與歷史保護(hù)建筑距離超近的基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)與施工

孫仁達(dá)

上海建工七建集團(tuán)有限公司 上海 200050

隨著社會(huì)的高速發(fā)展，我國大中城市的老城區(qū)迎來了改造及更新開發(fā)的新高潮。在這些老城廂地區(qū)的工程項(xiàng)目中，對(duì)原有歷史風(fēng)貌的保護(hù)要求越來越高，環(huán)境條件也越來越苛刻，給基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和施工帶來更嚴(yán)格的要求。本工程即為上海老城廂地區(qū)眾多再開發(fā)項(xiàng)目中的典型。

1 項(xiàng)目及周邊概況

上海露香園項(xiàng)目基地位于黃浦區(qū)中華路、人民路圍合的老城廂區(qū)域內(nèi)，處于上海城市的發(fā)源地，具有悠久的歷史文脈和深厚的文化底蘊(yùn)，是上海市老城廂歷史風(fēng)貌保護(hù)區(qū)的重要組成部分。該項(xiàng)目建成后，將塑造成一個(gè)將上海傳統(tǒng)歷史文脈與現(xiàn)代高端生活方式有機(jī)結(jié)合的新型城市空間，對(duì)歷史風(fēng)貌區(qū)的城市更新起到示范作用。

本工程露香園B2、B3地塊用地范圍東至青蓮街，西至大方弄，南至方浜中路，北至萬竹街。總用地面積18 672 m2，總建筑面積59 384 m2，為地下2層、地上3～4層的新建住宅。本工程基坑總體呈不規(guī)則多邊形，基坑面積約16 000 m2，周長約615 m，北側(cè)基坑開挖深度為7.95 m，南側(cè)基坑開挖深度為9.55 m。

本工程西側(cè)與北側(cè)共有4幢歷史保護(hù)建筑，屬于歷史風(fēng)貌的保護(hù)范圍，需在施工中進(jìn)行修繕及保護(hù)。

2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)、施工難點(diǎn)

本工程西側(cè)保護(hù)建筑距離基坑邊僅2.8 m，北側(cè)保護(hù)建筑距離基坑邊約4 m，局部最近處距離基坑邊僅2.5 m。

B2地塊西側(cè)及北側(cè)的4幢歷史保護(hù)建筑為民國時(shí)期建造，歷史悠久，工程原始圖紙缺失。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)查看，房屋原為3層磚木結(jié)構(gòu)，縱橫墻承重，平面布置較規(guī)則。房屋承重外墻為磚墻砌筑，內(nèi)隔墻和內(nèi)承重墻為一磚和一磚半磚墻，黏結(jié)材料種類較多，樓板為木格柵地板樓面，屋面采用三角形木屋架。建筑基礎(chǔ)形式為磚砌大放腳基礎(chǔ)，埋深在自然地面以下1.0～1.5 m之間。建筑高度約15 m，由于墻體為磚砌體結(jié)構(gòu)，砌塊和砂漿強(qiáng)度偏低，無圈梁、構(gòu)造柱等構(gòu)造措施，整體性較差，房屋整體存在傾斜，結(jié)構(gòu)上存在一定的裂縫，且緊靠基坑，圍護(hù)施工對(duì)保護(hù)建筑的影響較大。

另外經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，B2地塊西北角發(fā)現(xiàn)一個(gè)17 m×30 m的原有廢棄的地下室，地下室埋深0.5 m，頂板為厚350 mm鋼筋混凝土，外墻為厚450 mm的鋼筋混凝土，底板為厚800 mm的鋼筋混凝土，深度約3.5 m。地下室外墻距離北側(cè)保護(hù)建筑最近為1.5 m。施工時(shí)此地下室需清除，給基坑的支護(hù)設(shè)計(jì)及施工帶來很大的困難（圖1～圖3）。

圖1 基坑與保護(hù)建筑的關(guān)系

圖2 1-1剖面（基坑北側(cè)）

圖3 2-2剖面（基坑西側(cè)）

由于保護(hù)建筑距離基坑邊過近，為了能保證在這超近距離的范圍內(nèi)施工圍護(hù)樁且能保證保護(hù)建筑的安全，圍護(hù)設(shè)計(jì)采用雙排φ850 mm三軸水泥土攪拌樁中間套打φ1 000 mm的鉆孔灌注樁的圍護(hù)形式，支撐采用2道混凝土支撐。

三軸水泥土攪拌樁及鉆孔灌注樁施工時(shí)對(duì)周邊環(huán)境影響較小，2道混凝土支撐能減少基坑施工時(shí)的變形。雙排φ850 mm三軸水泥土攪拌樁中間套打φ1 000 mm的鉆孔灌注樁的圍護(hù)形式的圍護(hù)寬度較小，僅為1.5 m，為圍護(hù)與保護(hù)建筑的近距離施工節(jié)約了寶貴的空間。

在西側(cè)保護(hù)建筑距離基坑邊2.8 m的位置，靠近保護(hù)建筑的三軸水泥土攪拌樁的中心距離保護(hù)建筑1.7 m，基本能滿足三軸機(jī)的最小施工操作面。但是由于三軸機(jī)過大，與保護(hù)建筑超近距離的施工仍存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。

北側(cè)保護(hù)建筑局部最近處距離基坑2.5 m的位置，由于保護(hù)建筑距離三軸水泥土攪拌樁過近，沒有足夠的操作面，故三軸機(jī)無法施工。且西北角有地下障礙物的位置必須要將地下障礙物清除后，才能進(jìn)行三軸水泥土攪拌樁和鉆孔灌注樁的圍護(hù)體系施工。由于地下障礙物范圍較大，埋深較深，且地下障礙物的外墻距離北側(cè)的保護(hù)建筑僅1.5 m，因此在沒有有效保護(hù)措施的情況下，無法將地下障礙物清除。

3 對(duì)策方案的選型

西側(cè)緊靠保護(hù)建筑位置，雖然三軸機(jī)與保護(hù)建筑的距離基本能滿足三軸機(jī)的最小施工操作面的要求，但是由于三軸機(jī)過大，保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)年久失修，故與保護(hù)建筑超近距離的施工仍存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。在這樣的超近距離施工圍護(hù)的環(huán)境下，常規(guī)可以采用MJS工法樁作為止水帷幕。MJS工法通過地內(nèi)壓力監(jiān)測(cè)和強(qiáng)制排漿的手段，對(duì)地內(nèi)壓力進(jìn)行調(diào)控，可以大幅度減少施工對(duì)周邊環(huán)境的擾動(dòng)，比三軸攪拌樁效果更好，且機(jī)械設(shè)備比三軸機(jī)小得多，但是經(jīng)濟(jì)費(fèi)用比三軸攪拌樁要高得多。由于保護(hù)建筑今后需進(jìn)行永久的加固及修繕，因此從經(jīng)濟(jì)效益及安全因素綜合考慮，還是決定采用原設(shè)計(jì)的雙排三軸攪拌樁中間套打灌注樁的圍護(hù)形式，但是在圍護(hù)施工前，需對(duì)保護(hù)建筑的基礎(chǔ)進(jìn)行加固，保護(hù)建筑基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)＋靜壓錨桿樁加固作為今后的永久基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。在施工時(shí)，適當(dāng)減慢三軸攪拌樁的施工速度，減小對(duì)周邊環(huán)境的影響，并加強(qiáng)施工期間對(duì)保護(hù)建筑的監(jiān)測(cè)，保證在與保護(hù)建筑超近距離的三軸攪拌樁施工時(shí)，將對(duì)保護(hù)建筑的影響降至最低（圖4）。

西北側(cè)局部位置圍護(hù)距離保護(hù)建筑過近，三軸攪拌樁無法施工，且緊靠保護(hù)建筑位置有大面積地下障礙物。由于地下障礙物埋深在3.5 m左右，最近距離保護(hù)建筑1.5 m，故無法直接開挖清障。因此按常規(guī)做法，在保護(hù)建筑基礎(chǔ)加固完成后，先在地下障礙物與保護(hù)建筑之間打設(shè)拉森鋼板樁，再進(jìn)行清障及回填，然后拔出拉森鋼板樁，最后進(jìn)行三軸攪拌樁＋鉆孔灌注樁的圍護(hù)體系施工，對(duì)于與保護(hù)建筑距離過近導(dǎo)致三軸機(jī)無法施工的局部區(qū)域可采用MJS工法樁作為止水帷幕。但是在打設(shè)及拔出拉森鋼板樁時(shí)，對(duì)周邊土體擾動(dòng)較大，且地下障礙物位置范圍較大，無法在基坑內(nèi)部對(duì)鋼板樁進(jìn)行有效的支撐，拉森鋼板樁本身的變形也會(huì)較大。雖然保護(hù)建筑基礎(chǔ)在清障前已加固，但是鋼板樁的影響因素太多，在清障時(shí)無法保證保護(hù)建筑的安全。通過對(duì)各項(xiàng)施工技術(shù)的對(duì)比和分析研究，最終此位置的圍護(hù)形式調(diào)整為咬合樁，施工方法為先進(jìn)行保護(hù)建筑的基礎(chǔ)加固，再施工圍護(hù)咬合樁及第1道混凝土支撐及圍檁，養(yǎng)護(hù)完成后進(jìn)行清障。咬合樁既能擋土又能止水，無需外側(cè)的止水帷幕，為基坑與保護(hù)建筑的超近距離施工節(jié)約了圍護(hù)施工的操作空間，使距離保護(hù)建筑最近位置的圍護(hù)施工有了施工操作面；并且咬合樁成孔的全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的鋼套管底部的鈦合金刀刃能切割地下障礙物的鋼筋混凝土，并通過吊車主鉤懸掛的沖抓斗將咬合樁鋼套管內(nèi)的土和地下障礙物的鋼筋混凝土抓至地面，鋼套管在澆筑咬合樁混凝土?xí)r，一邊澆筑一邊拔管，施工時(shí)對(duì)周邊環(huán)境影響較小，并保證了有地下障礙物的區(qū)域也能順利地施工咬合樁。在圍護(hù)樁及第1道支撐全部施工且養(yǎng)護(hù)完成后，在大面積挖土的同時(shí)對(duì)基坑內(nèi)進(jìn)行清障，對(duì)保護(hù)建筑基本無影響。另外，雖然咬合樁單價(jià)比鉆孔灌注樁要高出很多，但是咬合樁無需止水帷幕，而且施工的量不大，因此總造價(jià)提高的不多（圖5）。

圖4 與保護(hù)建筑超近距的三軸水泥土攪拌樁施工

圖5 與保護(hù)建筑超近 距的咬合樁施工

4 工程實(shí)施效果

本工程圍護(hù)施工過程中，為了保證保護(hù)建筑的安全，專門應(yīng)用信息化施工技術(shù)對(duì)周邊環(huán)境情況及保護(hù)建筑的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[1-3]。

由具體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并結(jié)合實(shí)際施工情況分析，保護(hù)建筑靠近基坑圍護(hù)邊的監(jiān)測(cè)點(diǎn)在圍護(hù)施工期間的變化情況可歸納為：在靠近保護(hù)建筑圍護(hù)樁施工期間，北側(cè)保護(hù)建筑靠近咬合樁和三軸水泥土攪拌樁的監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降變化曲線平穩(wěn)，西側(cè)保護(hù)建筑靠近三軸水泥土攪拌樁的監(jiān)測(cè)點(diǎn)有少量沉降（最大14 mm），但累計(jì)變形量未超出報(bào)警值。

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，在與保護(hù)建筑超近距的圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工期間，對(duì)周邊環(huán)境及保護(hù)建筑的影響都在正常范圍以內(nèi)。土方開挖后，圍護(hù)的整體擋土和隔水體系安全可靠。因此圍護(hù)施工對(duì)保護(hù)建筑影響的控制是非常成功的。

5 結(jié)語

隨著我國城市的發(fā)展，城市的老城區(qū)必將會(huì)有更多的深基坑舊改工程，對(duì)原有歷史風(fēng)貌的保護(hù)要求也會(huì)越來越高。在復(fù)雜的城市老城區(qū)環(huán)境中，確保質(zhì)量、安全施工、文明施工已是我們的施工理念。這就要求我們?cè)谑┕ぶ幸匀藶楸荆蛑G色工地方向發(fā)展，將施工對(duì)周邊環(huán)境的影響降至最低。在深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工中，確定正確的施工順序，編制合理的施工組織設(shè)計(jì)，嚴(yán)格管理，并利用新型科技，結(jié)合先進(jìn)的施工技術(shù)，來克服老城區(qū)內(nèi)深基坑圍護(hù)施工的各種難點(diǎn)。

本文介紹的與保護(hù)對(duì)象超近距的圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)，在具體操作實(shí)施過程中，對(duì)保護(hù)對(duì)象的影響較小，在城市更新改造的大環(huán)境下有著廣泛的應(yīng)用空間。