鄰近淺基礎(chǔ)建筑物的深基坑工程施工及過程控制

石 勇

中國核工業(yè)華興建設(shè)有限公司 江蘇 南京 211100

建筑密集城區(qū)實施的深基坑工程施工，尤其是鄰近淺基礎(chǔ)建筑物的深基坑工程施工，對鄰近建筑物的影響較為明顯。本文以南京市某鄰近淺基礎(chǔ)建筑物的深基坑工程為例，從設(shè)計優(yōu)化、施工過程控制、安全檢測等方面入手，發(fā)揮協(xié)同組合效應(yīng)，有效降低了深基坑施工過程中對鄰近淺基礎(chǔ)建筑物的影響，確保了深基坑實施過程中基坑及周邊建筑物的安全，可為類似工程實施提供參考及借鑒[1-2]。

1 工程概況

1.1 基坑概況

某城市綜合體項目位于南京市江寧區(qū)，工程由1棟22層A樓、1棟8層B樓及1棟5層配套商業(yè)裙房組成，2層地下室，總建筑面積72 000 m2。

項目基坑面積11 880 m2，基坑周長459 m，基坑開挖深度為10.55～11.95 m，集水井、電梯井等局部坑中坑區(qū)域挖深為1.30～2.20 m。原設(shè)計中，基坑采用“鉆孔灌注樁排樁支護＋1道鋼筋混凝土內(nèi)支撐”的支護方式，基坑安全等級和環(huán)境保護等級均為一級（圖1）。

圖1 基坑平面布置

1.2 工程地質(zhì)及水文概況

本工程場地地基30 m深度范圍內(nèi)從上至下依次為：①1雜填土，①2素填土，③粉質(zhì)黏土，④粉質(zhì)黏土夾礫石，⑤1強風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，⑤2強-中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，⑤3a破碎狀中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖等。

擬建場地淺部地下水類型為孔隙潛水，主要賦存于①層填土中。場地人工填土厚度一般，富水性一般，透水性較好，屬弱透水層，雨季水量較豐富。新近沉積的③粉質(zhì)黏土和④粉質(zhì)黏土夾礫石，呈硬塑狀，透水性差，可視為相對隔水層?？辈炱陂g實測地下水穩(wěn)定水位埋深0.40～2.30 m，吳淞高程為9.53～12.40 m。年水位變幅1.00～1.50 m，水位變化主要受大氣降水和地表水徑流補給影響。其余各巖土層含水微弱，為相對隔水層。

1.3 基坑周邊情況

基坑北側(cè)為居民自建房，2～3層，距離基坑10.5～14.6 m，此間道路有多條污水管、雨水管、給水管及信息管線?；游鱾?cè)主要建筑物為金鑰匙大廈，9層，條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深3.5～4.0 m，距離基坑5.2～10.7 m?；?xùn)|側(cè)為竹山華庭小區(qū)，地下1層，地上16層，基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)，距離基坑10.8～15.0 m?；幽蟼?cè)為天元路（城市主干道），路中隔離帶為地鐵1號線（高架設(shè)置），基坑南側(cè)與天元路之間有大量供電、信息及雨污管線。

2 基坑施工難點

基坑三面現(xiàn)有建筑物距離基坑較近，且大部分建筑為淺基礎(chǔ)，基坑深度均超過周邊建筑物基礎(chǔ)埋深5 m以上?；又ёo施工過程中，周邊建筑物及地表變形控制難度較大。在基坑土方開挖過程中，受區(qū)域管控影響，土方開挖無法連續(xù)進行，這將會造成基坑周邊土方卸載不均，極易產(chǎn)生變形。在基坑拆除過程中，因作業(yè)時限控制，分區(qū)分段拆除間隔較長，基坑變形的不確定影響因素較多。

3 基坑支護方案優(yōu)化

3.1 將鉆孔灌注樁改為旋挖灌注樁

場區(qū)中風(fēng)化巖軟硬不均，巖石天然狀態(tài)單軸抗壓強度區(qū)間值為1.1～38.3 MPa?；又ёo如采用原泥漿護壁鉆孔灌注樁施工，則：場地內(nèi)部分區(qū)域施工難度較大，效率較低，施工工期較長，并且在施工時易產(chǎn)生卡鉆、鉆孔傾斜、漏漿等問題；穿越強風(fēng)化巖層時，容易產(chǎn)生塌孔及孔底沉渣難控制等問題；另外，施工時需要泥漿循環(huán)，對周邊環(huán)境有一定的影響。

經(jīng)分析：持力層上部主要為硬塑狀粉質(zhì)黏土，強風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，強-中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，上述巖土體穩(wěn)定性好，適宜旋挖樁成孔施工，孔壁不易坍塌；同時，采用旋挖灌注樁，具有成孔速度快、施工工期短等優(yōu)點。

經(jīng)過前期試樁階段2種工藝的現(xiàn)場實踐及反復(fù)論證，最終將基坑支護方案由泥漿護壁鉆孔灌注樁施工工藝改為旋挖灌注樁施工工藝。

3.2 采取隔離樁對重點區(qū)域進行隔離

基坑西側(cè)為9層淺基礎(chǔ)建筑物，且距離基坑最近，在正常施工條件下，極易產(chǎn)生基礎(chǔ)局部沉降、位移等現(xiàn)象，影響此建筑物安全及深基坑施工整體安全，因此，該建筑物被列為基坑實施重點設(shè)防對象。為了降低基坑施工整個過程對西側(cè)建筑物的影響，經(jīng)過設(shè)計驗算，最終形成在基坑西側(cè)支護排樁外側(cè)預(yù)先設(shè)置隔離樁的方案（圖2），以降低基坑施工對西側(cè)建筑物的影響[3-4]。

3.3 優(yōu)化棧橋設(shè)置

將主棧橋設(shè)置在西側(cè)，加強西側(cè)水平支撐的剛度，以減少基坑西側(cè)變形及位移（圖3）。

圖2 隔離樁布置平面

圖3 棧橋設(shè)置平面

4 施工過程控制

4.1 西側(cè)隔離樁施工

在基坑支護施工前，先對西側(cè)隔離樁進行施工。施工全部完成后，現(xiàn)場暫停此區(qū)域基坑支護作業(yè)，將樁機移位至東側(cè)進行基坑支護施工。待隔離樁樁身混凝土強度達(dá)到設(shè)計強度后，再進行隔離樁內(nèi)側(cè)基坑支護排樁施工，以減少基坑支護施工過程中西側(cè)的基坑變形。

4.2 土方開挖

土方采取分區(qū)分段對稱開挖，西側(cè)與金鑰匙大廈相鄰區(qū)域土方最后開挖，以降低基坑開挖過程中基坑四周變形對此區(qū)段的影響。土方開挖順序Ⅰ、Ⅱ區(qū)按1-1、2-1→1-2、2-2，Ⅲ、Ⅳ區(qū)按3-1、4-1→3-2、4-2進行（圖4）。

圖4 土方開挖平面

4.3 水平支撐拆除

在西側(cè)金鑰匙大廈區(qū)域，水平支撐由原機械拆除的方式調(diào)整為靜力切割的方式（圖5），消除機械拆除過程中振動對此區(qū)域的影響。

4.2.7.2 食品銷售和貯存區(qū)域地面、冷藏柜、冷凍柜、熱柜、貨架、天花板、照明燈、電子秤等應(yīng)定期清潔保持整潔，做到無食物殘渣殘留，無飛蟲，隔板和角落無污漬，無私人物品等。

圖5 支撐梁及棧橋靜力切割區(qū)域

4.4 外墻防水及保溫施工

地下室結(jié)構(gòu)施工完畢后，優(yōu)先進行西側(cè)金鑰匙大廈區(qū)域的外墻防水及保溫施工，使之具備基坑支護與地下室外墻土方回填條件，閉合此部分深基坑施工環(huán)節(jié)。

4.5 基坑周邊全過程安全檢測

4.5.1 基坑開挖前

1）在施工前，對金鑰匙大廈建筑物外觀進行詳細(xì)檢測，主要檢查建筑外觀現(xiàn)有裂縫情況，并對底層外墻裂縫情況做相應(yīng)標(biāo)識，留取影像資料。

2）對金鑰匙大廈外部及樓梯間等可見部位的主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行損傷及變形檢

測，若有損傷及變形過大，則進行標(biāo)識并留取影像資料。

3）建筑傾斜檢測。采用電子經(jīng)緯儀結(jié)合線錘，在具備觀測條件的觀測點，對金鑰匙大廈建筑物陽角2個正交方向的傾斜情況進行檢測。

4）組織檢測人員對金鑰匙大廈中具備入戶條件的住戶進行室內(nèi)裂縫和損傷現(xiàn)狀調(diào)查。對現(xiàn)有裂縫和損傷進行記錄，并留取相應(yīng)的影像資料。

4.5.2 基坑施工過程中

在基坑土方開挖及支撐系統(tǒng)施工完成后進行，檢測內(nèi)容如下：

1）建筑外觀裂縫檢測。對底層外墻裂縫標(biāo)識進行跟蹤檢查，觀察外墻裂縫變化情況。

2）建筑傾斜檢測。采用電子經(jīng)緯儀結(jié)合線錘，對金鑰匙大廈建筑物四角2個正交方向的傾斜情況進行檢測，以掌握其在施工過程中的傾斜變化情況。

4.5.3 基坑施工完成后

1）建筑外觀裂縫檢測。在施工完成后，對金鑰匙大廈建筑物外觀進行跟蹤檢測，主要檢查建筑外觀現(xiàn)有裂縫變化情況，并對底層外墻裂縫標(biāo)識進行檢查，與前2次的情況進行對比。

2）建筑主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷及變形檢測。對外部及樓梯間等可見部位的主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行損傷及變形檢測，若有損傷及過大變形，進行標(biāo)識并留取影像資料。

3）建筑傾斜檢測。在施工完成后，采用電子經(jīng)緯儀結(jié)合線錘，在具備觀測條件的觀測點，對金鑰匙大廈陽角2個正交方向的傾斜情況進行檢測，與前2次的結(jié)果進行對比。

4）住戶室內(nèi)現(xiàn)有裂縫和損傷調(diào)查。在施工完成后，對住戶進行室內(nèi)裂縫和損傷現(xiàn)狀調(diào)查，與之前記錄的裂縫和損傷情況進行比對，對新出現(xiàn)的裂縫和損傷進行記錄，并留取相應(yīng)的影像資料。

5 實施效果

通過前期設(shè)計優(yōu)化，基坑支護施工周期縮短了2/3，達(dá)到了快速形成基坑支護系統(tǒng)的效果，降低了基坑施工過程中未能及時形成完整支護體系帶來的不確定性安全風(fēng)險。

基坑實施過程中，周邊建筑物沉降及變形均在控制范圍內(nèi)，達(dá)到預(yù)期效果。

5.1 傾斜觀測

傾斜觀測采用小角度法進行，即先用全站儀量測建筑物頂部和建筑物底部的水平角度偏差，并測出儀器中心與建筑物角部的水平距離，根據(jù)所測結(jié)果計算出建筑物角部的偏移量。

金鑰匙大廈傾斜觀測點的觀測數(shù)據(jù)表明：基坑施工前、基坑表層土方開挖、基坑二層土方開挖、基坑三層土方開挖、水平支撐及棧橋拆除、地下室施工完畢等各階段的最大傾斜率僅為0.01%，遠(yuǎn)小于DGJ32/TJ 18—2012《建筑物沉降、垂直度檢測技術(shù)規(guī)程》5.0.7條規(guī)定的最大傾斜度0.4%。

5.2 沉降觀測

根據(jù)DGJ32/TJ 18—2012《建筑物沉降、垂直度檢測技術(shù)規(guī)程》中沉降觀測點布設(shè)原則，在金鑰匙大廈建筑可監(jiān)測范圍內(nèi)共布設(shè)16個沉降觀測點。沉降觀測采用二級變形測量等級要求，閉合差小于（n為測站數(shù)），定人、定點、定路線施測，測量時準(zhǔn)確讀數(shù)至0.1 mm，估讀到0.01 mm。

沉降觀測結(jié)果顯示：16個沉降觀測點最后100 d的沉降速度均小于0.01 mm/d。DGJ32/TJ 18—2012《建筑物沉降、垂直度檢測技術(shù)規(guī)程》規(guī)定：高層和一級建筑當(dāng)最后100 d的沉降速度小于0.01 mm/d時，可認(rèn)為進入穩(wěn)定階段。

5.3 裂縫檢測

經(jīng)檢測，金鑰匙大廈出現(xiàn)裂縫的部位主要在墻體上。根據(jù)基坑施工觀測期間的2次觀測結(jié)果：所測墻體裂縫寬度最大值為0.25 mm，且在基坑施工過程中未發(fā)展、變化。

6 結(jié)語

深基坑施工影響重大，安全性是前提條件，同時對周邊環(huán)境的影響不容忽視。在深基坑實施過程中，通過對設(shè)計優(yōu)化、施工控制及安全檢測等層面進行協(xié)同策劃及實施，有利于發(fā)揮組合效應(yīng)，可有效降低深基坑施工過程中對鄰近淺基礎(chǔ)建筑物的影響，確保深基坑實施過程中的整體安全性。