鄰近建筑物深基坑施工技術(shù)解析

韓軍

摘 要：鄰近建筑物進(jìn)行深基坑施工中，保證建筑物及基坑自身安全至關(guān)重要。以太原市軌道交通1號(hào)線工程為基本背景，探討其中鄰近建筑物的車站深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，采用多種措施提高土體剛度，保護(hù)建筑物及基坑安全，通過分析，以期對(duì)相似工程提供施工參考。

關(guān)鍵詞：地鐵工程、鄰近建筑物；深基坑施工；圍護(hù)結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TU463 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2023）02-0016-03

0 引言

當(dāng)前，城市化軌道已經(jīng)成為了重要的交通形式，其中明挖基坑施工形式被廣泛應(yīng)用。城市軌道車站多位于城市繁華地帶，施工空間小，鄰近建筑物多，施工環(huán)境復(fù)雜，在有限空間確保周邊環(huán)境安全的前提下進(jìn)行城市軌道明挖基坑施工是一大難點(diǎn)，在此背景下，有必要對(duì)鄰近建筑物深基坑技術(shù)展開探討[1]。

1 工程概況

本文以太原軌道交通1號(hào)線為背景，重點(diǎn)圍繞西山礦務(wù)局車站這一站點(diǎn)進(jìn)行研究。其為太原軌道交通1號(hào)線西端第一座車站，東西走向布置，車站長度459.92 m，兩端為盾構(gòu)井，車站基坑從西向東寬37.8～21.3 m，開挖深度24.1～15.3 m，地下水位19.0～23.8 m，地層主要為雜填土、碎石層、粉質(zhì)黏土層。車站基坑周圍建筑密集，并且都是老舊小區(qū)居民樓，距離基坑邊線最近處約5.6 m，居民樓為磚混結(jié)構(gòu)，房屋基礎(chǔ)為片石基礎(chǔ)。根據(jù)施工前現(xiàn)場(chǎng)踩勘，許多居民樓存在裂縫等現(xiàn)象，所以在深基坑施工過程中，保證建筑物安全及基坑安全是本車站施工一大重難點(diǎn)，如圖1所示。

2 施工方案

車站主體部分基于明挖順作法展開施工作業(yè)。因車站施工區(qū)域條件限制，車站圍護(hù)樁外不具備另行施工隔離樁條件，車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐+外部懸掛降水的圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式。車站主體西側(cè)小里程盾構(gòu)井圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ1200@1500鉆孔灌注樁+五道支撐以及一道換撐，第一、三道支撐為混凝土支撐，第二、四道以及換撐為鋼支撐。車站小里程標(biāo)準(zhǔn)段圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ1200@1500鉆孔灌注樁+四道支撐，車站標(biāo)準(zhǔn)段圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ1000@1500鉆孔灌注樁+三道支撐，東側(cè)大里程單層段圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ1000@1500鉆孔灌注樁+三道支撐以及一道換撐，局部采用兩道支撐以及一道換撐。在圍護(hù)樁外側(cè)進(jìn)行降水井施工，鄰近建筑物處使用袖閥管注漿加固土體。在各工序施工過程中，嚴(yán)格監(jiān)測(cè)地表沉降及水平位移數(shù)據(jù)，準(zhǔn)備應(yīng)急措施，確保建筑物及基坑安全。

2.1 袖閥管注漿加固

圍護(hù)樁施工完成后，在鄰近建筑物部位基坑段，圍護(hù)樁外側(cè)3 m范圍內(nèi)增加袖閥管注漿加固土體，增加該部分土體強(qiáng)度，提高抗變形能力。袖閥管布置間距1 m×1 m，梅花形布置，注漿漿液采用單液水泥漿。

管材采用鈣塑聚丙烯制造的塑料單向有孔閥管，其內(nèi)壁光滑，接頭有螺扣，端部有斜口，在閥管首尾相接時(shí)接頭部位光滑，注漿芯管在管內(nèi)上下移動(dòng)方便無阻。其外壁有加強(qiáng)筋，用以提高抗折能力[2]。

袖閥管注漿法通過孔內(nèi)封閉泥漿、單向密封閥管、注漿芯管上的上下雙向密封裝置，減小了不同注漿段之間的相互干擾，降低了注漿時(shí)冒漿、串漿的可能性。特殊的注漿孔結(jié)構(gòu)使注漿施工時(shí)，可根據(jù)需要灌注任一注漿段。施工完成后，地面遺留袖閥管管頭，根據(jù)注漿效果可對(duì)注漿效果不好的部位進(jìn)行補(bǔ)充注漿。袖閥管材示意圖如圖2所示。

2.1.1 施工準(zhǔn)備

勘探施工區(qū)域，清理各種障礙物，搭設(shè)作業(yè)平臺(tái)。

2.1.2 定位鉆孔

袖閥管按雙排梅花形布置，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況可適當(dāng)調(diào)整孔位間距，總數(shù)量不變。先施工靠近圍護(hù)樁一側(cè)，再施工靠近建筑物一側(cè)。開鉆前需對(duì)鉆孔的垂直度進(jìn)行檢測(cè)，并在鉆進(jìn)2 m時(shí)對(duì)鉆桿進(jìn)行校正。

2.1.3 制備、灌注套殼料

套殼料采用水泥及泥粉加水?dāng)嚢?，成孔后立即通過鉆桿將套殼料置換孔內(nèi)泥漿，置換出來的泥漿應(yīng)注意清理。

2.1.4 安裝袖閥管

根據(jù)孔深連接袖閥管，采用膠合劑將袖閥管和連接套管粘牢，連接好后放入孔中直至孔底。下放時(shí)盡量保證袖閥管中心與鉆孔中心重合，將注漿管放入袖閥管孔中，注漿管底應(yīng)與袖閥管底平齊，上部高出地面20 cm。

2.1.5 制漿、注漿

配置漿液水泥采用42.5硅酸鹽水泥，水灰比1：1，提前進(jìn)行試配試驗(yàn)。根據(jù)地層情況對(duì)漿液參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，漿液拌制時(shí)間應(yīng)不小于3 min，拌制完成后應(yīng)盡快使用。注漿壓力為0.5～0.8 MPa，注漿時(shí)先采用滲透注漿，效果不佳時(shí)再進(jìn)行壓密注漿。袖閥管注漿鉆孔如圖3所示。

2.1.6 注漿觀測(cè)

注漿時(shí)嚴(yán)格對(duì)地表沉降點(diǎn)及水平位移點(diǎn)監(jiān)測(cè)，防止因注漿導(dǎo)致地面隆起，在實(shí)際注漿中注漿壓力不超過0.5 MPa完成注漿施工。

2.2 降水施工

為增加基坑施工速度，需要盡可能保證基坑無水作業(yè)，需要進(jìn)行降水施工，降水井和圍護(hù)樁同步施工，設(shè)計(jì)采用降水井井徑600 mm，井深34 m，抽水井采用流量為32～40 m3/h、揚(yáng)程不小于40 m的潛水泵，抽水采用自動(dòng)控制系統(tǒng)控制抽水。設(shè)計(jì)排水管主管（集水管）采用Ф400 mm鋼管，支管采用Ф100 mm鋼管，如圖4所示。

2.2.1 施放井位

因施工場(chǎng)地空間有限，對(duì)降水井間距作局部調(diào)整，降水井中心距圍護(hù)樁外皮或隧道結(jié)構(gòu)外皮≥2 m，且確保降水井總數(shù)量不變[3]。

2.2.2 降水井成孔

管井采用反循環(huán)鉆機(jī)成孔。井身結(jié)構(gòu)誤差要求：井徑誤差±20 mm，垂直度誤差≤1%，井深滿足設(shè)計(jì)井深要求。

開鉆時(shí)宜低擋慢速鉆進(jìn)，鉆至護(hù)筒以下1 m后再以正常速度鉆進(jìn)。使用反循環(huán)鉆機(jī)鉆孔，應(yīng)將鉆頭提離孔底20 cm，待泥漿循環(huán)通暢后方可開鉆。在鉆孔過程中應(yīng)保證孔內(nèi)泥漿液面高度與孔口平，嚴(yán)防塌孔。當(dāng)鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，對(duì)孔深、孔徑、孔位和孔形等進(jìn)行檢查。

2.2.3 替漿及下管

鉆孔至設(shè)計(jì)深度以下0.5 m左右，將鉆頭提高0.5 m，然后用清水繼續(xù)反循環(huán)操作替換泥漿，直到泥漿粘度約為20 s為止。

井管采用水泥礫石濾水管，在預(yù)制混凝土管上放置井管。同時(shí)濾水管外側(cè)包纏80目尼龍布，以免當(dāng)管口與井口相差200 mm時(shí)，擠入泥砂淤塞井管。為防止上下節(jié)錯(cuò)位，在下管前將井管依井方向立直。吊放井管垂直，保持在井孔中心。

2.2.4 填濾料

井管就位后立即填入濾料，沿井管外四周均勻連續(xù)填入，洗井后濾料下沉及時(shí)補(bǔ)充濾料，要求實(shí)際填料量不小于95%理論計(jì)算量。

2.2.5 洗井

下管、填料完成后立即進(jìn)行洗井，特殊情況如上路施工，成井-洗井間隔時(shí)間不超過24 h。旋挖鉆施工的降水井，采用下泵試抽洗井，用潛水泵反復(fù)進(jìn)行抽洗，直至水清砂凈，上下含水層水串通，否則改用空壓機(jī)由上而下分段洗井。洗井過程中，觀測(cè)水位及出水量變化情況。

2.2.6 抽水

潛水泵及泵管安裝吊放，置于距井底上1.5～2.0 m處，施工前的超前抽水時(shí)間不少于1個(gè)月。開始抽水時(shí)，因出水量大，為防止排水管網(wǎng)排水能力不足，可以間隔的逐一啟動(dòng)水泵。抽水開始后，逐一檢查單井出水量、出水含砂量。

為防止因抽地下水帶出地層細(xì)顆粒物質(zhì)造成地面沉降，應(yīng)控制抽水含砂量。當(dāng)含砂量過大，可將水泵上提，如含砂量仍然較大，重新洗井。

2.2.7 降水觀測(cè)

降水期除對(duì)地下水動(dòng)態(tài)進(jìn)行觀測(cè)外，還需結(jié)合地表沉降點(diǎn)及水平位移點(diǎn)監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)隨時(shí)調(diào)整抽水時(shí)長。

2.3 基坑開挖

基坑開挖階段遵循的基本原則為“分層、分段、限時(shí)、快封”四個(gè)基本要點(diǎn)，豎向分層與支撐、支護(hù)高度相適配，縱向分段與主體結(jié)構(gòu)施工相配合。嚴(yán)格控制每層的開挖深度不大于設(shè)計(jì)值1 m，杜絕超挖。由于土方開挖分層進(jìn)行，每層開挖深度有限，且下層土方須在上層噴射砼及鋼支撐施工后一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，因此開挖與支護(hù)必須緊湊銜接。

基坑開挖從上到下依次進(jìn)行。在基坑平面內(nèi)分段開挖，每段長度以不大于基坑的寬度為宜。支撐架設(shè)與土方開挖密切配合，在土方挖到支撐設(shè)計(jì)標(biāo)高下0.5m時(shí)及時(shí)架設(shè)鋼支撐，減少無支撐暴露時(shí)間，使開挖、支撐架設(shè)、結(jié)構(gòu)施做等工序銜接緊湊，減少施工空檔期，提高整體基坑的安全性。

開挖過程根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，注意基坑變形情況，并根據(jù)不同的建筑物制定專項(xiàng)監(jiān)測(cè)方案，結(jié)合實(shí)際情況合理增加監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、監(jiān)測(cè)次數(shù)，注意觀察監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化，制定科學(xué)性的應(yīng)急方案，保障整體施工的安全性，必要時(shí)袖閥管加固區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)漿加固。

3 施工實(shí)測(cè)結(jié)果

完成基坑施工后，結(jié)合過程中施工實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移量在15 mm范圍內(nèi)，建筑物沉降值在4 mm范圍內(nèi)，產(chǎn)生的最大水平位移在10 mm范圍內(nèi)。由此可以確定，實(shí)測(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移符合理論計(jì)算的預(yù)測(cè)值。通過本工程的近距離鄰近建筑物的深基坑施工，可以確定：①深基坑離建筑物較近，建筑物穩(wěn)定條件不好且不具備打設(shè)隔離樁條件時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行建筑物及基坑之間的土體加固，提高土體剛度。②降水施工時(shí)因地制宜，盡量減少抽水時(shí)對(duì)土體擾動(dòng)。③基坑開挖后工序銜接緊湊，減少施工空檔期，有效控制變形問題，并且可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)施工變形問題。

4 結(jié)語

本文根據(jù)工程項(xiàng)目分析了鄰近建筑物的深基坑施工技術(shù)，對(duì)于實(shí)際施工起到參考作用，順利實(shí)現(xiàn)施工任務(wù)。

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