紧邻保留建筑的大型深基坑施工变形控制技术

顾春华

上海临港浦江公共租赁住房运营管理有限公司 上海 201306

城市更新改造涉及大量的老建筑保留、保护问题，历史保护老建筑大多未设置桩基与地下室，紧邻老建筑的新建工程，特别是深基坑施工，若未采取专项研究与措施，很可能将对老建筑产生较大的位移与变形，甚至是损毁与倒塌。如何在基坑施工中将对保留建筑的影响减少到最小，是保证工程顺利实施的关键[1-4]。

图1 项目与保留建筑平面示意

1 项目概况

1.1 工程概况

上海黄浦江沿岸某地块项目工程基坑平面形状大致呈L形，东西向最长132.7 m，南北向最宽68.1 m，基坑总面积6 300 m2，基坑周长379 m。紧邻基坑边有2栋建成超过100年的保留建筑。该建筑为砖木结构，无桩基、地下室，且年久失修，施工保护难度很大（图1）。

场地内地面绝对高程为＋5.50 m，场地整平绝对高程＋5.00 m，即相对标高－0.50 m；基坑普遍开挖深度为－11.45～11.05 m；局部深坑－14.45 m。地下2层，南侧相邻场地内保留建筑范围为安全等级二级，基坑环境保护等级二级。

基坑围护形式：三轴止水帷幕＋钻孔灌注桩围护＋三轴搅拌桩裙边加固＋坑内高压旋喷桩加固。支撑形式为钢筋混凝土2道支撑。竖向支撑采用型钢格构柱＋型钢剪刀撑，基坑降水采用深井真空管，底板垫层厚度150 mm。

1.2 老建筑及周边环境概况

1）基坑东侧。基坑开挖边线与该侧用地红线最小净距5.56 m。红线外侧为新建的小区，基坑开挖边线与小区1幢2层的商业建筑物最小净距8.23 m。

2）场地南侧。南侧靠东，基坑开挖边线与该侧用地红线最小净距4.70 m，红线外侧为新建小区建筑物，基坑开挖边线与小区1幢6层的住宅建筑物最小净距15.20 m。南侧中部及靠西，红线内为2栋老旧别墅形式的2层建筑（图2），基坑开挖边线与2幢建筑物最小净距分别为4.21 m及4.53 m。2幢保护老建筑为砖木结构，建筑历史100年，基础为浅基础砖基，埋深约2.5 m。

图2 保留建筑外立面

3）场地西侧。西侧靠南，基坑开挖边线与该侧用地红线最小净距4.17 m。红线外侧为1栋老旧别墅形式的2层建筑物，基坑开挖边线与该幢建筑物最小净距为18.30 m。

4）场地北侧。北侧为滨江大道，基坑开挖边线与该侧用地红线最小净距2.28 m。道路北侧为2幢圆柱连体形状的工业建筑。

2 方案实施

2.1 基坑围护优化及施工技术

本工程基坑施工有别于其他常规深基坑的施工工况，南侧有2栋需保护的老建筑，且老建筑结构形式的安全性较差，因此围护设计在细节上做了部分的深化与调整。除了常规的止水帷幕＋围护桩＋裙边加固＋坑内加固外，还增加了1排隔离桩，同时对止水帷幕与围护桩之间、PHC桩与裙边加固之间的缝隙采用压密注浆的方式进行加固。

2.1.1 基坑围护设计深化

本工程围护设计充分考虑基坑自身的安全、稳定，同时兼顾南侧2栋保护老建筑的需要，在基坑围护外侧与老建筑基础之间增设1排隔离桩。为尽量减少老建筑的结构变形位移，在帷幕与围护桩之间、工程桩与裙边加固之间增设注浆工序。本工程老建筑处围护体系依次为：φ600 mm钻孔隔离桩＋φ850 mm三轴搅拌桩止水帷幕＋压密注浆（缝隙）＋φ1 000 mm钻孔桩围护＋PHC工程桩＋压密注浆（缝隙）＋φ850 mm三轴搅拌桩裙边加固＋φ800 mm高压旋喷桩坑底加固（图3）。同时，在保留建筑转角部位局部增设1排三轴止水帷幕。

图3 保护老建筑侧围护剖面

2.1.2 基坑围护施工

在基坑围护工程施工前，沿基坑线内侧浇筑一条厚200 mm、宽8 m的道路，方便施工机械行走。基坑围护采用钻孔灌注桩，其中围护桩外侧增加1排三轴水泥土搅拌桩止水帷幕，两者间的空隙用压密注浆填充。基坑南北两侧近基坑处采取三轴水泥土搅拌桩坑内加固。

基坑内采取高压旋喷桩进行加固。邻近保护老建筑一侧加设1排隔离桩。安排1台三轴搅拌桩机进行搅拌桩施工，4台钻孔灌注桩机进行钻孔围护桩施工（以及立柱桩），1台高压旋喷桩机进行土体加固施工。在施工过程中，应根据基坑设计要求，确保围护结构的施工质量与基坑安全。本工程施工顺序依次为：三轴水泥土搅拌桩→钻孔灌注围护桩→三轴水泥土搅拌桩加固→钻孔灌注隔离桩→立柱桩→高压旋喷桩坑内加固→压密注浆。

2.2 土方分层分块开挖施工

土方的开挖直接关系到基坑变形的大小与稳定，主要涉及的问题是时间的控制与现场施工的安排。土方的分块开挖与支撑施工对围护变形的控制至关重要，同时直接影响老建筑的保护效果。本工程土方主要采取盆式开挖的思路，即周边对称挖土形成对撑的形式。

2.2.1 挖土、支撑施工流程

在围护工程施工结束后，开挖首层土方，施工第1道混凝土围檩、栈桥及支撑；混凝土强度达到设计强度的80%后，开挖第2层土方；第2层土方开挖后，及时跟进施工第2道混凝土围檩及支撑；混凝土强度达到设计强度的80%后，开挖第3层土方；第3层土方开挖后，及时跟进施工垫层、底板、传力带。

2.2.2 挖土、支撑施工工艺

第1层土方开挖及支撑施工：第1层土方开挖总量为12 017 m3，开挖标高－2.45～－0.50 m，挖深1.95 m；第1层土方开挖顺序结合围护设计要求，先形成南北向对撑，再由东向西推进。

第2层土方开挖及垫层施工：第2层土方开挖总量为30 815 m3，开挖标高－7.45～－2.45 m，挖深5.00 m；第2层土方开挖顺序按围护设计要求，土方开挖分块与顺序同第1层土方。

第3层土方开挖及垫层施工：第3层土方开挖量22 186 m3，开挖标高－11.05～－7.45 m，局部落深－11.95～－11.25 m。第3层土方开挖时以施工后浇带为界，先形成南北向对撑，再由东向西推进。开挖一区后开挖二区，最后开挖三区。

2.3 紧邻保护老建筑的深基坑支撑拆除

支撑拆除的方式有多种。本工程因周边环境要求，主要采取切割及机械拆除的方式。在围檩与支撑部位、紧邻保护老建筑区域采取切割的方式，在格构与支撑部位采取机械拆除的方式。每道支撑均须在下层结构（底板）施工完毕并达到80%的设计强度后，方可拆除。钢筋混凝土支撑拆除时要求分块、间隔进行。

本工程基坑支撑主要采用机械拆除与切割拆除相结合的方式。在保护老建筑敏感区域采用切割方式，在环境保护次要区域采用镐头机拆除方式。

2.4 紧邻保护老建筑的基坑同步监测

在整个工程基坑施工过程中，严格对基坑变形进行观测。由本工程保留建筑的垂直变形数据可以看出，在6个月的基坑施工过程中，保留建筑的垂直变形基本控制在10 mm之内，仅有部分点的垂直变形超过20 mm，未对2栋保留建筑的主体结构产生较大影响。

3 结语

经实施，本工程较好地确保了地块南侧2栋保留建筑的结构安全。主要经验总结如下：

1）通过前期的精心策划，从基坑围护设计源头开始进行优化设计，通过对细节的把握与考量，使得基坑围护本身适用于本工程的施工。

2）通过合理优化土方开挖顺序与分块，较好地控制了基坑的变形，间接控制了保护老建筑的变形；在基坑回筑阶段支撑拆除时采用不同的方式，即在敏感地区采取静力切割的方式，在非敏感区域采取传统的机械拆除，既考虑成本与进度的因素，又兼顾了基坑变形的因素。

3）在基坑施工全过程中采用跟踪监测技术，及时为基坑施工提供有力的数据支撑。