緊鄰敏感建構(gòu)筑物豎井施工技術(shù)研究

田志剛

（中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司，河北 三河 065201）

0 引 言

隨著我國(guó)對(duì)城市地下空間的不斷利用與發(fā)展，城市電力電纜大規(guī)模入地遷移改造為城市提供更為合理及更為完善的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，馮龍飛［1］分析了緊鄰地鐵隧道深基坑支護(hù)過(guò)程中對(duì)基坑開(kāi)挖采用分塊、分條方式開(kāi)挖以及采用“雙排樁+一道支撐”支護(hù)設(shè)計(jì)，有效地限制了既有地鐵隧道變形發(fā)展。本文中采用類似開(kāi)挖方式：分幅分段開(kāi)挖保留臺(tái)階及時(shí)封閉支護(hù)，以及在周邊圍護(hù)樁加外圈旋噴樁的雙排樁設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上增加樁間旋噴樁止水，側(cè)重于防范水對(duì)基坑的影響［2］，再結(jié)合周邊環(huán)境及地質(zhì)水文特點(diǎn)，選擇最適合的支護(hù)體系及監(jiān)測(cè)防范措施［3］。

1 工程概況

本文以深圳北環(huán)電纜隧道南線電力電纜綜合豎井為背景，介紹緊鄰敏感建構(gòu)筑物旁邊豎井深基坑的施工技術(shù)。

深圳北環(huán)電纜隧道南線 SJ 4-1 豎井位于深圳市福田區(qū)中航支路東側(cè)的福田供電局院內(nèi)，豎井為電力電纜隧道綜合豎井。該豎井作為電纜頂管法隧道接收井，同時(shí)作為隧道后期檢修進(jìn)人井、通風(fēng)豎井及電纜出入線井。豎井西側(cè)緊鄰中國(guó)南方電網(wǎng)福田營(yíng)業(yè)廳大樓，豎井北側(cè)地面下有市政 20 kV 綜合電力電纜溝，距離豎井結(jié)構(gòu)僅 0.5 m，西側(cè)有電力電纜分線和營(yíng)業(yè)廳下埋污水管道及化糞池，距離豎井結(jié)構(gòu)僅 1 m（見(jiàn)圖1）。由于位置較為特殊，豎井的修建存在諸多隱患，需要結(jié)合特定工法以及監(jiān)測(cè)措施對(duì)豎井施工進(jìn)行有效的保護(hù)和預(yù)防。

圖1 豎井與建筑物位置關(guān)系

1.1 實(shí)施方案

基坑開(kāi)挖面為方形，長(zhǎng)×寬=14.7 m×6.3 m，支護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁、樁間施作 A 800 mm 旋噴樁支護(hù)，采用鋼筋混凝土內(nèi)撐，二襯井壁厚 0.9 m?；娱_(kāi)挖面積 92.61 m2，開(kāi)挖深度為 19.62 m?；觾?nèi)部作為電力綜合井為負(fù)五層二次結(jié)構(gòu)，每一層都設(shè)置 1 m×1 m 腰梁及中間對(duì)撐和四個(gè)角斜撐以加強(qiáng)基坑結(jié)構(gòu)剛度抵抗土體擾動(dòng)帶來(lái)的變形壓力［4］。

施工前期對(duì)周邊管線進(jìn)行排查，施工過(guò)程對(duì)敏感建筑物及基坑周邊進(jìn)行各項(xiàng)力學(xué)及水文監(jiān)測(cè)，制定危機(jī)預(yù)案。

1.2 水文及地質(zhì)情況

1）地質(zhì)情況。豎井深度范圍內(nèi)巖土層，自上而下有：①素填土、④1粉砂質(zhì)黏性土、⑤1全風(fēng)化花崗巖、⑤2強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、⑤3中風(fēng)化花崗巖，分述如下。

①人工填土：褐黃、褐紅、褐灰色，以黏性土為主，不均勻混 10 %～30 % 石英砂粒及少量碎石等組成，稍濕，松散；④1砂質(zhì)黏性土：褐紅、褐黃色，部分灰白色，由粗粒花崗巖風(fēng)化殘積而成，殘留 20 %～30 % 石英顆粒，原巖結(jié)構(gòu)仍可辨，稍濕～濕，可塑～硬塑。搖震無(wú)反應(yīng)，土面稍有光滑，干強(qiáng)度和韌性中等；⑤1全風(fēng)化花崗巖：褐紅、褐黃色，原巖結(jié)構(gòu)基本破壞，但尚可辨認(rèn)，具微弱的殘余結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，鉀長(zhǎng)石手捏呈粉末狀，巖芯呈土柱狀，堅(jiān)硬狀態(tài)；⑤2強(qiáng)風(fēng)化花崗巖：褐黃、褐紅、灰褐色，巖石因風(fēng)化強(qiáng)烈而解體，原巖結(jié)構(gòu)大部分被破壞，風(fēng)化裂隙很發(fā)育，鉀長(zhǎng)石晶形完整，手捏有砂礫感；⑤3中風(fēng)化花崗巖：褐黃、肉紅、淺灰色，主要由石英、長(zhǎng)石、云母等礦物組成，粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

2）水文情況。地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)微腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋微腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)微腐蝕性。

2 施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 管線排查

1）施工前采用里奇 SR-20 地下管線探測(cè)儀對(duì)豎井周邊進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)方法主要采用直連法，夾鉗法、電磁感應(yīng)法及被動(dòng)源法。

2）在管線探測(cè)時(shí)需要消除系統(tǒng)誤差：由電磁場(chǎng)特征可知，低頻電磁波穿透能力較強(qiáng)，在良導(dǎo)體的金屬管線上傳播較遠(yuǎn)，探測(cè)效果較好；而高頻電磁波抗干擾能力較強(qiáng)、穿透能力較弱，在短距離的金屬管線上探測(cè)效果較好。由于區(qū)內(nèi)各種地下電信、電力電纜、無(wú)線電臺(tái)形成一較復(fù)雜的電磁波干擾區(qū)，并且各種金屬管線相互影響，在其周圍存在著不同頻率不同強(qiáng)度的電磁場(chǎng)，為了克服種種干擾，以保證質(zhì)量，根據(jù)投入儀器設(shè)備功能按如下方式工作：用管線探測(cè)儀探測(cè)管線時(shí)，首先確定管線走向、平面位置及埋深，然后沿走向旋轉(zhuǎn) 180°再確定管線走向、平面位置及埋深，兩次所探結(jié)果誤差小于3 cm 時(shí)，取平均值，若兩次所測(cè)結(jié)果誤差大于 6 cm，應(yīng)及時(shí)找出原因或更換儀器，利用旋轉(zhuǎn)探測(cè)法可消除系統(tǒng)誤差。

探查給水金屬管線采用感應(yīng)法和直接法，根據(jù)不同的埋深和地電條件選擇不同的發(fā)射頻率。埋深超過(guò)1 m 時(shí)選用 33 kHz 感應(yīng)法探測(cè)，管線有明顯管線點(diǎn)時(shí)并有接地條件的地段均采用直連法探測(cè)。測(cè)定埋深時(shí)均采用 70 % 法。當(dāng)有兩條并排埋設(shè)的金屬管線時(shí)用 8 kHz的直連法和感應(yīng)壓線法探測(cè)。

3）表1所示為探測(cè)結(jié)果。

4）數(shù)據(jù)分析。從管線探測(cè)數(shù)據(jù)得知豎井周邊地下存在多條管線，得到管線埋深、管徑及類型情況為后續(xù)實(shí)地排查提供資料，經(jīng)過(guò)與建筑所屬單位溝通確定各條管線當(dāng)前活躍情況，對(duì)排查中存在的隱患因素提前預(yù)估［5］。

5）實(shí)地排查。根據(jù)外委單位管線探測(cè)提供的成果報(bào)告，進(jìn)行實(shí)地排查求證。分別對(duì)北側(cè)綜合電纜溝進(jìn)行檢查并進(jìn)行邊界警示標(biāo)注。西側(cè)管道及線路交叉較為復(fù)雜，采取人工開(kāi)挖探溝排查遺留管線。

2.2 豎井周邊加固措施

豎井周邊采用水下灌注圍護(hù)樁，樁徑 1 m，間距 1.2 m；樁間施作三管旋噴樁止水，直徑 800 mm，豎井外圍采用直徑 800 mm三管旋噴樁作為止水帷幕，相互咬合搭接 200 mm，由于基坑西側(cè)距建筑物較近，下方土層多為粉質(zhì)黏土及砂質(zhì)黏性土，土質(zhì)軟弱具有流變特質(zhì)，水下灌注樁成孔過(guò)程易出現(xiàn)孔內(nèi)局部坍塌，對(duì)上方建筑物造成較大擾動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工中采取調(diào)整泥漿性能以減少坍塌危險(xiǎn)，在成孔過(guò)程中適當(dāng)增加泥漿黏度及比重；形成護(hù)壁泥皮薄而韌性強(qiáng)的優(yōu)質(zhì)泥漿，并根據(jù)實(shí)際土體變化選用外加劑確保土體穩(wěn)定［6］。

表1 地下管線探測(cè)方法驗(yàn)證記錄表

2.3 補(bǔ)強(qiáng)措施

1）建筑物基礎(chǔ)處于粉砂質(zhì)黏土層，且距離硬巖較遠(yuǎn)。針對(duì)建筑物下方土體進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固，措施分兩次進(jìn)行，第一次補(bǔ)強(qiáng)通過(guò)對(duì)臨近建筑物基礎(chǔ)周邊土體進(jìn)行袖閥管雙液注漿加固（見(jiàn)圖2）。垂直向下注漿達(dá)到加固穩(wěn)定老建筑基礎(chǔ)建筑的目的。第二次補(bǔ)強(qiáng)措施在基坑開(kāi)挖以后對(duì)建筑物基礎(chǔ)下方土體進(jìn)行雙液漿加固，加固鉆機(jī)水平向下 40°分三層鉆進(jìn)［7］（見(jiàn)圖3）。

圖2 第一次補(bǔ)強(qiáng)加固區(qū)域圖（單位：mm）

圖3 第二次補(bǔ)強(qiáng)加固區(qū)域圖（單位：mm）

2.4 頂管接收端端頭加固

豎井作為頂管隧道接收井，在接收端頭處為確保地下頂管機(jī)頭順利安全出洞，需要提前對(duì)出洞口附近土體進(jìn)行加固，加固方式采用二重管旋噴樁加固。由于頂管隧道端頭需要下穿老建筑物，要求旋噴機(jī)進(jìn)行有角度打鉆［8］（見(jiàn)圖4）。

由于老式建筑（南方電網(wǎng)福田營(yíng)業(yè)廳）修建年代久遠(yuǎn)，缺乏足夠的相關(guān)建筑資料，建筑地基深度標(biāo)高數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，這給旋噴機(jī)角度控制增加難度，現(xiàn)場(chǎng)先按照設(shè)計(jì)角度施工，緩慢推進(jìn)，遇到地基處及時(shí)調(diào)整角度，達(dá)到不損傷建筑地基的目的。

2.5 豎井開(kāi)挖支護(hù)

由于豎井結(jié)構(gòu)尺寸小，現(xiàn)場(chǎng)采用小型挖機(jī)進(jìn)行分臺(tái)階開(kāi)挖，由于地形狹小斜撐下方只能搞人工配合開(kāi)挖。豎井開(kāi)挖支護(hù)遵循“分幅施工，臺(tái)階法開(kāi)挖，隨開(kāi)挖隨支護(hù)，及時(shí)封閉”原則。基坑開(kāi)挖采用挖掘機(jī)開(kāi)挖與人工配合開(kāi)挖的方式。

第一步土方開(kāi)挖：將地面作為第一層施工臺(tái)階，采用挖機(jī)挖土至第一道混凝土支撐下，利用挖掘機(jī)直接裝車。待基坑冠梁與基坑第一道混凝土支撐澆筑完成強(qiáng)度達(dá)到 85 %（34 MPa）后可進(jìn)行第二步土方開(kāi)挖。

第二步土方開(kāi)挖：以對(duì)撐位置對(duì)豎井進(jìn)行分幅開(kāi)挖，采用臺(tái)階法先開(kāi)挖對(duì)撐一側(cè)土方，隨后將挖機(jī)移動(dòng)到對(duì)撐一側(cè)開(kāi)挖角撐一側(cè)土方，角撐下方直角難挖部位采取人工開(kāi)挖。

第三步土方開(kāi)挖：開(kāi)挖至第二層混凝土支撐下底標(biāo)高位置時(shí)停止開(kāi)挖，待第二層支撐施工澆筑完成強(qiáng)度達(dá)到 85 % 后進(jìn)行下一步開(kāi)挖，后續(xù)開(kāi)挖均按照以上三步開(kāi)挖方法循環(huán)執(zhí)行。

豎井支護(hù)：豎井支護(hù)采用傳統(tǒng)掛網(wǎng)噴射混凝土方法進(jìn)行，隨挖隨支護(hù)，及時(shí)封閉。

2.6 豎井檢測(cè)措施

圖4 旋噴鉆機(jī)角度及加固區(qū)域

1）技術(shù)措施。施工過(guò)程信息化［9］，自進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)始，就要對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行及時(shí)監(jiān)控并采集數(shù)據(jù)，尤其是要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)東側(cè)民房的沉降值、房屋的整體傾斜值以及裂縫分布，通過(guò)數(shù)據(jù)的采集掌握保護(hù)建筑的變化趨勢(shì)（見(jiàn)圖5）。在進(jìn)行施工前與施工的中期委派房屋質(zhì)量監(jiān)測(cè)站跟蹤監(jiān)測(cè)房屋，召開(kāi)專家會(huì)議共同探討房屋的安全狀況，以優(yōu)化施工參數(shù)，這樣就能夠有效地控制豎井結(jié)構(gòu)的變形，降低基坑開(kāi)挖對(duì)相鄰房屋造成的傷害。

圖5 房屋內(nèi)部沉降觀測(cè)點(diǎn)

豎井及周邊檢測(cè)遵循預(yù)防為主、勤檢測(cè)、及時(shí)反饋信息，以及制定應(yīng)急預(yù)案、準(zhǔn)備應(yīng)急物資、成立應(yīng)急小組。主要采取以下幾方面檢測(cè)措施為豎井開(kāi)挖支護(hù)保駕護(hù)航（見(jiàn)圖6、表2）。

a）豎井周邊建筑物及周邊管線監(jiān)測(cè)：主要布置沉降觀測(cè)點(diǎn)、位移觀測(cè)點(diǎn)、建筑物傾斜觀測(cè)點(diǎn)；

b）支護(hù)結(jié)構(gòu)：豎井井口周圍應(yīng)布設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)，觀測(cè)地表變化情況，主要布置樁頂水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)、深層位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)、沉降觀測(cè)點(diǎn)；

圖6 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖

c）地下水位變化：觀測(cè)施工期間地下水位的變化情況。

2）數(shù)據(jù)分析。每天對(duì)檢測(cè)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，觀察基坑周邊各項(xiàng)數(shù)據(jù)變化。檢測(cè)數(shù)據(jù)主要分為兩大類：豎井支護(hù)體系檢測(cè)（見(jiàn)表3）以及周邊建筑（緊鄰老建筑）檢測(cè)（見(jiàn)表4），本文選取 2018年1月份監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。歷時(shí)豎井及周邊地表沉降曲線如圖7、8 所示。

3）應(yīng)急反應(yīng)：如果檢測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常超過(guò)規(guī)定值，立即上報(bào)項(xiàng)目部并停止施工根據(jù)應(yīng)急預(yù)案采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。

表2 基坑檢測(cè)表

表3 豎井支護(hù)體系檢測(cè)成果表

表4 豎井周邊環(huán)境檢測(cè)成果表

圖7 豎井地表沉降曲線圖

圖8 豎井周邊建筑物沉降曲線圖

3 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

1）為防止保護(hù)建筑變形，必須要從第一道工序開(kāi)始，并貫穿于地下施工的全過(guò)程，對(duì)所有施工工序采用綜合性的保護(hù)措施，避免深基坑施工造成緊鄰民房的損失。

2）控制基坑邊形與建筑沉降的重要階段是基坑開(kāi)挖以及支撐階段。對(duì)于相鄰的保護(hù)性建筑，采取限時(shí)開(kāi)挖、分塊開(kāi)挖的控制手段，以便盡快形成完整的支撐體系。將時(shí)間控制在 24h 以內(nèi)，能夠有效降低基坑在外暴露且無(wú)支撐的時(shí)間，從而控制基坑變形。

3）本工程自基坑圍護(hù)施工至地下 4 層結(jié)構(gòu)完全澆筑完成歷時(shí) 6 個(gè)月，周圍房屋的沉降速率有效地控制了下來(lái)，裂縫也未進(jìn)一步擴(kuò)大，房屋的使用沒(méi)有受到影響，充分地保證了房屋的結(jié)構(gòu)安全，這說(shuō)明在施工中使用的基坑的圍護(hù)設(shè)計(jì)安全可靠，施工方案具有可行性，施工中所采取的各種措施也是具有針對(duì)性的，并且合理有效。

4 結(jié) 語(yǔ)

深圳北環(huán)電纜隧道南線 SJ4-1 豎井地處位置較為特殊，在老舊敏感建筑物旁進(jìn)行深基坑開(kāi)挖作業(yè)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)地表下管線較為復(fù)雜，前期排查準(zhǔn)備工作需認(rèn)真仔細(xì)，聯(lián)系溝通相關(guān)電力單位一同解決問(wèn)題會(huì)避免很多不必要的麻煩。本文通過(guò)介紹保護(hù)臨近建筑的施工措施以及運(yùn)用合理化信息監(jiān)控手段，對(duì)臨近建筑的影響控制在規(guī)定范圍內(nèi)提供參考。