金秋

（騰達(dá)建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，上海市201600）

城市地下工程深基坑開挖對(duì)臨近建筑物保護(hù)措施研究

金秋

（騰達(dá)建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，上海市201600）

由于城市空間越來越小，城市地下結(jié)構(gòu)的利用空間也越來越小，當(dāng)城市地下結(jié)構(gòu)近鄰既有建（構(gòu)）筑物時(shí)，地下結(jié)構(gòu)在施工過程中與建（構(gòu)）筑物之間將不可避免發(fā)生動(dòng)態(tài)的相互作用，而這種作用往往導(dǎo)致地表沉降，從而引起臨近建（構(gòu)）筑物沉降甚至變形。如何減少地下結(jié)構(gòu)開挖過程中對(duì)建（構(gòu)）筑物的影響將是今后地下結(jié)構(gòu)施工的重點(diǎn)與難點(diǎn)。通過廣中路地道施工實(shí)例，重點(diǎn)分析當(dāng)建（構(gòu)）筑物距離深基坑較近時(shí)對(duì)該建（構(gòu)）筑物的沉降影響控制，為同類型結(jié)構(gòu)施工提供參考經(jīng)驗(yàn)。

地下工程；地下連續(xù)墻；槽壁加固；三軸攪拌樁

1　工程概況及難點(diǎn)

廣中路地道位于上海市虹口區(qū)內(nèi)，地道范圍為：西起水電路，東至歐陽路，沿途下穿廣靈一路、廣中支路、中山北一路、西體育會(huì)路（東江灣路）、東體育會(huì)路等市區(qū)道路，廣中路地道寬9.9 m，開挖深度最深處為10 m。

北地道基坑相鄰建筑物較近的主要為中山北一路至西江灣路間的三幢多層住宅樓，由西向東依次為廣中路郵政支局及其上住宅，廣中路25弄1號(hào)、2號(hào)住宅樓和廣中路25弄6號(hào)、7號(hào)住宅樓。其中廣中路25弄1號(hào)、2號(hào)為5層住宅，6號(hào)、7號(hào)為6層住宅，均為底框磚混結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為條形基礎(chǔ)，埋深1.6 m左右，建于20世紀(jì)80年代。該建筑物距離廣中路地道基坑最近點(diǎn)距離僅2.7 m，根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，距離深基坑如此近的建筑物是需要進(jìn)行拆除的，但由于該幢建筑物拆除費(fèi)用較高，基于工程成本控制，業(yè)主要求在施工中進(jìn)行保護(hù)。由于該房屋年代久遠(yuǎn)，基礎(chǔ)薄弱，已有一定傾斜，對(duì)地基沉降變形非常敏感，為該地道基坑風(fēng)險(xiǎn)源最大的地方，需采取各項(xiàng)措施保護(hù)其安全。如圖1所示［1］。

圖1　地道與建筑物平面位置圖（單位：mm）

2　控制房屋沉降的設(shè)計(jì)措施

該地道開挖深度最深處10 m深，基坑寬度11.6 m。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，類似此類深基坑多采用SMW工法樁圍護(hù)或者地下連續(xù)墻圍護(hù)，采用以上兩種圍護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)見表1。

表1　兩種圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表

根據(jù)表1可知，采用SMW工法樁圍護(hù)，工法樁圍護(hù)剛性不夠，圍護(hù)變形難以滿足建筑物沉降控制要求。若采用地下連續(xù)墻圍護(hù)，地下連續(xù)墻成槽過程中一旦出現(xiàn)槽壁塌方或者地墻接縫處出現(xiàn)滲漏等將會(huì)對(duì)建筑物造成重大影響。

考慮到該建筑物距離基坑開挖最近處僅有2.4 m，且該段地道為整個(gè)地道開挖深度最深的地段，開挖深度為10 m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)于周邊環(huán)境的影響至關(guān)重要。根據(jù)該工程特點(diǎn)，對(duì)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度及止水要求均很高。經(jīng)過優(yōu)化認(rèn)為取長(zhǎng)補(bǔ)短，綜合地下連續(xù)墻和三軸攪拌樁優(yōu)缺點(diǎn)，采用復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)，既能利用地下連續(xù)墻剛度大的優(yōu)點(diǎn)，又能利用攪拌樁土體加固及止水效果好的優(yōu)點(diǎn)。因此設(shè)計(jì)將圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為800 mm厚地下連續(xù)墻，墻深26 m，同時(shí)地墻兩側(cè)設(shè)置φ650三軸攪拌樁進(jìn)行槽壁加固，深度22 m，如圖2所示［1］。

圖2　基坑圍護(hù)與建筑物平面剖面圖（單位：m）

在基坑支撐體系的設(shè)計(jì)上，該處基坑坑底靠近建筑物設(shè)計(jì)了裙邊加固，靠近建筑物外側(cè)基坑抽條加固。為加強(qiáng)基坑支撐體系的整體剛度，第一道支撐采用鋼筋混凝土支撐，支撐水平間距6 m，下設(shè)兩道鋼支撐。

3　施工過程中減少房屋沉降的控制措施

（1）地道基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工中的控制措施

為了減少攪拌加固及地下連續(xù)墻成槽對(duì)建筑物的影響，施工過程中先施工外排攪拌樁，待其基本達(dá)到加固效果后再施工內(nèi)排攪拌樁，這樣外排攪拌樁既起到了槽壁加固的作用，又對(duì)建筑物起到了隔離保護(hù)的作用。同時(shí)，在攪拌樁施工過程中嚴(yán)格控制以下兩點(diǎn)：

a. 減緩噴漿下沉及提升速度，盡量少擾動(dòng)周邊土體。

b. 對(duì)于攪拌樁垂直度是施工控制重點(diǎn)，攪拌樁垂直度應(yīng)控制在1/400以內(nèi)（規(guī)范規(guī)定為1/200）。

（2）地道基坑開挖過程中的控制措施

a. 在基坑開挖過程中，嚴(yán)格按照時(shí)空理論控制開挖，隨挖隨撐，抽條開挖，并且隨時(shí)復(fù)加支撐預(yù)應(yīng)力。

b. 加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，施工過程中由專業(yè)監(jiān)護(hù)單位對(duì)建筑物進(jìn)行不間斷監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果適時(shí)調(diào)整各施工參數(shù)（主要是減少基坑開挖支撐時(shí)間、加大支撐預(yù)加軸力及復(fù)加軸力、停止降水等），保證結(jié)構(gòu)及周圍環(huán)境的穩(wěn)定、受控。

c. 基坑開挖完成后，合理調(diào)配結(jié)構(gòu)回筑施工工序及施工投入，爭(zhēng)取在最短時(shí)間內(nèi)完成結(jié)構(gòu)回筑并進(jìn)行回填，盡量減少基坑外露時(shí)間。結(jié)構(gòu)回筑過程中按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行換撐。

采取以上措施后，很好地控制了該房屋沉降，達(dá)到了預(yù)想沉降控制要求。

4　施工效果分析

施工期間，通過監(jiān)控量測(cè)及對(duì)其結(jié)果的反饋處理，及時(shí)調(diào)整開挖方法及支撐參數(shù)，確保了結(jié)構(gòu)的安全和對(duì)周邊環(huán)境的沉降控制。建筑物監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖3所示。

圖3　監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)圖

廣中路北地道施工完成后，對(duì)施工過程中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，該居民樓影響情況如下。

（1）槽壁加固階段房屋沉降情況

在槽壁施工期間，攪拌樁施工時(shí)該棟建筑變形不是很明顯，房屋呈下沉趨勢(shì)，沉降量最大為F45：-4.15 mm，未報(bào)警。F45觀測(cè)點(diǎn)槽壁加固期間沉降趨勢(shì)見圖4。

圖4　F45監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)沉降趨勢(shì)圖（槽壁加固期間）

（2）成槽階段房屋沉降情況

在地墻施工期間，由于地墻沉槽施工，對(duì)周邊土體產(chǎn)生了一定的擾動(dòng)，對(duì)應(yīng)房屋也出現(xiàn)了一定的下降，到地墻施工結(jié)束后，變形最大測(cè)點(diǎn)為F45：-15.18 mm。F45觀測(cè)點(diǎn)成槽階段沉降趨勢(shì)見圖5。

圖5　F45監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)沉降趨勢(shì)圖（成槽階段）

（3）基坑開挖期間房屋沉降情況

在基坑挖土施工期間，由于基坑內(nèi)土方的大量卸載，破壞了基坑內(nèi)外的水土壓力的平衡狀態(tài)，坑外土體的擾動(dòng)，引起了建筑結(jié)構(gòu)的下沉。由于該建筑距離基坑很近，而且該建筑建成年份較長(zhǎng)，基礎(chǔ)薄弱，因此開挖引起的建筑變形也比較明顯，待開挖結(jié)束后，建筑變形趨勢(shì)平緩，逐步趨于穩(wěn)定狀態(tài)。開挖階段變形最大測(cè)點(diǎn)也為F45測(cè)點(diǎn)：-44.27 mm ，但從房屋的整體沉降情況來看，該房屋為整體下沉，各點(diǎn)差異沉降不是很明顯。F45觀測(cè)點(diǎn)基坑開挖階段沉降趨勢(shì)見圖6。

圖6　F45監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)沉降趨勢(shì)圖（基坑開挖階段）

根據(jù)以上數(shù)據(jù)表明，在圍護(hù)施工期間，建筑物呈輕微下降趨勢(shì)。在基坑開挖階段，建筑物呈繼續(xù)下沉趨勢(shì)，但相較于預(yù)想下沉趨勢(shì)要小得多。盡管在槽壁加固圍護(hù)施工階段，由于土體擾動(dòng)，建筑物出現(xiàn)了沉降，但避免了基坑開挖階段房屋的劇烈沉降。以上監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明三軸攪拌樁+地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)保證了基坑開挖和周圍環(huán)境的安全。施工完成后，房屋檢測(cè)部門對(duì)該房屋進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)論為該房屋結(jié)構(gòu)良好。

5　結(jié)語

廣中路北地道在施工過程中采用地下連續(xù)墻+攪拌樁槽壁加固施工方法，加上后期基坑開挖中的嚴(yán)格施工管理，很好地控制了周邊建筑物的沉降，使得原本計(jì)劃拆除的居民樓得以完整保護(hù)，并且基本上保持了原有狀態(tài)。

在近來上海大規(guī)模的建設(shè)中，市區(qū)交通繁忙地段出現(xiàn)越來越多的地下通道或其它地下結(jié)構(gòu)，而地下結(jié)構(gòu)的施工又往往與既有建筑物（尤其是對(duì)于年代較久、基礎(chǔ)薄弱的建筑物）臨近，同時(shí)由于城市土地的限制，地下結(jié)構(gòu)施工范圍也越來越小。采用適當(dāng)?shù)膰o(hù)結(jié)構(gòu)并配合嚴(yán)格的施工控制，完全能夠確保周邊建筑物的安全。根據(jù)廣中路地道施工經(jīng)驗(yàn)表明，三軸攪拌樁槽壁加固+地下連續(xù)墻圍護(hù)對(duì)于周邊環(huán)境的沉降控制有較大優(yōu)勢(shì)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在上海軟土地區(qū)具有良好的應(yīng)用前景。

［1］ 同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院.廣中路地道施工圖［Z］.上海：同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，2012.

TU94

B

1009-7716（2015）05-0180-03

2015-01-12

金秋（1979-），男，湖北隨州人，工程師，從事市政地下工程技術(shù)工作。