緊鄰老舊房屋深基坑施工技術研究

文／劉軍祥、柳正剛 江蘇地質基樁工程公司 江蘇鎮(zhèn)江 212000

1.工程概況

本項目深基坑占地面積約2.1 萬m2，基坑周長約725 m?；娱_挖深度約為9.5m，基坑安全等級為一級，局部為二級。基坑支護主要采用鉆孔灌注樁+雙道鋼筋砼支撐+坑外三軸深攪止水帷幕+坑內三軸深攪暗墩加固，降排水采用輕型井點+管井降水+明排水。止水帷幕采用坑外三軸深攪樁，施工距離不足時，可采用樁間二重管高壓旋噴樁+樁外鉸鏈式止水帷幕，樁長同深攪樁?？觾入娞菥⒖又锌拥雀叩筒畈课?，采用雙排雙軸深攪樁重力式擋墻支護形式。

為了在施工期間保障周邊居民小區(qū)、道路和地下管線不受影響，最大限度減少損失和后期房屋受損等不利影響，對基坑和周邊從多維度、多角度設置沉降、位移、地下水位及深層土體位移監(jiān)測點，在基坑施工全過程階段對周邊房屋和地下設施實時監(jiān)測。

對基坑東側、西側和北側居民樓共部署82 個沉降觀測點、基坑外布置18 個坑外水位自動監(jiān)測點，對東北側市區(qū)道路布置8 個沉降監(jiān)測點，對基坑周邊設置18 個深層土體位移自動監(jiān)測點，對軸力設置46 個軸力監(jiān)測點，支護結構設置37 個位移監(jiān)測點。

2.工程特點

2.1 工程地質條件

根據(jù)鉆孔揭露，場地上覆土層為第四系全新統(tǒng)人工填土、粉土、淤泥質粉質粘土夾粉土、淤泥質粉質粘土、粉質粘土和粉質粘土夾粉土，上更新統(tǒng)粉質粘土，下伏基巖為白堊系（K2）砂巖。

該項目地質條件差，不利于基坑施工?；娱_挖土層主要為素填土、粉土、淤泥質粉質黏土夾粉土及部分粉質黏土夾粉土，開挖后坑底土層為粉質黏土夾粉土，具有弱～中透水性。地下水位高，南側緊鄰內城河，土質滲透性系數(shù)呈弱～中，不利于基坑土方開挖，地質條件剖面見圖1。

2.2 基坑周邊環(huán)境

基坑周邊環(huán)境復雜。場地東側為東門大街，緊鄰內城河，南側為城河路，西側和北內緊鄰南橋花園住宅小區(qū)（房齡約20 年，主要為淺基礎磚混結構建筑物），基坑東側有兩根高壓電線桿。

第一，基坑東側坡頂線距用地紅線約1.0m，局部超出紅線；紅線外為已建居民樓，為5 層磚混結構、淺基礎，坡頂線距圍墻最近4.5m，距建筑物最近處約9.8m。圍墻外1.5m 處有雨污水管道，埋深1.0m。

第二，基坑南側坡頂線超出用地紅線；紅線外為綠化帶、內城河，坡頂線距河岸最近處約11.7m。圍墻外暫為發(fā)現(xiàn)地下管線。

第三，基坑西側坡頂線距用地紅線約1.0m，局部超出紅線；紅線外為南橋花園小區(qū)，已建居民樓為6 層磚混結構、淺基礎，坡頂線距建筑物最近處約8.5m。

第四，基坑北側坡頂線距用地紅線約1.9～4.3m；紅線外為已建居民區(qū)居民樓，均為磚混結構、淺基礎，坡頂線距建筑物最近處約6.2m。圍墻外無地下管線。

3.工程重難點和創(chuàng)新點

3.1 工程重難點

第一，周邊地下水豐富，開挖首層土透水性好，基坑封閉止水及有效利用信息化降排水技術是基坑施工成敗的關鍵。

第二，基坑東側、西側及北側均為老舊小區(qū)，小區(qū)房屋為淺基礎磚混結構，對地基沉降靈敏度極高，極易造成地面沉降房屋開裂，控制周邊地面沉降是基坑監(jiān)測控制與施工節(jié)奏把控的關鍵。

第三，基坑監(jiān)測信息化及智能化程度高，保證及時傳導監(jiān)測數(shù)據(jù)，調整施工作業(yè)順序和進度，確?；局ёo結構位移變形和周邊環(huán)境沉降滿足要求。

第四，基坑內支撐采用兩側鋼筋砼支撐，支撐梁大，立柱樁多，支撐梁連系梁工程量大，現(xiàn)場高程、定位測量頻繁，要求準確性高。

第五，坑外降水過快和基坑挖土過快或開挖方式?jīng)]有對稱分層開挖等都易導致基坑變形過大和周邊地表沉降，如何統(tǒng)籌協(xié)調兩者因素是有效指導基坑順利土方開挖重要舉措。

3.2 工程創(chuàng)新點

3.2.1 基坑監(jiān)測方式創(chuàng)新

一般深基坑監(jiān)測主要對基坑結構沉降與位移監(jiān)測、坑外地下水位監(jiān)測及周邊建筑物沉降監(jiān)測。本項目根據(jù)周邊復雜環(huán)境和設計等特點，增加深層土體位移自動監(jiān)測、支撐軸力自動監(jiān)測、坑外地下水位自動監(jiān)測，還對周邊道路路面和周邊全部建筑都進行沉降觀測，自動計算超出報警值后立即提醒監(jiān)測單位，可實時做出科學準確判斷和預測，有效指導施工進度。

3.2.2 科學施工創(chuàng)新

第一，基坑圍護結構線距周邊居民房屋很近，防止三軸深攪樁施工初期形成水泥土深槽對其產(chǎn)生不利影響，采用分段施工可有效防止房屋微位移開裂，接頭冷縫處采取高壓旋噴搭接閉合。

第二，高壓線周邊止水帷幕采取雙管高壓旋噴施工，防止高壓旋噴樁施工期間是地表土體隆起，在圍墻內側提前預鉆一排應力釋放孔，并加強圍墻外側地面隆起沉降監(jiān)測，知道高壓旋噴樁施工進度。

第三，基坑外布置若干地下水位自動觀測井，實施觀測地下水位變化，坑內降水期間，若坑外水位變化明細，必然導致周邊房屋沉降并引發(fā)沉降監(jiān)測報警，立即采取停止開挖和降水，檢查基坑周圍是否存在滲漏處，采用雙液注漿或高壓旋噴樁止水堵漏。

第四，為減少基坑鋼筋混凝土內支撐后期二次抹漿，在施工立摸期間采取混凝土裂縫控制技術，嚴格采取防止裂縫措施，保證混凝土強度的前提下，采取低水化熱水泥及時保養(yǎng)，減少后期相關修補費用。

3.2.3 測量儀器創(chuàng)新

本基坑支撐系統(tǒng)為兩層鋼筋砼支撐體系，為保證受力合理均勻，支撐梁、圈梁與鋼格構柱同一水平直線、且截面標高也相同。安放格構柱階段，保證每根樁垂直度、樁中心及樁頂標高必須在設計偏差范圍內。每個步驟都需要測量儀器定位，采取JSCORS 實時定位技術，不僅節(jié)約人力資源，使用上更加方便、快捷和準確，為施工關鍵部位測繪和定位體供了有力技術支撐。

4.新技術應用

4.1 新技術的應用及技術經(jīng)濟分析

4.1.1 降排水信息化運用的技術內容

第一，對坑內地下水水位、坑外地下水水位、坑內地下水抽水量等信息實施現(xiàn)場人工采集，集中現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)通過電腦自動分析出降排水是否滿足施工進度要求，同時可判斷基坑止水帷幕的閉水效果，及時將地下水位結果通過手機及時與監(jiān)理單位、施工單位和建設單位共享。

第二，項目狀態(tài)（正常與異常）界面差異化分析，水位實時報警、設備故障實時報警。

第三，重點觀測坑外觀測井的地下水位，出現(xiàn)異常情況及時排查原因，及時加強周邊地表沉降情況，沉降若超出報警值自動自動報警。

第四，自動保存每天地下水位數(shù)據(jù)，形成地下數(shù)位變化數(shù)據(jù)表格，便于日常儲存和管理。

第五，項目管理信息的輸入、圖紙、方案、多方應急聯(lián)系方式，地下水控制風險，成井信息的電子化，做到信息存儲的可追溯性[1]。

4.1.2 降排水信息化技術的應用

基坑南側緊鄰內運河，地表土層滲透性系數(shù)大，為保證降水效果，采取封閉降水技術，基坑四周采用止水帷幕封閉降水。同時，為防止坑外降水過多，采取降水信息化技術，在保證坑內正常降水的前提下，坑外地下水位累計不超過1m。

通過坑外18 口觀測井的實時監(jiān)測，通過電腦輸入每口井地下水位后自動計算出地下水位的降幅變化，超出設計值會自動報警；坑內降水要求是保持地下水位需要低于開挖面以下不小于0.5m，符合該項要求后可停泵，節(jié)省電力資源。一旦出現(xiàn)坑外地下水位降幅過大或地下水位過低，及時停止挖土和坑內抽水，提高周邊房屋和道路的沉降監(jiān)測頻率，進行信息化的動態(tài)監(jiān)測，分析坑外地面沉降原因，及時采取有效措施制止進一步沉降。

本項目出現(xiàn)過多次周邊房屋沉降報警，同時監(jiān)測坑外地下水位下降3m 多，后經(jīng)現(xiàn)場逐一查看發(fā)現(xiàn)北側拐角處樁縫處漏水，出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。根據(jù)現(xiàn)場情況分析是三軸深攪樁搭接處出現(xiàn)冷縫所致，立即在滲漏后方施工雙排高壓旋噴樁包圍，與原三軸深攪樁形成閉合。經(jīng)如此補救措施后，坑外地下水位逐漸上升，房屋沉降趨于穩(wěn)定。

4.1.3 降排水信息化技術的經(jīng)濟效益

本工程采取四周封閉止水，坑內管井+明排降水，坑外設置觀測井監(jiān)測地下水位，坑內管井監(jiān)測地下水位，現(xiàn)場采集地下水位數(shù)據(jù)通過電腦分析后給現(xiàn)場降水管理做出合理施工預估和依據(jù)。比如坑內56 口井顯示地下水位符合設計要求了，可立即停泵；坑外地下水位出現(xiàn)異常下降，立即排查基坑側壁是否出現(xiàn)滲漏或流砂現(xiàn)象，防止出現(xiàn)嚴重后果。

該技術在沒有完全使用地下水位監(jiān)測信息智能化的情況下，通過輸入地下水位數(shù)據(jù)后自動分析顯示出水位是否正常，是否報警給施工人員做出合理施工指導和預測，節(jié)省相關資源，有效規(guī)避了其他不良后果。與其他同類工程比較，使用該技術應用經(jīng)濟效果顯著，產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益約35 萬元。

4.2 深基坑施工監(jiān)測技術

4.2.1 深基坑施工監(jiān)測技術內容

基坑工程監(jiān)測是指通過基坑控制參數(shù)進行一定期間內的量值及變化進行監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)評估判斷或預測基坑安全狀態(tài)，為安全控制措施提供技術依據(jù)。

通過在工程支護結構上布設位移監(jiān)測點，進行定期或實時監(jiān)測，根據(jù)變形值判定是否需要采取相應措施，消除影響，避免進一步變形發(fā)生的危險。

在水平位移監(jiān)測點旁布設圍護結構的沉降監(jiān)測點，布點要求間隔15～25m 布設一個監(jiān)測點，利用高程監(jiān)測的方法對圍護結構頂部進行沉降監(jiān)測。

基坑圍護結構沿垂直方向水平位移的監(jiān)測，用測斜儀由下至上測量預先埋設在墻體內測斜管的變形情況，以了解基坑開挖施工過程中基坑支護結構在各個深度上的水平位移情況，用以了解和推算圍護提變形。

臨近建筑物沉降監(jiān)測，溧陽高程監(jiān)測的方法來了解臨近建筑物的沉降，從而推算其是否會引起不均勻沉降。

在施工現(xiàn)場沉降影響范圍外，布設3 個基準點為該工程臨近建筑物沉降監(jiān)測的基準點。臨近建筑物沉降監(jiān)測的監(jiān)測方法、使用儀器、監(jiān)測精度同建筑物主體沉降監(jiān)測。

4.2.2 深基坑施工監(jiān)測技術的應用

本基坑東、西、北側都緊鄰老舊小區(qū)，基坑開挖期間必然對周邊地面產(chǎn)生沉降影響，為確保周邊小區(qū)房屋安全，為施工提供充分依據(jù)和預測，對基坑結構及周邊房屋進行多維度布置不同類型監(jiān)測點：

第一，周邊房屋布置82 個沉降監(jiān)測點；第二，周邊道路設置8 個沉降監(jiān)測點；第三，支護結構布置37 個位移監(jiān)測點；第四，設置46 個支撐梁軸力監(jiān)測應力片；第五，設置18 個深層土體位移監(jiān)測點；第六，布置18 個坑外地下水位監(jiān)測點。

在施工期間，提前布設軸力監(jiān)測點、深層土體位移監(jiān)測點、周邊房屋和道路沉降監(jiān)測點、坑外地下水位觀測監(jiān)測點，待支護結構完工后，在支護結構四周布設位移沉降監(jiān)測點。

土方開挖前一周，開始每兩天測量一次，土方開挖期間，每天都測量監(jiān)測控制點。通過計算機對現(xiàn)場采集監(jiān)測點數(shù)據(jù)綜合分析，可以預測支護那個區(qū)域開挖過來，導致地表沉降，支護結構位移過大，同時軸力數(shù)據(jù)增大，電腦分析監(jiān)測數(shù)據(jù)后超出設計值發(fā)出報警值。現(xiàn)場管理人員立即采取相應措施，停止挖土，采取回填土措施，遏制坑頂位移加劇和周邊地面沉降。優(yōu)化挖土方法，分層分區(qū)對稱開挖，保證檢測數(shù)據(jù)符合設計要求。

4.2.3 深基坑施工監(jiān)測技術的經(jīng)濟效益

通過對本深基坑多維度全過程的監(jiān)測、分析和預測，有效地指導了施工進度。定期監(jiān)測并自動分析數(shù)據(jù)，出現(xiàn)異常情況或超出報警值，監(jiān)測系統(tǒng)自動報警，停止基坑土方開挖，繼續(xù)觀測，分析處理變形過大原因。根據(jù)目前使用基坑監(jiān)測的預警系統(tǒng)使用，可及時分析原因，為基坑后續(xù)施工或補救提供有效指導，達到基坑順利開挖及不影響周邊環(huán)境的效果。若沒有預警系統(tǒng)，基坑開挖過程容易造成基坑位移過大，周邊地表沉降，房屋開裂，不利影響太大，后期修復房屋，恢復房屋居住功能，花費的費用太大。

在基坑施工階段，采取深基坑監(jiān)測技術可以成功指導施工，預測施工不足并及時報警；否則盲目趕施工進度，地面出現(xiàn)沉降過快或總體沉降超過設計值都可能不得而知，可能會導致周邊房屋、路面等更大的破壞。根據(jù)類似工程情況，進行多維度全方位監(jiān)測及自動分析數(shù)據(jù)技術，既可以優(yōu)化施工，改進施工進度又可保證支護結構和周邊房屋的安全，綜合評價分析，產(chǎn)生經(jīng)濟效益約60 萬元。

4.3 JSCORS 實時定位技術

4.3.1 JSCORS 實時定位技術的應用

本基坑工程量大，工期緊，與樁基工程同步交叉施工?，F(xiàn)場投入12 臺回旋鉆機施工工程樁，4 臺回旋鉆機施工圍護樁，1 臺三軸深攪樁施工水泥土攪拌樁，1 臺高壓旋噴樁鉆機施工旋噴樁。其中，圍護樁655根，立柱樁175根，工程樁1664 根，三軸深攪樁703 幅，高壓旋噴樁385 根。若采取常規(guī)儀器測放，要3-4 人負責配合測繪和復核?，F(xiàn)場使用JSCORS 實時定位技術定位和測量，達到了高效、精準、省時、省人等優(yōu)勢特點，1 個人就可以全部完成該項復雜且需要高精度的工作。

4.3.2 JSCORS 實時定位技術的經(jīng)濟效益

本工程施工期間采用JSCORS 實時定位技術，為現(xiàn)場坐標定位與高程測量提供的準確而便利的條件，不必考慮現(xiàn)場不通視、現(xiàn)場設備多、場地不好等因素，可對工程樁、深攪樁、立柱樁、鋼格構柱及止水帷幕接頭等提供實時定位技術，一個人即可完成上述工程。根據(jù)相同類似工程的測量儀器和人力投入，采用該技術產(chǎn)生經(jīng)濟效益約15 萬元。

4.4 基坑施工封閉降水技術

4.4.1 基坑施工封閉降水技術的應用

基坑南側緊鄰內城運河，運河水位常年保持低于基坑地表1.5m左右，地表土層為雜填土和粉土，滲透性系數(shù)大。

基坑四周采用三軸深攪樁施工止水帷幕，東側和西側局部采用樁縫高壓旋噴樁+樁外鉸鏈式旋噴止水，坑內布置56 口降水井，地下二層降水井深度14m，地下一層降水井深度10m。三軸深攪樁冷縫搭接處采用高壓旋噴樁樁搭接止水。

基坑周長725m，三軸深攪樁采取Ф850@1200 套打施工，數(shù)量703 幅，樁長15m；雙管高壓旋噴樁采取Ф700@500 搭接形式，數(shù)量428 根，樁長15m。為了阻斷坑外地下水流入基坑，深攪樁樁長插入到第四層淤泥質粉質黏土中，該土層滲透性系數(shù)低，在基坑降水過程中對基坑以外地下水不產(chǎn)生水位影響。

4.4.2 基坑施工封閉降水技術的經(jīng)濟效益

本基坑采取基坑施工封閉降水技術[2]，四周采用護坡樁+三軸深攪樁（局部旋噴樁）止水帷幕的地下水封閉措施，深攪樁和旋噴樁樁長進入弱-不透水土層的一定深度，滿足基坑封閉降水要求。

坑內布置56 口降水井，降水井深度小于截水帷幕深度?？油獠贾?8 口坑外水位觀測井，實時監(jiān)測坑外地下水位?？觾冉邓罁?jù)按需降水要求，保證挖土順利，坑內降水水位低于開挖面0.5-1.0m，減少降水資源。根據(jù)挖土進度和降水周期，結合降水井數(shù)量及水泵功率，按需降水，采用封閉式降水技術，產(chǎn)生經(jīng)濟效益約35 萬元。

結語：

深基坑支護工程的周邊環(huán)境復雜、地質條件差、地下水位高且滲透性系數(shù)大。周邊的房屋結構均是磚混結構、淺基礎，對地面沉降特別敏感，抵抗房屋沉降能力很弱，因此，在本基坑首次應用深基坑施工監(jiān)測技術，確保周邊房屋安全和基坑安全。在深基坑開挖過程中，對周邊房屋及基坑本身全方位監(jiān)測尤有必要。合理采用該項技術，不僅避免了因沉降導致房屋下沉開裂需要修補搶救加固、處理房屋修復等重大損失，還為施工期間不斷優(yōu)化施工進度，有效指導施工，預測了基坑開挖過程中的重大隱患，并及時加以解決和處理，防止了后期可能出現(xiàn)的重大損失和災害。