緊鄰建（構(gòu)）筑物巖質(zhì)基坑開挖方法研究及工程應(yīng)用

陳 杰

（中水珠江規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司 廣州510610）

0 引言

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市內(nèi)的基坑施工不僅環(huán)境保護(hù)要求高，且工期十分緊迫。地下室基坑開挖時(shí)，經(jīng)常遇到基坑頂部存在建（構(gòu)）筑物的情形，這類基坑開挖過(guò)程中需要特別對(duì)頂部建（構(gòu)）筑物進(jìn)行保護(hù)。對(duì)于松軟土地區(qū)，需要考慮土方開挖卸載導(dǎo)致基坑頂部位移和沉降過(guò)大，進(jìn)而對(duì)已有建（構(gòu)）筑物造成損害；而在硬巖地區(qū)，雖然支護(hù)結(jié)構(gòu)承載的土壓力相對(duì)較小，但基坑開挖過(guò)程中需要爆巖，爆破過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)波對(duì)緊鄰基坑的建（構(gòu)）筑物將產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)重時(shí)危及建（構(gòu)）筑物安全，給人民群眾生命安全造成隱患。研究如何有效防止硬巖開挖過(guò)程中對(duì)緊鄰建（構(gòu)）筑物的影響，具有重要意義。已有學(xué)者對(duì)復(fù)雜環(huán)境下深基坑硬巖開挖方法進(jìn)行了研究，并提出了針對(duì)具體項(xiàng)目的開挖方法［1-5］。賈佳興等人［1］針對(duì)某大型交通樞紐項(xiàng)目，提出采用分期分區(qū)的施工組織方案，結(jié)合精細(xì)化的爆破設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行開挖施工，取得了較好的效果；周詠渠等人［2］通過(guò)對(duì)比6 種硬巖開挖方法，提出了采用旋挖鉆機(jī)鉆孔連通形成臨空面的開挖方式；王靜［3］通過(guò)有限元數(shù)值模擬驗(yàn)證了開挖和支護(hù)方式的合理性；高祥兵等人［4］提出采用分層、試爆的方式，選擇合適的爆破方式和參數(shù)；黃超［5］針對(duì)深基坑中的多支撐體系提出了一種硬巖開挖技術(shù)。在已有研究的基礎(chǔ)上，提出一種基坑頂部有重要建（構(gòu)）筑物的硬巖開挖的方法。已有研究很多都是針對(duì)具體項(xiàng)目制定的方法，且大部分項(xiàng)目均規(guī)模宏大，本文針對(duì)巖質(zhì)基坑開挖提出的方法主要針對(duì)小型項(xiàng)目，具有效果好、速度快的特點(diǎn)。

1 巖質(zhì)基坑開挖方法簡(jiǎn)介

巖質(zhì)基坑開挖時(shí)，由于巖石強(qiáng)度較高，往往需要采取爆破作業(yè)，但其對(duì)周邊環(huán)境影響較大，對(duì)于緊鄰基坑邊存在重要建（構(gòu)）筑物的情形，更是影響巨大。如在巖石爆破之前沿著基坑邊施工一排隔震孔，則爆巖的沖擊波將被隔震孔截?cái)啵瑹o(wú)法傳遞至基坑邊，進(jìn)而不會(huì)對(duì)坑頂建（構(gòu)）筑物造成不利影響。所述隔震孔采用潛孔錘成孔，成孔直徑約150～180 mm，隔震孔凈距可取250 mm 左右，施工過(guò)程中為防止串孔，可采用隔孔施工，也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定是否采用砂土等材料填塞隔震孔。隔震孔可在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工之前先行施工，也可根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)具體情形，支護(hù)結(jié)構(gòu)施工和部分開挖后再行施工。本方法已應(yīng)用于多個(gè)工程實(shí)例，以下介紹2個(gè)相關(guān)工程應(yīng)用案例。

2 工程應(yīng)用

2.1 工程實(shí)例1

廣西某橋承臺(tái)和抗推力結(jié)構(gòu)基坑大開挖深度7.5～8.0 m，河兩側(cè)各形成一基坑，每個(gè)基坑周長(zhǎng)約140 m。由于該新建橋梁施工完成之前交通不能中斷，原橋臺(tái)頂部的行車道路在橋臺(tái)和抗推力基坑施工期間照常運(yùn)行，基坑施工過(guò)程應(yīng)保證過(guò)往車輛行車安全，基坑支護(hù)平面如圖1a所示。該基坑開挖范圍內(nèi)除上部揭露薄層耕土和可塑狀粉質(zhì)粘土外，主要揭露微風(fēng)化石灰?guī)r，巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度超過(guò)20 MPa，如按常規(guī)爆巖方法，必然對(duì)行車道路造成不利影響，嚴(yán)重威脅行車安全。為確保硬巖基坑開挖順利進(jìn)行，在巖體開挖前，先施工φ150@250 隔震孔，阻斷基坑內(nèi)部基坑的沖擊波傳遞途徑，確保巖體開挖施工不對(duì)行車道路造成影響，基坑支護(hù)典型剖面如圖1b所示。

圖1 工程實(shí)例1基坑支護(hù)平面及剖面Fig.1 Engineering Example 1 Plan and Section of Foundation Pit Support

本基坑上部粉質(zhì)粘土層采用土釘墻支護(hù)，下部微風(fēng)化巖體直立開挖，巖體開挖前先施工成孔隔震，確?；觾?nèi)部巖體挖除順利進(jìn)行?，F(xiàn)該基坑已施工完成并回填，施工過(guò)程中行車道路保持通暢未受到影響。

2.2 工程實(shí)例2

廣州某大型建筑基坑項(xiàng)目，周長(zhǎng)約1 600 m，設(shè)3～5 層地下室，基坑開挖深度約10.0～20.0 m。為配合項(xiàng)目不同階段開發(fā)進(jìn)度要求，需對(duì)該項(xiàng)目基坑分期開挖，且項(xiàng)目部分區(qū)域由于地下室開挖深度的不同，存在大量坑中坑支護(hù)。項(xiàng)目先期的高層建筑（設(shè)3 層地下室）已施工完成至地下室底板和承臺(tái)基礎(chǔ)，但臨近區(qū)域（設(shè)4～5 層地下室）尚未開挖，該部分基坑后期開挖時(shí)需對(duì)其頂部已施工完成的承臺(tái)基礎(chǔ)進(jìn)行保護(hù)，基坑平面如圖2a 所示。該部分基坑開挖范圍內(nèi)主要揭露強(qiáng)風(fēng)化～微風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，根據(jù)勘察報(bào)告，微風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為22.7 MPa，如需挖除需要爆巖。而很大一部分開挖土石方揭露為微風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。而基坑頂部的基礎(chǔ)和部分上部結(jié)構(gòu)已施工，土體開挖時(shí)，需對(duì)已施工的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和上部建筑進(jìn)行保護(hù)。剛開始開挖時(shí)，由于沒(méi)考慮沖擊波的不利影響未對(duì)爆巖采取特別處理方式，導(dǎo)致局部坑頂水平和沉降過(guò)大導(dǎo)致頂部已施工底板傾斜，緊急處理并停工后商討措施。后提出沿基坑邊設(shè)置φ150@250 隔震孔后再進(jìn)行巖體開挖，典型剖面如圖2b所示。

圖2 工程實(shí)例2基坑支護(hù)平面及剖面Fig.2 Engineering Example 2 Plan and Section of Foundation Pit Support

施工隔震孔后再爆巖開挖基坑，后續(xù)施工進(jìn)展順利，臨近承臺(tái)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如圖3、圖4 所示，均保持在正常范圍內(nèi)，開挖未對(duì)緊鄰坑頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)基礎(chǔ)造成不利影響。

圖3 承臺(tái)結(jié)構(gòu)頂部豎向位移累計(jì)變化曲線Fig.3 Cumulative Change Curve of Vertical Displacement at the Top of the Cap Structure

圖4 承臺(tái)傾斜累計(jì)變化曲線Fig.4 Curve of Cumulative Change of Cap Inclination

圖3、圖4 為承臺(tái)在爆巖開挖基坑過(guò)程中與基坑開挖完成后的監(jiān)測(cè)值，圖3 為承臺(tái)頂部豎向位移累計(jì)變化曲線，圖4 為承臺(tái)傾斜累計(jì)變化曲線。圖3 中承臺(tái)頂部最大沉降量為6 mm，圖4中承臺(tái)最大傾斜量為2.2 mm，均在正常值的范圍內(nèi)，開挖對(duì)臨近坑頂?shù)某信_(tái)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)未造成不利的影響。巖石在爆破之前沿著基坑周邊施工隔震孔的方法，能夠有效地阻斷沖擊波的傳遞途徑，對(duì)基坑周邊的建筑物起到防護(hù)作用。

3 結(jié)論

針對(duì)頂部緊鄰重要建（構(gòu)）筑物的小型巖質(zhì)基坑，采用爆破法開挖時(shí)爆破過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)波易對(duì)基坑周邊建（構(gòu)）筑物產(chǎn)生不利影響，提出在巖石爆破之前沿著基坑周邊施工隔震孔的方法，該方法能有效阻斷沖擊波傳遞途徑。目前該種方法主要針對(duì)小型項(xiàng)目，一般采用φ150～180 mm，凈距約250 mm 的隔震孔，本文列舉的2 個(gè)工程采用該方法在施工過(guò)程中均取得了良好的效果。

成孔隔震法可根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)情況采用合適的隔震孔直徑和間距，可采用單排或多排，并可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定是否采用砂土等材料填塞隔震孔。該方法已應(yīng)用于類似工程，為相關(guān)工程提供借鑒，可有效解決工程問(wèn)題。