減少深大基坑施工對(duì)周邊建筑物變形影響的技術(shù)研究

曾思斌

（中鐵二局第五工程有限公司，四川 成都 610091）

1 引言

為減少深大基坑施工對(duì)周邊建筑物的影響，可從多方面采取措施。與國(guó)內(nèi)其他城市相比，南通地質(zhì)水文條件極其特殊與復(fù)雜，對(duì)明挖地鐵車(chē)站施工非常不利。沿線(xiàn)地質(zhì)主要為粉土、粉砂，具有超深、超厚、含水量大、流動(dòng)性大、自穩(wěn)性差等特點(diǎn)，局部還存在液化土層，對(duì)施工影響極大。同時(shí)，周邊環(huán)境特別復(fù)雜，表現(xiàn)為老舊建筑物密集、緊鄰基坑、抗變形能力差、保護(hù)要求高。根據(jù)現(xiàn)狀環(huán)境，需要通過(guò)各項(xiàng)安全技術(shù)措施減少深基坑對(duì)周邊建筑物的影響，在施工過(guò)程中需加快施工進(jìn)度，加大對(duì)周邊建筑物的保護(hù)力度，以此減小地鐵車(chē)站施工對(duì)建筑物的影響。

2 工程概況

環(huán)西文化廣場(chǎng)站位于人民中路與濠西路交叉口，為南通軌道交通1、2號(hào)線(xiàn)換乘站。1號(hào)線(xiàn)車(chē)站沿人民中路東西向設(shè)置，為地下兩層車(chē)站。車(chē)站總長(zhǎng)364.17m，標(biāo)準(zhǔn)段凈寬21.30m；1號(hào)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)段基坑開(kāi)挖深度為17.56m，小里程端頭井基坑開(kāi)挖深度為19.26m，大里程端頭井基坑開(kāi)挖深度為21.08m，采用半蓋挖局部全蓋挖施工。2號(hào)線(xiàn)車(chē)站沿越龍路南北向設(shè)置，為地下三層車(chē)站，車(chē)站凈長(zhǎng)205.40m，標(biāo)準(zhǔn)段凈寬21.70m；2號(hào)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)段基坑開(kāi)挖深度為24.81m，端頭井基坑開(kāi)挖深度為26.51m，采用半蓋挖局部雙側(cè)半蓋挖施工。換乘節(jié)點(diǎn)處直徑為62m，為近圓形鋼筋混凝土大穹頂結(jié)構(gòu)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用厚度為1 000/1 200mm、深度為55m的地下連續(xù)墻。圖1為環(huán)西文化廣場(chǎng)站平面布置圖、圖2為環(huán)西文化廣場(chǎng)站與周邊建筑物位置關(guān)系平面圖。

圖1 環(huán)西文化廣場(chǎng)站平面布置圖

圖2 環(huán)西文化廣場(chǎng)站與周邊建筑物位置關(guān)系平面圖

3 建筑物變形原因分析

建筑物變形原因總結(jié)歸納為：在施工過(guò)程中基坑滲漏或基坑變形造成周邊地表沉降，導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生沉降開(kāi)裂等變形，主要因素包括以下幾方面內(nèi)容：

（1）基坑開(kāi)挖滲漏，造成基坑周邊水土流失及基坑變形，導(dǎo)致地表及周邊道路開(kāi)裂、沉降、周邊建筑物變形、管線(xiàn)破壞等。（2）基坑開(kāi)挖過(guò)程中，支撐施工質(zhì)量差、支撐架設(shè)不及時(shí)或基坑開(kāi)挖方法不當(dāng)造成基坑變形。（3）因承壓水埋深較淺且無(wú)隔水層，基坑開(kāi)挖及建筑物回筑降水，引起周邊建筑物、地面沉降，導(dǎo)致基坑變形。（4）基坑開(kāi)挖過(guò)程中基坑周邊荷載較大，基坑支撐軸力增加，圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形增大，導(dǎo)致周邊建筑物沉降或開(kāi)裂。（5）周邊管線(xiàn)改遷后距離基坑較近，施工重載車(chē)輛多，導(dǎo)致壓力管線(xiàn)和排水管線(xiàn)破壞，地下出現(xiàn)空洞現(xiàn)象，造成基坑變形。（6）因基坑周邊建筑物多為老舊建筑，基礎(chǔ)薄弱，建筑物抵抗變形能力較差。

4 基坑變形原因研究

4.1 基坑開(kāi)挖滲漏

4.1.1 地下連續(xù)墻質(zhì)量缺陷

圍護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量缺陷易造成基坑開(kāi)挖出現(xiàn)涌水、涌沙現(xiàn)象，需采取以下措施防范：

①保證導(dǎo)向墻的施工質(zhì)量，適當(dāng)加深導(dǎo)墻深度，提高導(dǎo)墻混凝土標(biāo)號(hào)。②保證泥漿質(zhì)量，嚴(yán)禁不合格泥漿入槽，及時(shí)換漿，新漿與循環(huán)漿使用比例需保持在1:2.5～1:3之間，確保槽壁穩(wěn)定。③因地下水位較高，地下連續(xù)墻成槽前需采取預(yù)降水措施，降低地下水位，提高地下連續(xù)墻成槽施工質(zhì)量。④因地下連續(xù)墻鋼筋籠采取分節(jié)吊裝，為保證槽壁穩(wěn)定，防止塌孔等，需要保證地下連續(xù)墻鋼筋籠接頭在2h內(nèi)完成。⑤為防止鋼筋籠吊裝過(guò)程中出現(xiàn)槽壁坍塌，泥土進(jìn)入鋼筋籠內(nèi)造成地下連續(xù)墻夾泥、夾砂、漏水，需在鋼筋籠兩側(cè)掛彩條布。⑥刷壁需嚴(yán)格執(zhí)行旁站制度，確保每幅槽型鋼側(cè)無(wú)泥塊等雜質(zhì)影響地下連續(xù)墻施工物探，并留下刷壁終止影像資料。⑦每幅墻沒(méi)成槽前必須進(jìn)行超聲波檢測(cè)，利用超聲波檢測(cè)結(jié)果指導(dǎo)成槽施工，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

4.1.2 防止基坑開(kāi)挖過(guò)程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏的措施

在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，為有效防止地下連續(xù)墻滲漏，需采取以下措施防范：①基坑開(kāi)挖過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行掏槽、檢縫、封鋼板制度，提前處理滲漏位置，一旦無(wú)法坑內(nèi)堵漏，可快速回填，在坑外采取加固措施，對(duì)無(wú)問(wèn)題及已處理完成的接縫一律采用封鋼板的方法，加強(qiáng)接縫的施工質(zhì)量。②嚴(yán)格把控地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量，確保地下連續(xù)墻施工的止水性滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。③基坑開(kāi)挖前應(yīng)根據(jù)施工記錄，對(duì)存在質(zhì)量問(wèn)題的地下連續(xù)墻提前采取措施，并在開(kāi)挖該槽段時(shí)提前準(zhǔn)備好應(yīng)急措施。④提前在坑外打應(yīng)急降水井和應(yīng)急注漿孔。⑤基坑開(kāi)挖前應(yīng)準(zhǔn)備充足的應(yīng)急人員、物資及設(shè)備，并定期組織人員進(jìn)行應(yīng)急演練，提高應(yīng)急效率。⑥及時(shí)處理地下連續(xù)墻墻體和接縫處的滲水、濕漬，未處理完成嚴(yán)禁向下開(kāi)挖。

4.2 深基坑施工問(wèn)題

針對(duì)南通富水砂層地質(zhì)條件，在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，支撐施工應(yīng)采取以下防范措施：

（1）嚴(yán)格遵循“時(shí)空效應(yīng)”，及時(shí)架設(shè)支撐，鋼支撐不得超過(guò)3根，混凝土支撐不得超過(guò)1根?；娱_(kāi)挖前準(zhǔn)備充足的支撐施工人員、材料及設(shè)備。（2）混凝土支撐施工時(shí)間較長(zhǎng)，在混凝土支撐施工前可將墊層加厚，提高混凝土標(biāo)號(hào)；作為臨時(shí)支撐，基坑開(kāi)挖長(zhǎng)度不得超過(guò)9m，一道混凝土支撐施工時(shí)間不得超過(guò)2d。（3）基坑下部鋼支撐軸力較大，需采用鋼支撐應(yīng)力自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，保證鋼支撐軸力穩(wěn)定。（4）因底板施工時(shí)間較長(zhǎng)，可在基坑無(wú)下翻梁位置，在開(kāi)挖至基底時(shí)開(kāi)挖一條貫通溝槽，并澆筑混凝土作為暗梁，減少基底變形量。（5）加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量薄弱的地方應(yīng)采取加密監(jiān)測(cè)，利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)科學(xué)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。（6）基坑開(kāi)挖期間應(yīng)加強(qiáng)巡視周邊建筑，發(fā)現(xiàn)異常立即停止施工，處理完成后方可繼續(xù)施工。

4.3 基坑降水

針對(duì)南通特殊的富水砂層、地下承壓水位無(wú)隔水層、出現(xiàn)夾水層等地質(zhì)條件，在深基坑開(kāi)挖降水的過(guò)程中需采取以下安全技術(shù)措施：

（1）組織專(zhuān)家論證降水方案，根據(jù)專(zhuān)家意見(jiàn)設(shè)置降水井?dāng)?shù)量、深度等參數(shù)。（2）在基坑內(nèi)、外設(shè)坑外降水井、承壓水觀測(cè)井與回灌井。基坑外側(cè)設(shè)置抽灌一體化設(shè)備，監(jiān)測(cè)控制基坑降水水位與坑外水位，通過(guò)回灌的方法，減少基坑降水對(duì)周邊環(huán)境的影響，從而減少基坑變形。（3）夾層滯水采取真空降水、水泥攪拌等措施，可以在基坑開(kāi)挖過(guò)程中保持基地干燥，加快基坑開(kāi)挖速度，減少基坑變形。（4）基坑開(kāi)挖降水前需進(jìn)行降水試驗(yàn)，包括單井出水量試驗(yàn)、群井降水效果試驗(yàn)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)封閉性試驗(yàn)等，充分驗(yàn)證降水方案的降水效果與圍護(hù)結(jié)構(gòu)的封閉效果，試驗(yàn)結(jié)果滿(mǎn)足要求后，再實(shí)施降水。若試驗(yàn)不滿(mǎn)足要求，則需要改進(jìn)方案后，再重新進(jìn)行抽水試驗(yàn)，直到滿(mǎn)足要求為止。

4.4 建筑物基礎(chǔ)預(yù)處理

由于環(huán)西文化廣場(chǎng)站周邊建筑物距離基坑較近，且建筑物多為高大的老舊建筑物，基礎(chǔ)薄弱，因此，深基坑施工將對(duì)周邊建筑造成較大的影響。為加大周邊建筑的保護(hù)力度及完善保護(hù)措施，應(yīng)編制深基坑施工周邊建筑物保護(hù)安全專(zhuān)項(xiàng)施工方案，并組織專(zhuān)家論證。具體安全技術(shù)措施如下：

（1）針對(duì)高聳的南通電視塔建筑物需在中間設(shè)置隔離墻，并設(shè)置回灌井，采用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)掌握電視塔監(jiān)測(cè)情況?？筛鶕?jù)基坑開(kāi)挖情況有針對(duì)性地加固基礎(chǔ)。（2）加強(qiáng)施工組織，24h施工，加大施工資源投入，縮短基坑施工時(shí)間。（3）對(duì)基坑薄弱的建筑物可采取袖閥管預(yù)注漿的方法，提高建筑物的基礎(chǔ)承載力，且注漿應(yīng)在基坑開(kāi)挖前完成。（4）基坑開(kāi)挖前收集建筑物的狀態(tài)，掌握第一手原始資料，可提前對(duì)建筑物存在的問(wèn)題進(jìn)行建筑物保全鑒定。（5）基坑開(kāi)挖期間需安排專(zhuān)人巡視建筑物，并留下每天巡視結(jié)果的影像資料。（6）積極與建筑物產(chǎn)權(quán)單位、物業(yè)管理單位聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

4.5 施工監(jiān)測(cè)

編制環(huán)西文化廣場(chǎng)站車(chē)站主體及附屬深基坑施工安全專(zhuān)項(xiàng)監(jiān)測(cè)方案，并組織專(zhuān)家論證，施工過(guò)程中嚴(yán)格按照監(jiān)測(cè)方案監(jiān)測(cè)基坑?；娱_(kāi)挖前收集原始數(shù)據(jù)，每天安排專(zhuān)人研究監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化，并反饋給現(xiàn)場(chǎng)施工管理人員，發(fā)現(xiàn)異常，立即采取措施，將基坑開(kāi)挖變形影響降到最小，最大程度地減少基坑開(kāi)挖對(duì)周邊環(huán)境，尤其是周邊建筑物的影響。

4.6 周邊環(huán)境因素

環(huán)西文化廣場(chǎng)站周邊建筑物密集、管線(xiàn)復(fù)雜、車(chē)流量大、重載工程車(chē)輛多、人員密集，針對(duì)該施工環(huán)境需采取以下措施：

（1）與交管部門(mén)對(duì)接優(yōu)化交通疏解方案，將交通對(duì)施工造成的影響降到最小。（2）每天安排專(zhuān)人巡視周邊建筑物等，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即通知相關(guān)產(chǎn)權(quán)單位處理，并積極配合產(chǎn)權(quán)單位。（3）與社區(qū)、交警、城管、建筑物及管線(xiàn)產(chǎn)權(quán)單位建立動(dòng)態(tài)應(yīng)急管理機(jī)制，萬(wàn)一發(fā)生基坑安全事故，則立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，力爭(zhēng)將損失及各方面影響降到最小。

5 減少深大基坑施工對(duì)周邊建筑物變形影響的技術(shù)措施

（1）在南通復(fù)雜的地質(zhì)條件中，為減少深基坑施工對(duì)周邊建筑的影響，在基坑變形方面應(yīng)采取主動(dòng)控制措施，在確?；影踩€(wěn)定的前提下，保證周邊建筑物的穩(wěn)定，對(duì)建筑物起到保護(hù)作用。（2）科學(xué)、實(shí)時(shí)利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工，針對(duì)不同問(wèn)題，提前采取針對(duì)性的預(yù)防措施，從而最大程度地降低深大基坑施工對(duì)周邊環(huán)境的影響，顯著提升深基坑施工及周邊建筑物的安全、降低成本、縮短工期。（3）根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，基坑施工過(guò)程中造成建筑物變形的主要原因是基坑變形。一般情況下只有保證基坑穩(wěn)定，才能降低深基坑施工對(duì)周邊環(huán)境的影響，也可針對(duì)不同的環(huán)境因素，提前對(duì)老舊及基礎(chǔ)薄弱的建筑物采取加固保全等措施，提高建筑物自身的強(qiáng)度和抗變形能力。因此，可從提高建筑物基礎(chǔ)強(qiáng)度及基坑穩(wěn)定兩方面，分別采取不同的安全技術(shù)措施，降低深大基坑施工對(duì)周邊建筑的影響。

6 結(jié)語(yǔ)

與全國(guó)絕大多數(shù)城市相比，南通特殊的地質(zhì)水文條件不利于地鐵施工。環(huán)西文化廣場(chǎng)站為南通地鐵1、2號(hào)線(xiàn)同期建設(shè)換乘車(chē)站，基坑開(kāi)挖深度大，周邊管線(xiàn)及老舊建筑物密集，建筑物保護(hù)要求非常高。同時(shí)，道路狹窄，交通流量大，施工場(chǎng)地狹窄，施工環(huán)境較為不利。通過(guò)深大基坑施工對(duì)周邊建筑物變形的研究發(fā)現(xiàn)，增加安全技術(shù)措施可降低深大基坑施工對(duì)周邊建筑物的影響程度，可為全國(guó)類(lèi)似工程施工提供參考。