，本工程采用多重支護(hù)形式，以保障建筑物正常使用。

此處支護(hù)結(jié)構(gòu)原設(shè)計(jì)為地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐與坑外鋼花管。經(jīng)調(diào)查原設(shè)計(jì)鋼花管位置有消防水池，且施工位置位于已開通的市政道路上，部分鋼花管無法進(jìn)行施工，方案變更取消市政道路上的鋼花管施工。為確保基坑安全，控制周邊建筑物變形，對(duì)取消鋼花管處基坑支撐體系進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固。

3.1 地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)

地下連續(xù)墻[3]：地下連續(xù)墻集擋土、截水等作用于一體，其剛度大的特點(diǎn)大大提升了周邊建筑物的安全性。本車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)為地下連續(xù)墻，墻深度26.1 m～30.4 m，標(biāo)準(zhǔn)幅6 m寬，厚度均為800 mm，采用C35水下混凝土、工字鋼接頭。

3.2 內(nèi)支撐設(shè)計(jì)優(yōu)化補(bǔ)強(qiáng)

內(nèi)支撐形式多樣，本工程原設(shè)計(jì)為一道冠梁混凝土支撐、一道800 mm鋼支撐、一道609 mm鋼支撐。為確保該淺基礎(chǔ)建筑物在基坑開挖過程中安全，對(duì)其鄰近范圍基坑內(nèi)支撐進(jìn)行優(yōu)化，采用一道冠梁八角混凝土支撐、一道800 mm鋼支撐、一道609 mm鋼支撐與一道609 mm鋼換撐，均設(shè)有連系梁以加強(qiáng)支撐穩(wěn)定性，確?；影踩?。對(duì)應(yīng)建筑物內(nèi)支撐設(shè)計(jì)優(yōu)化補(bǔ)強(qiáng)圖如圖2所示。

4 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

為保證該建筑物沉降量得到及時(shí)反饋，對(duì)該淺基礎(chǔ)建筑物區(qū)域加密監(jiān)測(cè)，并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)頻次，全面監(jiān)控該區(qū)域沉降情況。本文通過對(duì)該區(qū)域基坑開挖過程中水位、地連墻測(cè)斜、建筑物沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，以期為后續(xù)施工提供參考。

4.1 水位監(jiān)測(cè)

為觀測(cè)基坑開挖坑內(nèi)降水對(duì)該建筑物區(qū)域內(nèi)水位影響，設(shè)置SW23作為水位觀測(cè)點(diǎn)。為保證開挖過程安全順利，提前對(duì)基坑內(nèi)進(jìn)行降水，并隨開挖深度的增加加強(qiáng)坑內(nèi)降水。開挖(6月1日)前一周對(duì)SW23水位觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，至該區(qū)域受影響范圍內(nèi)降水井完全封閉(9月6日)。水位變化如圖3所示。

從圖3中可以看出，戲江南區(qū)域內(nèi)水位波動(dòng)范圍較小，這說明基坑內(nèi)降水并未對(duì)坑外水位造成太大影響，驗(yàn)證了此處地下連續(xù)墻成品質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)，起到了截水作用。基坑開挖造成坑外建筑物沉降報(bào)警多數(shù)是由于坑內(nèi)降水導(dǎo)致坑外水位下降，引起基坑鄰近建筑物沉降過大。結(jié)合本工程實(shí)際情況其水位波動(dòng)是否造成坑外建筑物沉降失控還需要進(jìn)一步與建筑物沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

4.2 地連墻測(cè)斜

為進(jìn)一步分析基坑開挖對(duì)坑外鄰近淺基礎(chǔ)建筑沉降量的影響，我們選取了距離戲江南最近的地連墻測(cè)斜點(diǎn)進(jìn)行分析。

由于地連墻傾斜變形具有不可逆特性，截至受影響區(qū)域底板封閉。此地連墻測(cè)斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)變量如圖4所示。

從圖4中可以看出地連墻深層水平位移最大位置在基坑開挖深度(12.69 m～13.36 m)上方2 m～3 m處，介于基底與第三道鋼支撐之間。其影響墻后土體具體位置可通過進(jìn)一步數(shù)據(jù)模擬與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)照分析。

4.3 建筑物沉降

針對(duì)本次監(jiān)測(cè)建筑物為淺基礎(chǔ)建筑，加大了對(duì)該建筑監(jiān)測(cè)力度，對(duì)該建筑共布設(shè)17個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)每天觀測(cè)，本次分析選取周變化值作為基礎(chǔ)分析值。自基坑開挖到影響范圍內(nèi)基坑底板封閉，共監(jiān)測(cè)93 d。建筑物累計(jì)沉降變化量如圖5所示。

從圖5中可以發(fā)現(xiàn)，該建筑物截至受影響區(qū)域底板封閉其沉降變化量仍處于可控狀態(tài)。建筑物各部位沉降變化趨勢(shì)有所差別，同一時(shí)間各監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降數(shù)據(jù)不同；這主要是由于隨著開挖深度和基坑裸露面積增大，距離基坑不同位置的受土體測(cè)斜滑動(dòng)影響不同。與地連墻深層水平位移土對(duì)照分析，在距離基坑較近的建筑物點(diǎn)位位置有所升高，主要是由于地連墻頂部向坑外水平位移擠壓相臨土體使建筑物位置升高。在封閉建筑物受影響區(qū)域底板后在建筑物沉降最大區(qū)域?yàn)榫嚯x基坑最遠(yuǎn)處即監(jiān)測(cè)點(diǎn)JZ14-6，JZ14-7，JZ14-8，JZ14-9。這與李亞[4]所說墻后土體塊體現(xiàn)象及Terzaghi的研究認(rèn)為復(fù)合支撐結(jié)構(gòu)的基坑地連墻后土體破裂面為對(duì)數(shù)螺旋線型相吻合。通過對(duì)此處沉降值分析，并與水位監(jiān)測(cè)變化圖相對(duì)照，發(fā)現(xiàn)建筑物沉降累計(jì)量變化趨勢(shì)與該區(qū)域水位變化趨勢(shì)十分接近，區(qū)域水位對(duì)該建筑物沉降亦有一定影響，后續(xù)施工采取按需降水措施，控制沉降，確保施工安全。

5 結(jié)語

本文以無錫地鐵某工程為實(shí)例，在基坑開挖過程中，分別對(duì)地墻、降水、建筑物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，驗(yàn)證了地墻傾斜變形、基坑降水變化對(duì)基坑臨近淺基礎(chǔ)建筑物變形存在一定影響。施工中對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化補(bǔ)強(qiáng)，淺基礎(chǔ)建筑物沉降量整體處于安全可控狀態(tài)，確保施工安全，對(duì)類似工程有一定的借鑒意義。