城市地下工程深基坑开挖对临近建筑物保护措施研究

金秋

（腾达建设集团股份有限公司，上海市201600）

城市地下工程深基坑开挖对临近建筑物保护措施研究

金秋

（腾达建设集团股份有限公司，上海市201600）

由于城市空间越来越小，城市地下结构的利用空间也越来越小，当城市地下结构近邻既有建（构）筑物时，地下结构在施工过程中与建（构）筑物之间将不可避免发生动态的相互作用，而这种作用往往导致地表沉降，从而引起临近建（构）筑物沉降甚至变形。如何减少地下结构开挖过程中对建（构）筑物的影响将是今后地下结构施工的重点与难点。通过广中路地道施工实例，重点分析当建（构）筑物距离深基坑较近时对该建（构）筑物的沉降影响控制，为同类型结构施工提供参考经验。

地下工程；地下连续墙；槽壁加固；三轴搅拌桩

1　工程概况及难点

广中路地道位于上海市虹口区内，地道范围为：西起水电路，东至欧阳路，沿途下穿广灵一路、广中支路、中山北一路、西体育会路（东江湾路）、东体育会路等市区道路，广中路地道宽9.9 m，开挖深度最深处为10 m。

北地道基坑相邻建筑物较近的主要为中山北一路至西江湾路间的三幢多层住宅楼，由西向东依次为广中路邮政支局及其上住宅，广中路25弄1号、2号住宅楼和广中路25弄6号、7号住宅楼。其中广中路25弄1号、2号为5层住宅，6号、7号为6层住宅，均为底框砖混结构，基础为条形基础，埋深1.6 m左右，建于20世纪80年代。该建筑物距离广中路地道基坑最近点距离仅2.7 m，根据以往施工经验，距离深基坑如此近的建筑物是需要进行拆除的，但由于该幢建筑物拆除费用较高，基于工程成本控制，业主要求在施工中进行保护。由于该房屋年代久远，基础薄弱，已有一定倾斜，对地基沉降变形非常敏感，为该地道基坑风险源最大的地方，需采取各项措施保护其安全。如图1所示［1］。

图1　地道与建筑物平面位置图（单位：mm）

2　控制房屋沉降的设计措施

该地道开挖深度最深处10 m深，基坑宽度11.6 m。根据以往经验，类似此类深基坑多采用SMW工法桩围护或者地下连续墙围护，采用以上两种围护结构的优缺点见表1。

表1　两种围护结构优缺点对比表

根据表1可知，采用SMW工法桩围护，工法桩围护刚性不够，围护变形难以满足建筑物沉降控制要求。若采用地下连续墙围护，地下连续墙成槽过程中一旦出现槽壁塌方或者地墙接缝处出现渗漏等将会对建筑物造成重大影响。

考虑到该建筑物距离基坑开挖最近处仅有2.4 m，且该段地道为整个地道开挖深度最深的地段，开挖深度为10 m，围护结构的设计对于周边环境的影响至关重要。根据该工程特点，对于围护结构的刚度及止水要求均很高。经过优化认为取长补短，综合地下连续墙和三轴搅拌桩优缺点，采用复合围护结构，既能利用地下连续墙刚度大的优点，又能利用搅拌桩土体加固及止水效果好的优点。因此设计将围护结构设计为800 mm厚地下连续墙，墙深26 m，同时地墙两侧设置φ650三轴搅拌桩进行槽壁加固，深度22 m，如图2所示［1］。

图2　基坑围护与建筑物平面剖面图（单位：m）

在基坑支撑体系的设计上，该处基坑坑底靠近建筑物设计了裙边加固，靠近建筑物外侧基坑抽条加固。为加强基坑支撑体系的整体刚度，第一道支撑采用钢筋混凝土支撑，支撑水平间距6 m，下设两道钢支撑。

3　施工过程中减少房屋沉降的控制措施

（1）地道基坑围护结构施工中的控制措施

为了减少搅拌加固及地下连续墙成槽对建筑物的影响，施工过程中先施工外排搅拌桩，待其基本达到加固效果后再施工内排搅拌桩，这样外排搅拌桩既起到了槽壁加固的作用，又对建筑物起到了隔离保护的作用。同时，在搅拌桩施工过程中严格控制以下两点：

a. 减缓喷浆下沉及提升速度，尽量少扰动周边土体。

b. 对于搅拌桩垂直度是施工控制重点，搅拌桩垂直度应控制在1/400以内（规范规定为1/200）。

（2）地道基坑开挖过程中的控制措施

a. 在基坑开挖过程中，严格按照时空理论控制开挖，随挖随撑，抽条开挖，并且随时复加支撑预应力。

b. 加强监测，施工过程中由专业监护单位对建筑物进行不间断监测，根据监测结果适时调整各施工参数（主要是减少基坑开挖支撑时间、加大支撑预加轴力及复加轴力、停止降水等），保证结构及周围环境的稳定、受控。

c. 基坑开挖完成后，合理调配结构回筑施工工序及施工投入，争取在最短时间内完成结构回筑并进行回填，尽量减少基坑外露时间。结构回筑过程中按设计要求进行换撑。

采取以上措施后，很好地控制了该房屋沉降，达到了预想沉降控制要求。

4　施工效果分析

施工期间，通过监控量测及对其结果的反馈处理，及时调整开挖方法及支撑参数，确保了结构的安全和对周边环境的沉降控制。建筑物监测点布置如图3所示。

图3　监测控制点图

广中路北地道施工完成后，对施工过程中的监测数据进行分析，该居民楼影响情况如下。

（1）槽壁加固阶段房屋沉降情况

在槽壁施工期间，搅拌桩施工时该栋建筑变形不是很明显，房屋呈下沉趋势，沉降量最大为F45：-4.15 mm，未报警。F45观测点槽壁加固期间沉降趋势见图4。

图4　F45监测控制点沉降趋势图（槽壁加固期间）

（2）成槽阶段房屋沉降情况

在地墙施工期间，由于地墙沉槽施工，对周边土体产生了一定的扰动，对应房屋也出现了一定的下降，到地墙施工结束后，变形最大测点为F45：-15.18 mm。F45观测点成槽阶段沉降趋势见图5。

图5　F45监测控制点沉降趋势图（成槽阶段）

（3）基坑开挖期间房屋沉降情况

在基坑挖土施工期间，由于基坑内土方的大量卸载，破坏了基坑内外的水土压力的平衡状态，坑外土体的扰动，引起了建筑结构的下沉。由于该建筑距离基坑很近，而且该建筑建成年份较长，基础薄弱，因此开挖引起的建筑变形也比较明显，待开挖结束后，建筑变形趋势平缓，逐步趋于稳定状态。开挖阶段变形最大测点也为F45测点：-44.27 mm ，但从房屋的整体沉降情况来看，该房屋为整体下沉，各点差异沉降不是很明显。F45观测点基坑开挖阶段沉降趋势见图6。

图6　F45监测控制点沉降趋势图（基坑开挖阶段）

根据以上数据表明，在围护施工期间，建筑物呈轻微下降趋势。在基坑开挖阶段，建筑物呈继续下沉趋势，但相较于预想下沉趋势要小得多。尽管在槽壁加固围护施工阶段，由于土体扰动，建筑物出现了沉降，但避免了基坑开挖阶段房屋的剧烈沉降。以上监测数据表明三轴搅拌桩+地下连续墙围护结构保证了基坑开挖和周围环境的安全。施工完成后，房屋检测部门对该房屋进行了检测，检测结论为该房屋结构良好。

5　结语

广中路北地道在施工过程中采用地下连续墙+搅拌桩槽壁加固施工方法，加上后期基坑开挖中的严格施工管理，很好地控制了周边建筑物的沉降，使得原本计划拆除的居民楼得以完整保护，并且基本上保持了原有状态。

在近来上海大规模的建设中，市区交通繁忙地段出现越来越多的地下通道或其它地下结构，而地下结构的施工又往往与既有建筑物（尤其是对于年代较久、基础薄弱的建筑物）临近，同时由于城市土地的限制，地下结构施工范围也越来越小。采用适当的围护结构并配合严格的施工控制，完全能够确保周边建筑物的安全。根据广中路地道施工经验表明，三轴搅拌桩槽壁加固+地下连续墙围护对于周边环境的沉降控制有较大优势，具有良好的经济效益和社会效益，在上海软土地区具有良好的应用前景。

［1］ 同济大学建筑设计研究院.广中路地道施工图［Z］.上海：同济大学建筑设计研究院，2012.

TU94

B

1009-7716（2015）05-0180-03

2015-01-12

金秋（1979-），男，湖北随州人，工程师，从事市政地下工程技术工作。