緊鄰既有磚混結(jié)構(gòu)住宅的深基坑工程變形控制技術(shù)研究

翁益民

（上海市建設(shè)工程安全質(zhì)量監(jiān)督總站，上海 200032）

1 概述

隨著城市開發(fā)建設(shè)的深入推進，復雜環(huán)境下深基坑施工已成常態(tài)，針對深基坑周邊建筑物及附屬構(gòu)筑物保護已成迫切需求，以往常常通過圍護支撐設(shè)計加強及周邊土體加固相結(jié)合的方式進行高標準設(shè)計施工，此方法雖可有效控制基坑變形，但成本較高，施工工藝較為復雜[1-3]。因此，結(jié)合既有建筑實際損傷情況針對性地保護凸顯價值，深基坑施工變形控制和既有磚混結(jié)構(gòu)住宅糾偏修復相結(jié)合顯得尤為重要。

2 工程概況

2.1 工程建設(shè)概況

復旦大學附屬中山醫(yī)院擴建工程項目總用地面積57294 平方米，工程總建筑面積為106850 平方米，其中地上建筑面積74450 平方米，地下建筑面積為32400 平方米。地上包括一棟醫(yī)療科研綜合樓（20F，建筑高度87.95 米）、一間輔助用房（2F，建筑高度14.1 米）、一個沿街連廊（2F，建筑高度10.2 米）和一個門頭（建筑高度13 米），北側(cè)地下二層至已建好的東院地塊地下兩層有連接通道。地下為3 層地下室，醫(yī)療科研綜合樓采用鉆孔灌注樁筏板基礎(chǔ)，地下室筏板厚度700mm，主樓地下筏板厚度1400mm；輔助用房采用PHC 樁+柱下獨立承臺基礎(chǔ)形式，承臺厚度800mm 和1000mm。

2.2 周邊環(huán)境概況

該項目位于復旦大學附屬中山醫(yī)院本部西院區(qū)南端（圖1），基地南鄰斜土路，東側(cè)鄰近楓林路，西側(cè)為已建好的復旦大學上海醫(yī)學院、尚誼小區(qū)。

圖1 項目地理位置

場地南側(cè)：基坑距離紅線約2m，紅線外為斜土路，為雙向兩車道，寬度約為21m，道路對面為西摩小區(qū)，為磚混結(jié)構(gòu)。

場地北側(cè)：基坑距離紅線大約25～35m，紅線外為中山醫(yī)院主樓區(qū)域。

場地東側(cè)：基坑距離紅線8～13m，紅線外為楓林路，至南向北單向兩車車道，寬度約為15m，道路對面為中山醫(yī)院東院，為框架剪力墻結(jié)構(gòu)。

場地西側(cè)：基坑距離紅線大約6～20m，紅線外為六層磚混結(jié)構(gòu)，尚誼小區(qū)（圖2）。

圖2 既有磚混結(jié)構(gòu)住宅（西側(cè)尚誼小區(qū)）

3 工程特點與難點

3.1 本工程基坑開挖面積達到11713 平方米，周邊延長米440.0 米，普遍區(qū)域基坑開挖深度15.65～16.35m；局部落深坑區(qū)域高差0.8m～3.45m。場地周邊管線情況較為復雜，場地南側(cè)斜土路內(nèi)距地庫范圍線約11.1～30.1m內(nèi)有信息、合流、配水、煤氣等管線；場地東側(cè)楓林路內(nèi)距地庫范圍線約12.6～34.1m內(nèi)有供電、煤氣、雨水、信息、配水等管線。

3.2 新建基坑與西側(cè)復旦大學上海醫(yī)學院相距約39.4米、與西側(cè)低層住宅最近相距約11.6m，與東側(cè)為楓林路相距最近約16m，與北側(cè)待拆8 號樓相距約9.3m，與南側(cè)為斜土路低層住宅相距約34m。本項目結(jié)構(gòu)體量大、結(jié)構(gòu)復雜，混凝土標號多、強度大，地理位置的特殊性，環(huán)境安全級別高，基坑安全等級為一級，環(huán)境保護等級為西側(cè)一級，其余三側(cè)為二級，施工中極有可能面對擾民與民擾的問題，尤其西側(cè)尚誼小區(qū)住宅，為重點保護對象和研究對象。

4 深基坑變形控制技術(shù)

4.1 既有磚混結(jié)構(gòu)住宅糾偏修復

4.1.1 既有磚混住宅結(jié)構(gòu)概況。工程西側(cè)3 幢居民樓房屋：斜土路1855 弄1 號～3 號、4 號、5 號三幢居民住宅樓，均為七層磚混結(jié)構(gòu)，建于二十世紀九十年代，基礎(chǔ)采用條形基礎(chǔ)形式，房屋原有沉降均已基本穩(wěn)定，房屋在深基坑施工前已出現(xiàn)一定裝飾裝修開裂、面磚開裂、室內(nèi)外地坪開裂、外墻窗角細縫等損壞現(xiàn)象，房屋主體結(jié)構(gòu)整體性及抗變形能力均一般。施工過程中特別是基坑開挖會引起周邊土體擾動變形，對被檢測房屋會產(chǎn)生一定的附加沉降變形，部分房屋目前存在一定的傾斜變形（圖3）：1855 弄1～3 號房屋向東（向基坑方向）傾斜，最大傾斜率為向東4.0‰；1855 弄4 號、5 號房屋東西向整體向西傾斜，最大傾斜率為向西（北向基坑方向）5.1‰，故施工過程中均應(yīng)當對測點傾斜率超過4‰的房屋重點監(jiān)測。

圖3 1885 弄三棟房屋傾斜初始情況

4.1.2 糾偏修復思路。考慮到項目工期及經(jīng)濟成本，傳統(tǒng)的房屋糾偏方式（壓樁掏土糾偏法、頂升糾偏法、堆載法等）不適用于斜土路1855 弄1 號～3 號、4 號、5 號三幢居民住宅樓，可結(jié)合新建深基坑圍護設(shè)計、土體開挖、地下結(jié)構(gòu)回筑等階段控制土體擾動變形，進而精準控制房屋附加變形，從而實現(xiàn)新建項目施工與房屋糾偏相結(jié)合。

4.2 圍護支撐設(shè)計要點

本工程基坑采用順作法，圍護結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻+三道鋼筋混凝土水平支撐的圍護體系。周邊圍護體系：基坑圍護選用800mm厚地下連續(xù)墻。西側(cè)臨近居民樓區(qū)域增設(shè)?600@800 鉆孔灌注樁?650@450 三軸攪拌樁止水帷幕做隔離，并預留注漿管，以減少基坑開挖對環(huán)境的影響。內(nèi)支撐體系：考慮到基坑周邊環(huán)境特點和開挖深度，內(nèi)支撐采用“對撐+局部角撐”的布置形式，設(shè)置三道鋼筋混凝土水平內(nèi)支撐。首道支撐砼設(shè)計強度C30，第二、三道支撐砼設(shè)計強度C40。本工程地下一層與地下二層樓板缺失處換撐以及西側(cè)坡道換撐為鋼支撐，采用為?609×16 鋼管。采用自動軸壓伺服系統(tǒng)作為鋼支撐。第一、二道鋼支撐預加軸力為7000KN、12500KN。

坑內(nèi)加固體系：基坑周邊跨中區(qū)域和局部落深坑區(qū)域土體加固采用三軸水泥土攪拌樁（?850@600）形式，攪拌樁水泥摻量為20%。部分深坑采用?800@600 高壓旋噴樁（水泥摻量25%）加固。

降水設(shè)計：本工程按照“按需、分階”的降水原則，采用真空深井（疏干井）降水，基坑內(nèi)共布置60 口疏干井和4 口坑內(nèi)潛水觀測兼?zhèn)溆镁?，井點深度22m。

4.3 深基坑施工變形控制

4.3.1 基坑開挖?；用娣e約11713m2，周邊延長米440.0 米。普遍區(qū)域基坑開挖深度15.65m～16.35m；局部落深坑區(qū)域高差0.8m～ 3.45m。根據(jù)工期節(jié)點要求制訂相應(yīng)的施工流程安排，并結(jié)合基坑圍護圖紙，安排挖土流程，每個施工段中各個區(qū)相對獨立，各區(qū)域的土方開挖均按正常施工程序進行施工。土方采用盆式開挖，總原則是“分區(qū)、分層、分段、限時、對稱、均衡”，第一層土分3 個區(qū)大面開挖，盡快形式第一道支撐；第二、三層土共分為6 個區(qū)，土體開挖順序依次為：2-1 區(qū)→2-2-1 區(qū)+2-2-2 區(qū)→2-3-1 區(qū)+2-3-2 區(qū)→2-4-1 區(qū)+2-4-2 區(qū)→2-5-1 區(qū)+2-5-2 區(qū)→2-6-1 區(qū)+2-6-2 區(qū)，采用盆式，均衡、對稱開挖；第四層土根據(jù)施工后澆帶劃分，分為5 個區(qū)，均衡、對稱開挖。所有區(qū)域土方開挖面高差應(yīng)控制在2.5～3.0 米內(nèi)，按1：1.5 左右放坡，坑底留200～300。同時嚴格遵循“分層、分塊、盡早形成支撐或底板”的原則，最大程度減少基坑在無支撐情況下的裸露時間，有利于基坑變形控制?？紤]到西側(cè)三棟磚混結(jié)構(gòu)住宅初始變形不同，斜土路1885 弄4、5 號樓鄰近區(qū)域土方可先行開挖，相較其他分坑區(qū)域暴露時間略有增加，該區(qū)域土體應(yīng)力釋放時間增長，將使1885 弄4、5 號房屋向西傾斜逐漸減小，進而糾偏修復房屋；而斜土路1885 弄1～3 號房屋鄰近區(qū)域土方最后開挖，開挖后將快速完成最后支撐施工，支撐形成整體受力，相較其他區(qū)域暴露時間大大縮短，將最大程度控制1885 弄1～3 號房屋向東傾斜擴大，有利于既有磚混結(jié)構(gòu)住宅保護。

4.3.2 換撐及拆撐措施。支撐、棧橋拆除遵循“先換撐、后拆撐”的原則（圖4），采用靜力切割方式，結(jié)合西側(cè)既有房屋傾斜情況確定分區(qū)拆除順序為1 區(qū)→2 區(qū)→3 區(qū)→4 區(qū)→5區(qū)→6 區(qū)→7 區(qū)。

圖4 支撐拆除分區(qū)圖

換撐施工措施：①南側(cè)地下二層、三層轉(zhuǎn)換區(qū)域采用混凝土暗梁傳力至地下連續(xù)墻邊。②地下室底板后澆帶處設(shè)置型鋼換撐，型鋼為H400X400X13X21，底板后澆帶換撐間距為4m；地下一層、二層樓板或夾層板、地下室頂板后澆帶設(shè)置工字鋼換撐，換撐間距同結(jié)構(gòu)梁（在結(jié)構(gòu)梁位置設(shè)置），主梁位置設(shè)置2 根工字鋼32a，次梁位置設(shè)置1 根工字鋼32a。③后澆帶內(nèi)需采用工字鋼和型鋼連接換撐，工字鋼、型鋼通過封頭板與樓板連接，并錨入樓板300，工字鋼、型鋼與封頭板連接處均滿焊，hf不小于8mm。并確保工字鋼與樓板連接緊密。④汽車坡道樓板缺失區(qū)域需設(shè)置鋼換撐，支撐采用?609x16 鋼管。⑤鋼材采用Q235b，焊條采用E43型。③地下室底板換撐帶施工完成后方可拆除第三道支撐；地下二層樓板換撐完成后，方可拆除第二道支撐；地下一層樓板傳力帶完成后，方可拆除第一道支撐?；炷翐Q撐板施工與中樓板一道施工，施工工藝同樓板施工。

4.4 既有房屋實時變形監(jiān)測

4.4.1 周邊建筑物監(jiān)測點布置。測點編號：基坑周邊房屋沉降監(jiān)測點編號F。

設(shè)置目的：觀測基坑開挖過程中周邊房屋和圍墻的垂直位移及傾斜情況，掌握該區(qū)域土體的穩(wěn)定性，了解基坑施工對周邊建（構(gòu)）筑物的影響。

測點布設(shè)：在房屋基礎(chǔ)類型、埋深和荷載有明顯不同處及相應(yīng)沉降縫、伸縮縫、新老建（構(gòu)）筑物連接處的兩側(cè)布置監(jiān)測點；建（構(gòu)）筑物的角點、中點布置監(jiān)測點，監(jiān)測點距離小于20m，圓形、多邊形的建（構(gòu)）筑物沿縱橫軸線對稱布置。

測點埋設(shè)：建（構(gòu)）筑物沉降可使用建筑物原有的永久沉降監(jiān)測標；若無，則在房腳適當位置埋設(shè)“L”型鋼筋或采用大射釘直接植入其內(nèi)。

使用材料：鋼筋/永久沉降監(jiān)測標/大射釘。

傾斜測量方法：采用全站儀和建筑工程質(zhì)量檢測器對被檢的房屋外墻棱線進行測量，并進一步結(jié)合沉降差值復核傾斜測量結(jié)果。

4.4.2 變形監(jiān)測結(jié)果分析?，F(xiàn)場施工進度：2019.12.9～2020.3.19，樁基圍護施工；2020.3.20～2020.7.21，土方開挖， 支撐棧橋及墊層底板施工；2020.7.22～2020.12.15，拆撐、地下結(jié)構(gòu)回筑至±0.00。通過設(shè)計及精細化基坑施工管理，斜土路1885 弄1～3 號房屋沉降監(jiān)測點F121～F130 累計沉降值約為12～21mm，斜土路1885 弄4、5 號房屋沉降監(jiān)測點F106～F120 累計沉降值在35～72mm。重點保護的三棟房屋傾斜狀況變化如圖5～7 所示，雖經(jīng)歷鄰近深基坑施工全過程，斜土路1885 弄1～3 號樓棟向東傾斜值增加（0.14‰～0.17‰）較少，深基坑施工未造成該棟房屋變形擴大。而斜土路1885 弄4、5 號兩樓棟向西傾斜值逐漸減小，傾斜值減小約0.83‰～1.3‰，既有磚混結(jié)構(gòu)因深基坑施工而糾偏修復，房屋自身原有裂縫逐漸愈合。

圖5 1～3 號樓傾斜變形情況（房屋整體向東傾斜）

圖6 4 號樓傾斜變形情況（房屋整體向西傾斜）

圖7 5 號樓傾斜變形情況（房屋整體向西傾斜）

F

5 結(jié)論

以往深基坑施工往往對周圍環(huán)境造成不利影響，通過設(shè)計及施工手段僅能最大程度降低不利影響。通過本工程實踐證明，采用深基坑工程變形控制技術(shù)因地制宜制定設(shè)計施工方案，合理控制土方開挖暴露時間及對撐形成時間，可“化不利為有利”進行周邊房屋糾偏修復，創(chuàng)造良好的社會價值和經(jīng)濟價值，為類似工程提供一種新的解決思路。