减少深大基坑施工对周边建筑物变形影响的技术研究

曾思斌

（中铁二局第五工程有限公司，四川 成都 610091）

1 引言

为减少深大基坑施工对周边建筑物的影响，可从多方面采取措施。与国内其他城市相比，南通地质水文条件极其特殊与复杂，对明挖地铁车站施工非常不利。沿线地质主要为粉土、粉砂，具有超深、超厚、含水量大、流动性大、自稳性差等特点，局部还存在液化土层，对施工影响极大。同时，周边环境特别复杂，表现为老旧建筑物密集、紧邻基坑、抗变形能力差、保护要求高。根据现状环境，需要通过各项安全技术措施减少深基坑对周边建筑物的影响，在施工过程中需加快施工进度，加大对周边建筑物的保护力度，以此减小地铁车站施工对建筑物的影响。

2 工程概况

环西文化广场站位于人民中路与濠西路交叉口，为南通轨道交通1、2号线换乘站。1号线车站沿人民中路东西向设置，为地下两层车站。车站总长364.17m，标准段净宽21.30m；1号线标准段基坑开挖深度为17.56m，小里程端头井基坑开挖深度为19.26m，大里程端头井基坑开挖深度为21.08m，采用半盖挖局部全盖挖施工。2号线车站沿越龙路南北向设置，为地下三层车站，车站净长205.40m，标准段净宽21.70m；2号线标准段基坑开挖深度为24.81m，端头井基坑开挖深度为26.51m，采用半盖挖局部双侧半盖挖施工。换乘节点处直径为62m，为近圆形钢筋混凝土大穹顶结构，围护结构采用厚度为1 000/1 200mm、深度为55m的地下连续墙。图1为环西文化广场站平面布置图、图2为环西文化广场站与周边建筑物位置关系平面图。

图1 环西文化广场站平面布置图

图2 环西文化广场站与周边建筑物位置关系平面图

3 建筑物变形原因分析

建筑物变形原因总结归纳为：在施工过程中基坑渗漏或基坑变形造成周边地表沉降，导致建筑物产生沉降开裂等变形，主要因素包括以下几方面内容：

（1）基坑开挖渗漏，造成基坑周边水土流失及基坑变形，导致地表及周边道路开裂、沉降、周边建筑物变形、管线破坏等。（2）基坑开挖过程中，支撑施工质量差、支撑架设不及时或基坑开挖方法不当造成基坑变形。（3）因承压水埋深较浅且无隔水层，基坑开挖及建筑物回筑降水，引起周边建筑物、地面沉降，导致基坑变形。（4）基坑开挖过程中基坑周边荷载较大，基坑支撑轴力增加，围护结构变形增大，导致周边建筑物沉降或开裂。（5）周边管线改迁后距离基坑较近，施工重载车辆多，导致压力管线和排水管线破坏，地下出现空洞现象，造成基坑变形。（6）因基坑周边建筑物多为老旧建筑，基础薄弱，建筑物抵抗变形能力较差。

4 基坑变形原因研究

4.1 基坑开挖渗漏

4.1.1 地下连续墙质量缺陷

围护结构质量缺陷易造成基坑开挖出现涌水、涌沙现象，需采取以下措施防范：

①保证导向墙的施工质量，适当加深导墙深度，提高导墙混凝土标号。②保证泥浆质量，严禁不合格泥浆入槽，及时换浆，新浆与循环浆使用比例需保持在1:2.5～1:3之间，确保槽壁稳定。③因地下水位较高，地下连续墙成槽前需采取预降水措施，降低地下水位，提高地下连续墙成槽施工质量。④因地下连续墙钢筋笼采取分节吊装，为保证槽壁稳定，防止塌孔等，需要保证地下连续墙钢筋笼接头在2h内完成。⑤为防止钢筋笼吊装过程中出现槽壁坍塌，泥土进入钢筋笼内造成地下连续墙夹泥、夹砂、漏水，需在钢筋笼两侧挂彩条布。⑥刷壁需严格执行旁站制度，确保每幅槽型钢侧无泥块等杂质影响地下连续墙施工物探，并留下刷壁终止影像资料。⑦每幅墙没成槽前必须进行超声波检测，利用超声波检测结果指导成槽施工，发现问题及时处理。

4.1.2 防止基坑开挖过程中围护结构渗漏的措施

在基坑开挖过程中，为有效防止地下连续墙渗漏，需采取以下措施防范：①基坑开挖过程中严格执行掏槽、检缝、封钢板制度，提前处理渗漏位置，一旦无法坑内堵漏，可快速回填，在坑外采取加固措施，对无问题及已处理完成的接缝一律采用封钢板的方法，加强接缝的施工质量。②严格把控地下连续墙的施工质量，确保地下连续墙施工的止水性满足设计要求。③基坑开挖前应根据施工记录，对存在质量问题的地下连续墙提前采取措施，并在开挖该槽段时提前准备好应急措施。④提前在坑外打应急降水井和应急注浆孔。⑤基坑开挖前应准备充足的应急人员、物资及设备，并定期组织人员进行应急演练，提高应急效率。⑥及时处理地下连续墙墙体和接缝处的渗水、湿渍，未处理完成严禁向下开挖。

4.2 深基坑施工问题

针对南通富水砂层地质条件，在基坑开挖过程中，支撑施工应采取以下防范措施：

（1）严格遵循“时空效应”，及时架设支撑，钢支撑不得超过3根，混凝土支撑不得超过1根。基坑开挖前准备充足的支撑施工人员、材料及设备。（2）混凝土支撑施工时间较长，在混凝土支撑施工前可将垫层加厚，提高混凝土标号；作为临时支撑，基坑开挖长度不得超过9m，一道混凝土支撑施工时间不得超过2d。（3）基坑下部钢支撑轴力较大，需采用钢支撑应力自动补偿系统，保证钢支撑轴力稳定。（4）因底板施工时间较长，可在基坑无下翻梁位置，在开挖至基底时开挖一条贯通沟槽，并浇筑混凝土作为暗梁，减少基底变形量。（5）加强监测，对围护结构质量薄弱的地方应采取加密监测，利用监测数据科学指导现场施工。（6）基坑开挖期间应加强巡视周边建筑，发现异常立即停止施工，处理完成后方可继续施工。

4.3 基坑降水

针对南通特殊的富水砂层、地下承压水位无隔水层、出现夹水层等地质条件，在深基坑开挖降水的过程中需采取以下安全技术措施：

（1）组织专家论证降水方案，根据专家意见设置降水井数量、深度等参数。（2）在基坑内、外设坑外降水井、承压水观测井与回灌井。基坑外侧设置抽灌一体化设备，监测控制基坑降水水位与坑外水位，通过回灌的方法，减少基坑降水对周边环境的影响，从而减少基坑变形。（3）夹层滞水采取真空降水、水泥搅拌等措施，可以在基坑开挖过程中保持基地干燥，加快基坑开挖速度，减少基坑变形。（4）基坑开挖降水前需进行降水试验，包括单井出水量试验、群井降水效果试验、围护结构封闭性试验等，充分验证降水方案的降水效果与围护结构的封闭效果，试验结果满足要求后，再实施降水。若试验不满足要求，则需要改进方案后，再重新进行抽水试验，直到满足要求为止。

4.4 建筑物基础预处理

由于环西文化广场站周边建筑物距离基坑较近，且建筑物多为高大的老旧建筑物，基础薄弱，因此，深基坑施工将对周边建筑造成较大的影响。为加大周边建筑的保护力度及完善保护措施，应编制深基坑施工周边建筑物保护安全专项施工方案，并组织专家论证。具体安全技术措施如下：

（1）针对高耸的南通电视塔建筑物需在中间设置隔离墙，并设置回灌井，采用自动化监测，实时掌握电视塔监测情况。可根据基坑开挖情况有针对性地加固基础。（2）加强施工组织，24h施工，加大施工资源投入，缩短基坑施工时间。（3）对基坑薄弱的建筑物可采取袖阀管预注浆的方法，提高建筑物的基础承载力，且注浆应在基坑开挖前完成。（4）基坑开挖前收集建筑物的状态，掌握第一手原始资料，可提前对建筑物存在的问题进行建筑物保全鉴定。（5）基坑开挖期间需安排专人巡视建筑物，并留下每天巡视结果的影像资料。（6）积极与建筑物产权单位、物业管理单位联系，发现问题及时处理。

4.5 施工监测

编制环西文化广场站车站主体及附属深基坑施工安全专项监测方案，并组织专家论证，施工过程中严格按照监测方案监测基坑。基坑开挖前收集原始数据，每天安排专人研究监测数据变化，并反馈给现场施工管理人员，发现异常，立即采取措施，将基坑开挖变形影响降到最小，最大程度地减少基坑开挖对周边环境，尤其是周边建筑物的影响。

4.6 周边环境因素

环西文化广场站周边建筑物密集、管线复杂、车流量大、重载工程车辆多、人员密集，针对该施工环境需采取以下措施：

（1）与交管部门对接优化交通疏解方案，将交通对施工造成的影响降到最小。（2）每天安排专人巡视周边建筑物等，发现问题立即通知相关产权单位处理，并积极配合产权单位。（3）与社区、交警、城管、建筑物及管线产权单位建立动态应急管理机制，万一发生基坑安全事故，则立即启动应急预案，力争将损失及各方面影响降到最小。

5 减少深大基坑施工对周边建筑物变形影响的技术措施

（1）在南通复杂的地质条件中，为减少深基坑施工对周边建筑的影响，在基坑变形方面应采取主动控制措施，在确保基坑安全稳定的前提下，保证周边建筑物的稳定，对建筑物起到保护作用。（2）科学、实时利用监测数据指导施工，针对不同问题，提前采取针对性的预防措施，从而最大程度地降低深大基坑施工对周边环境的影响，显著提升深基坑施工及周边建筑物的安全、降低成本、缩短工期。（3）根据以往施工经验，基坑施工过程中造成建筑物变形的主要原因是基坑变形。一般情况下只有保证基坑稳定，才能降低深基坑施工对周边环境的影响，也可针对不同的环境因素，提前对老旧及基础薄弱的建筑物采取加固保全等措施，提高建筑物自身的强度和抗变形能力。因此，可从提高建筑物基础强度及基坑稳定两方面，分别采取不同的安全技术措施，降低深大基坑施工对周边建筑的影响。

6 结语

与全国绝大多数城市相比，南通特殊的地质水文条件不利于地铁施工。环西文化广场站为南通地铁1、2号线同期建设换乘车站，基坑开挖深度大，周边管线及老旧建筑物密集，建筑物保护要求非常高。同时，道路狭窄，交通流量大，施工场地狭窄，施工环境较为不利。通过深大基坑施工对周边建筑物变形的研究发现，增加安全技术措施可降低深大基坑施工对周边建筑物的影响程度，可为全国类似工程施工提供参考。