旧住房成套改造在地铁保护区环境中的地基处理技术

郑信荣 陈建福 袁 宇 姜 杰

上海新长宁集团建筑装饰实业有限公司 上海 200050

随着我国城市更新发展需要，上海旧住房成套改造正日益受到市、区政府和老百姓的关注和重视，建设任务越来越重。由于旧房结构和设计年代久远、地理环境复杂、邻近市政地铁隧道繁多等问题，在旧房改造中如何进行地基处理，以确保建设和使用安全，逐渐成为旧住房成套改造建筑施工研究的重点和难点[1-3]。

1 工程概况

上海长宁区愚园路1382～1388号房屋原为6层底框砖混房屋，建筑面积2 300 m2，为20世纪60年代建造。1层为商铺，2～6层为住宅，厨卫均为2户人家合用。通过本次成套改造，在原房屋北侧贴扩建放出1.5 m走廊，然后对内部房屋进行成套改造，使每户人家都能拥有独立厨房和卫生间。

2 环境地理位置

工程位于轨交2号线中山公园站，邻近地铁隧道北侧仅4.2～7.0 m，位于地铁保护区内，房屋位置及地铁保护区范围如图1所示。

图1 房屋与地铁隧道相对位置

3 工程施工特点和难点

近日，国务院办公厅发布了《关于全面推进城镇老旧小区改造工作的指导意见》，将大力推动老旧小区的改造工作，上海正在推进旧小区成套改造施工，现如今城市地铁建设发展迅速，地铁线路密布城市的地下空间，势必会影响地铁。本工程原有房屋基础沉降已趋于稳定，新老建筑之间采用植筋相互连接，而贴扩建部分将产生新的沉降，必须降低施工对地铁隧道的影响以及尽可能将房屋沉降控制在0.5 cm以内，以防止新老建筑间由于沉降差而产生裂缝。一旦发生施工事故，将严重影响地铁运行的安全。

2021年1月22日15时42分，广西某勘察设计有限公司在南宁市凤岭片区完善工程24号路施工现场开展勘察施工时，直径为9 cm的钻头击穿了轨交1号线隧道，侵入隧道98 cm，与当时正在运营的列车发生擦碰。事故未造成人员伤亡，但导致列车运行中断1 h 52 min，对市民的出行造成了严重影响，社会影响重大。

本工程特点就是需要对房屋结构扩建和加固。本工程房屋扩建处距上海轨交2号线隧道水平距离最近处仅4.2 m，位于轨交2号线保护区内，若采用的地基处理方式不合理，可能会造成隧道渗漏、结构变形过大、结构破损等危害，严重威胁隧道行车安全[1-3]。如何减少施工对地下隧道的影响成为本工程最大难点。

4 成套改造贴扩建部位桩基选型

基于工程的特点与难点，在与设计公司沟通协商后，采用钢管锚杆静压桩作为本工程的地基处理方式。该方式承载力高、穿透性强，传荷及受力性能明确，可以迅速控制沉降，对桩周土体的挤土效应较小，施工方便，可在狭小的空间进行压桩作业。本工程采用φ300 mm×10 mm的钢管锚杆静压桩，桩长22 m，单桩竖向承载力设计值260 kN，共32根桩。该项目在地铁保护区范围内，须经地铁相关部门认可后方可施工，施工过程中结合地铁隧道部门的相关要求采取合理的压桩顺序。经过计算，在上部结构施工至3层楼面时，上部结构的自重能满足压桩反力的要求，故在施工至3层楼面后，停止上部结构的施工，进行压桩作业。压桩平面施工流程如图2所示。

图2 压桩平面施工流程

5 钢管锚杆桩施工技术

5.1 锚杆静压桩施工工艺流程

锚杆静压桩施工技术是利用预埋或后埋在基础钢混凝土底板上的锚杆和安装其上的压桩反力架提供的反力，从预留出的洞口中，由液压千斤顶将桩逐段压入土中的桩基施工法。其以便利、可靠等特点被广泛应用于建筑物结构纠偏、已建建筑物基础加固、新建建筑物基础逆作法等危难工程中。一般施工工艺流程为：预留压桩孔→清理施工作业面→探查、排除障碍物→埋设锚杆（钢管桩制作）→安装压桩反力架→起吊桩段→校正桩身垂直→压桩→填写压桩记录→下一节桩就位、校正→焊接接桩→压桩→压桩到设计要求→最终深度及压桩力验收→拆除压桩反力架→焊接锚固钢筋和交叉钢筋→清孔（配制微膨胀早强混凝土）→浇捣微膨胀混凝土。

5.2 桩段制作及连接

锚杆静压桩每节不小于1.5 m，拼接节点的连接强度应不小于桩本身强度，采用坡口对接熔透焊（图3），焊缝质量等级不得低于二级。每次焊接前均检查接头部位的处理情况以及上下节桩段轴线是否在同一直线上、桩身是否垂直，在满足要求后进行焊接操作。焊接后检查焊接质量，若有漏焊或焊缝高度不够，及时进行补焊。

图3 剖口对接融透焊施工现场

5.3 沉桩施工

新浇筑基础承台厚500 mm，混凝土强度C35，内配钢筋16 mm双层双向。锚杆桩为钢管桩，需分节施工，为降低压桩施工影响，减少桩基与土体间的摩阻，要求严格控制压桩速度在1.5 m/min以内。压桩过程中对桩的垂直度控制尤为重要，在施工过程中应保证压桩架的垂直度、桩尖就位时的垂直度和桩端就位时的垂直度，在压桩过程中及时校正，同时保证上下节桩段的轴线在同一直线上（图4）。

图4 沉桩施工

整个压桩过程未中途停顿，以防止部分孔隙水压力消失，出现桩周土体径向固结和桩端土体强度恢复现象，从而导致压桩困难情况的发生。同时控制每天沉桩的数量为2根，距地铁隧道由近及远依次沉桩，32根桩完成沉桩共花费16 d。沉桩终止条件为桩长（22 m）和压力（390 kN）双控，终止压力由设计、监理、施工等方结合具体情况商定。

5.4 封桩施工

封桩工艺的好坏关系着钢管桩与承台连接的可靠与否，会直接影响桩的承载能力。及时而又合理的封桩工艺，可以达到有效控制基础沉降的目的，从而保证上部新老结构连接处的施工质量。钢管内采用强度等级C30的混凝土填充，每天压桩后及时封桩，封桩前须清除桩孔内杂物，并对桩孔进行清洗，清洗后抽干压桩孔内的积水，以保证桩帽与筏板基础间的整体性。为了形成封闭的桩帽，将锚杆相互连接以加强混凝土底板和桩以及桩承台的整体受力性能，并采用强度等级C35的微膨胀混凝土封桩。基础与原有基础及墙体连接和封桩节点如图5所示。

图5 基础与原有基础及墙体连接和封桩节点示意

6 地铁隧道环境保护及监测

按照上述方法进行施工，在压桩施工过程中及施工完成后，采用信息化手段对轨交2号线隧道的相关参数进行全过程监测。依据现场施工区域位置以及隧道线路走向等实际情况，在适当的位置布置监测点，重点监测隧道的结构变形、是否出现渗漏以及是否出现结构破损，监测贯穿整个施工过程。整个过程由地铁运营公司负责专业监测，每日将监测数据报给建设单位、施工单位等参建方，以便控制施工进度，适时调整施工方案。实践表明，地铁隧道中并未产生渗漏、结构破损等问题，钢管锚杆静压桩施工对隧道变形几乎没有影响。

7 结语

以地铁隧道保护区的城市旧住房成套改造贴扩建桩基施工为例，充分考虑既有施工工艺，对施工工艺和施工方案进行优化，通过对沉桩速度、每日沉桩数量及沉桩后的及时封桩等进行严格控制，从而将地铁保护区内的地基处理对地铁隧道的影响降到最低。本工程采用的钢管锚杆静压桩施工工艺几乎未对地铁隧道产生影响，施工效果较好，建议在对城市地铁隧道保护区范围内的旧房改造地基处理中推广使用。