地鐵車站深基坑近距離建筑物保護施工技術(shù)及措施

汲廣坤

(中鐵隧道集團深圳地鐵3153標項目部，廣東深圳 518028)

0 引言

隨著我國各大城市地鐵建設(shè)的迅速擴張，地鐵建設(shè)最為迫切的就是地面交通更為擁擠的老城區(qū)，老城區(qū)建筑物老舊且密集，在地鐵施工中經(jīng)常遇到地鐵車站距離既有的建筑物非常近的情況;因此，地鐵車站深基坑施工中保證周邊近距離建構(gòu)筑安全和有效控制建筑物基礎(chǔ)沉降、變形十分重要。目前，國內(nèi)對隧道上方建筑物保護的研究及著作較多，但對深基坑周邊鄰近建筑物保護的研究較少，并且深基坑周邊建筑物基礎(chǔ)形式、建筑物基礎(chǔ)所處地質(zhì)條件等各不相同。文獻［1－2］對立交隧道穿越民房的施工技術(shù)進行研究和總結(jié)，通過加強超前支護及對初期支護徑向注漿等措施控制隧道變形從而將建筑物變形控制在可靠范圍內(nèi)。本工程實施前，根據(jù)文獻［3－5］制定了注漿加固等一系列方案進行比選論證最終確定了實施方案，本文重點對深圳地鐵3號線華新站基坑施工期間其周邊鄰近建筑物交通銀行大廈的保護措施進行總結(jié)。

1 工程概況

1.1 工程簡介

深圳地鐵3號線西延段3153標華新站車站為地下2層雙島站臺車站，車站全長635 m，標準段寬32.7 m，圍護結(jié)構(gòu)為800 mm地下連續(xù)墻，地下連續(xù)墻平均深度為23 m。采用明挖順作法施工，基坑開挖深度為17 m，設(shè)3道鋼支撐。

華新站周邊鄰近建筑物自東向西依次是圣廷苑酒店、交通銀行大廈、華新小區(qū)30號樓。車站周邊建筑物衛(wèi)星圖如圖1所示。

1.2 工程、水文地質(zhì)

屬沖擊平原地貌，上覆第四系全新人工填土，上更新沖洪積、黏性土，下伏基巖為燕山期花崗巖;地下水以空隙潛水為主，基巖裂隙水含量甚微?；鶐r埋深25～47 m，全風化帶厚2～9 m，強風化帶厚10～19 m，中等風化、微風化埋深較深。地下水埋深0.7～8.8 m，以孔隙潛水為主，局部地段微承壓。主要由大氣降水補給。水量較豐富。

自上而下依次為〈1－1〉素填土、〈3－2〉粉細砂或者〈3－3〉中粗砂、〈3－6〉粉質(zhì)黏土、〈6－1〉礫(砂)質(zhì)黏性土、〈12－1〉全風化花崗巖、〈12－2〉強風化花崗巖，砂(礫)質(zhì)黏性土及全、強風化花崗巖遇水軟化。結(jié)合本工程地質(zhì)斷面，劃分巖土層。車站北側(cè)地質(zhì)縱斷面圖如圖2所示。

1.3 交行大廈建筑物現(xiàn)狀

交行大廈竣工于1989年，地面以上6層，結(jié)構(gòu)整體寬23 m，長85 m，與華新站基坑基本平行，基礎(chǔ)為條型基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底面埋深2～3 m，持力層為礫質(zhì)黏土。交行大廈北側(cè)結(jié)構(gòu)墻、柱距離華新站圍護結(jié)構(gòu)約4 m，其二樓陽臺距華新站圍護結(jié)構(gòu)不足1.5 m，其門前臺階距離華新站圍護結(jié)構(gòu)2.5 m。交通銀行大廈正面照片見圖3。

該建筑基礎(chǔ)薄弱，進場初期由于原地面高差進行場地平整刷坡時，交行大廈墻體、頂板出現(xiàn)裂縫并在下雨時產(chǎn)生滲漏水，對邊坡進行了注漿加固處理。

后期按照既定的連續(xù)墻專項施工方案進行圍護結(jié)構(gòu)施工時，交行大廈再次出現(xiàn)較大裂縫及滲漏水，針對上述情況對該段連續(xù)墻重新分幅，縮短每幅連續(xù)墻施工長度，該段圍護結(jié)構(gòu)完成時交行大廈裂縫日趨穩(wěn)定。

圖3 交通銀行大廈正面照片F(xiàn)ig.3 Bank of Communications Mansion

2 交行大廈沉降控制措施

為了有效地抑制建筑物的沉降，同時保證現(xiàn)場的正常施工，交行大廈對應(yīng)段基坑施工從基坑內(nèi)土方開挖、鋼支撐架設(shè)及基坑外建筑物基礎(chǔ)加固2方面采取措施。

2.1 基坑內(nèi)措施

2.1.1 加強基坑內(nèi)及周邊監(jiān)測，調(diào)整支護參數(shù)

每日對地下連續(xù)墻墻體水平位移情況、周邊建筑物及地表沉降情況、樁頂水平位移及沉降情況、周邊水位變化情況進行監(jiān)測。對鋼支撐支護參數(shù)進行調(diào)整，調(diào)整后支護參數(shù)見表1。

表1 鋼支撐軸力調(diào)整表Table 1 Axial force adjustment of steel support

后期施工時根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)反映的情況，對交行大廈對應(yīng)段鋼支撐進行加密，水平方向由設(shè)計鋼支撐間距3 m調(diào)整為2.5 m;豎直方向由原設(shè)計的3道支撐增設(shè)到4道支撐。為了保證連續(xù)墻均勻受力，建議該段鋼支撐增設(shè)鋼圍囹;為了防止鋼支撐受力產(chǎn)生彎曲變形過大，在支撐與中間立柱樁之間連系梁交叉處U形扣改用角鋼對鋼支撐進行固定。鋼支撐調(diào)整后標高變化見表2。

2.1.2 嚴格控制開挖長度并及時支護

土方開挖嚴格遵循“先支后挖、隨挖隨支”的原則，向前推進時按照水平分段、豎向分層、預留反壓土體、控制撿底長度，底板施工及時跟進，增設(shè)環(huán)向施工縫每塊底板長度由20 m調(diào)整為12 m，減少基底暴露時間。

2.1.3 土方開挖方式

在交行大廈段土方開挖時，由原來的拉中槽、兩側(cè)留反壓土體的開挖方式改為南側(cè)拉槽，留北側(cè)反壓土體的方式挖土。

表2 鋼支撐標高調(diào)整表Table 2 Elevation adjustment of steel support

2.2 基坑外措施

2.2.1 基坑與交行大廈結(jié)構(gòu)之間設(shè)置回灌井點

基坑開挖過程中受井點降水的影響，地下水位呈漏斗狀下降，造成土體中間空隙水不斷減少，土層原來的受力平衡遭到破壞，使土層中黏性土產(chǎn)生固結(jié)而造成壓縮，上述過程反映到地層表面就會使地面產(chǎn)生裂縫及沉降。由于降水引起建筑物基礎(chǔ)產(chǎn)生差異沉降，給建筑物結(jié)構(gòu)安全造成嚴重的安全隱患。故在基坑內(nèi)采用井點降水的同時在基坑與交行大廈結(jié)構(gòu)之間設(shè)置回灌井點?；毓嗨谕翆又行纬梢粋€與降水井點相反的倒向的升水漏斗，通過井點回灌向土層中灌入足夠的水來補償交行大廈下流失的地下水，使地下水位保持不變，維持土層壓力處于動態(tài)平衡狀態(tài)。

2.2.2 基坑與交行主體結(jié)構(gòu)之間進行預注漿加固

交通銀行大廈條型基礎(chǔ)對水土損失反應(yīng)極為敏感，為減少基坑土方開挖時引起建筑物基礎(chǔ)失水，造成建筑物不均勻沉降、開裂，危及房屋安全，對建筑物與基坑間土體進行加固止水，最大程度地減少基坑土方開挖期間土體向基坑內(nèi)側(cè)向位移。靜壓注漿同時起到止水帷幕作用，可減少基坑內(nèi)降水引起的鄰近建筑物地下水損失。

交通銀行大廈地基加固處理采用土體止水加固，采用3排φ550@450 mm袖閥管雙液注漿成止水帷幕。注漿加固范圍長146 m，寬1.45 m，注漿加固深度約為28.0 m，超過地下連續(xù)墻底面深度4 m或達到中風化巖層。交行大廈袖閥管注漿預加固平面布置見圖4。

圖4 交行大廈袖閥管注漿預加固平面布置圖Fig.4 Plan layoutofsoletanche grouting atBank of Communications Mansion

3 袖閥管雙液注漿施工方案

3.1 注漿加固范圍

圣廷苑酒店到天上人間注漿加固范圍為80 m×1.45 m(長×寬)，交通銀行大廈注漿加固范圍為146 m×1.45 m(長×寬)，注漿深度范圍為從既有地面下28.0 m，即穿透強風化透水層為界。注漿采用φ550@450 mm袖閥管垂直后退式注漿，漿液選用水泥－水玻璃漿。

3.2 灌漿孔布置

灌漿孔沿基坑縱向平行布置，距離地下連續(xù)墻邊1～2 m往外設(shè)置3排，漿液擴散半徑為275 mm，灌漿孔為梅花形布置，并根據(jù)現(xiàn)場管線進行適當調(diào)整。注漿加固深度為地表以下28.0 m，防止基坑開挖期間地下水從連續(xù)墻底繞流。

3.3 袖閥管構(gòu)造

袖閥注漿管為每節(jié)長4 m、直徑48 mm的硬質(zhì)塑料管，由鈣塑聚丙烯制造而成。注漿管內(nèi)壁光滑，接頭有螺扣，端頭有斜口。注漿管分為A和B 2種，A注漿管上未開設(shè)溢漿孔，B注漿管上每環(huán)開有8 mm的溢漿孔12個，每組小孔間距33 cm。在溢漿孔外部緊緊地套著抗爆壓力為4.5 MPa的橡皮套，橡皮套在灌漿過程中起到逆止閥門的作用。

為防止橡皮套上下錯位，可在橡皮套兩邊焊以定位環(huán)圈，其直徑約5 mm。袖閥管不應(yīng)有較大的彎曲，其內(nèi)壁必須圓滑，橡皮套應(yīng)緊貼花管。

3.4 袖閥管注漿施工參數(shù)

注漿所使用的水泥為超細水泥，水泥受潮結(jié)塊不得使用，水玻璃濃度在40 Be'左右。各種材料的各項技術(shù)指標應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準，并應(yīng)附有出廠合格證和試驗報告。

注漿參數(shù)根據(jù)注漿材料及地質(zhì)條件，結(jié)合類似工程的施工經(jīng)驗，選用表3所示注漿參數(shù)［6］。在施工中堅持先試后作的原則，通過試注漿對各項參數(shù)進行修正。

表3 注漿參數(shù)表Table 3 Grouting parameters

3.5 注漿順序

為盡快完成土體注漿加固施工，結(jié)合施工計劃和注漿量，采取多臺鉆機、注漿機平行作業(yè)。該注漿段注漿孔設(shè)計為3排，注漿時采取分序隔孔交替注漿，先施工靠建筑物側(cè)的一排，再施工靠基坑側(cè)的一排，最后施工中間一排，以控制漿液擴散范圍，保證注漿效果。所有注漿孔均采用定量注漿，地層的注漿流量在規(guī)定壓力下小于1～2 L/min作為終注指標。

3.6 注漿施工工藝流程

見圖5。

圖5 袖閥管注漿施工工藝流程圖Fig.5 Flowchart of construction procedure of soletanche grouting

4 施工監(jiān)測

在華新站交行大廈南側(cè)連續(xù)墻成槽及土方開挖、支撐架設(shè)、主體結(jié)構(gòu)施工期間，對交通銀行大廈結(jié)構(gòu)沉降進行了連續(xù)監(jiān)測。交行大廈監(jiān)測點布置如圖6所示。

2008年6—12月華新站北側(cè)靠近交行大廈處地下連續(xù)墻施工期間交行大廈監(jiān)測點沉降情況如圖7所示。

2009年6—11月華新站靠近交行大廈段土方開挖、支撐架設(shè)、主體結(jié)構(gòu)施工期間交行大廈沉降情況如圖8所示。

監(jiān)測結(jié)果分析:1)連續(xù)墻施工初期階段，建筑物沉降較大，速率很大，各監(jiān)測點沉降差異較大，不均勻沉降大。在調(diào)整連續(xù)墻施工參數(shù)后，建筑物沉降趨于穩(wěn)定，沉降速率很小，其中J6－1、J6－2、J6－3監(jiān)測點累計沉降最大達到18 mm。2)在2009年華新站基坑開挖、主體結(jié)構(gòu)施工通過交行大廈期間，華新站沉降較為均勻，各測點差異沉降較小，房屋傾斜變形均較小，基坑施工期間建筑物沉降值在30 mm以內(nèi)，差異沉降也在30 mm以內(nèi)。

5 結(jié)論

通過對交通銀行大廈的基礎(chǔ)形式、其基礎(chǔ)下的地質(zhì)特性進行分析，在該處基坑開挖及主體結(jié)構(gòu)施工期間采取了基坑外止水帷幕、地下水回灌井等措施;對應(yīng)基坑內(nèi)采取了土方先挖后支，適當增加支撐數(shù)量，增大支撐預加軸力等措施。通過實踐證明，這些措施有效控制了基坑開挖及主體結(jié)構(gòu)施工期間建筑物的沉降，保障了建筑物的使用功能及使用安全不受損害。前人的研究大多是對暗挖隧道、盾構(gòu)隧道下穿建筑物的施工關(guān)鍵技術(shù)或措施進行研究，本文是針對鄰近淺基礎(chǔ)建筑物的深基坑施工時如何控制建筑物的沉降及變形進行探討，希望為類似軟弱淺基礎(chǔ)鄰近的深基坑施工提供一些參考。

［1］ 劉江濤.立交隧道穿越民房施工技術(shù)［J］.隧道建設(shè)，2010，30(S):120 －124.

［2］ 李立.地鐵區(qū)間隧道穿越建筑物基礎(chǔ)的保護方案探討［J］.隧道建設(shè)，2008，28(6):97 －100.(LI Li.Discussion on protection Methods for building/structure foundations underneath which Metro tunnels pass［J］.Tunnel Construction，2008，28(6):97 －100.(in Chinese))

［3］ 中國建筑科學研究院.JGJ 79—2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002.

［4］ 龔曉南.地基處理手冊［M］.3版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008.

［5］ 劉國斌，王衛(wèi)東.基坑工程手冊［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.

［6］ 建筑施工手冊編寫組.建筑施工手冊［M］.4版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2003.