邻近建筑物深基坑施工技术解析

韩军

摘 要：邻近建筑物进行深基坑施工中，保证建筑物及基坑自身安全至关重要。以太原市轨道交通1号线工程为基本背景，探讨其中邻近建筑物的车站深基坑围护结构施工技术，采用多种措施提高土体刚度，保护建筑物及基坑安全，通过分析，以期对相似工程提供施工参考。

关键词：地铁工程、邻近建筑物；深基坑施工；围护结构

中图分类号：TU463                                    文献标识码：A                             文章编号：2096-6903（2023）02-0016-03

0 引言

当前，城市化轨道已经成为了重要的交通形式，其中明挖基坑施工形式被广泛应用。城市轨道车站多位于城市繁华地带，施工空间小，邻近建筑物多，施工环境复杂，在有限空间确保周边环境安全的前提下进行城市轨道明挖基坑施工是一大难点，在此背景下，有必要对邻近建筑物深基坑技术展开探讨[1]。

1 工程概况

本文以太原轨道交通1号线为背景，重点围绕西山矿务局车站这一站点进行研究。其为太原轨道交通1号线西端第一座车站，东西走向布置，车站长度459.92 m，两端为盾构井，车站基坑从西向东宽37.8～21.3 m，开挖深度24.1～15.3 m，地下水位19.0～23.8 m，地层主要为杂填土、碎石层、粉质黏土层。车站基坑周围建筑密集，并且都是老旧小区居民楼，距离基坑边线最近处约5.6 m，居民楼为砖混结构，房屋基础为片石基础。根据施工前现场踩勘，许多居民楼存在裂缝等现象，所以在深基坑施工过程中，保证建筑物安全及基坑安全是本车站施工一大重难点，如图1所示。

2 施工方案

车站主体部分基于明挖顺作法展开施工作业。因车站施工区域条件限制，车站围护桩外不具备另行施工隔离桩条件，车站围护结构采用钻孔灌注桩+内支撑+外部悬挂降水的围护结构型式。车站主体西侧小里程盾构井围护结构采用φ1200@1500钻孔灌注桩+五道支撑以及一道换撑，第一、三道支撑为混凝土支撑，第二、四道以及换撑为钢支撑。车站小里程标准段围护结构采用φ1200@1500钻孔灌注桩+四道支撑，车站标准段围护结构采用φ1000@1500钻孔灌注桩+三道支撑，东侧大里程单层段围护结构采用φ1000@1500钻孔灌注桩+三道支撑以及一道换撑，局部采用两道支撑以及一道换撑。在围护桩外侧进行降水井施工，邻近建筑物处使用袖阀管注浆加固土体。在各工序施工过程中，严格监测地表沉降及水平位移数据，准备应急措施，确保建筑物及基坑安全。

2.1 袖阀管注浆加固

围护桩施工完成后，在邻近建筑物部位基坑段，围护桩外侧3 m范围内增加袖阀管注浆加固土体，增加该部分土体强度，提高抗变形能力。袖阀管布置间距1 m×1 m，梅花形布置，注浆浆液采用单液水泥浆。

管材采用钙塑聚丙烯制造的塑料单向有孔阀管，其内壁光滑，接头有螺扣，端部有斜口，在阀管首尾相接时接头部位光滑，注浆芯管在管内上下移动方便无阻。其外壁有加强筋，用以提高抗折能力[2]。

袖阀管注浆法通过孔内封闭泥浆、单向密封阀管、注浆芯管上的上下双向密封装置，减小了不同注浆段之间的相互干扰，降低了注浆时冒浆、串浆的可能性。特殊的注浆孔结构使注浆施工时，可根据需要灌注任一注浆段。施工完成后，地面遗留袖阀管管头，根据注浆效果可对注浆效果不好的部位进行补充注浆。袖阀管材示意图如图2所示。

2.1.1 施工准备

勘探施工区域，清理各种障碍物，搭设作业平台。

2.1.2 定位钻孔

袖阀管按双排梅花形布置，根据现场情况可适当调整孔位间距，总数量不变。先施工靠近围护桩一侧，再施工靠近建筑物一侧。开钻前需对钻孔的垂直度进行检测，并在钻进2 m时对钻杆进行校正。

2.1.3 制备、灌注套壳料

套壳料采用水泥及泥粉加水搅拌，成孔后立即通过钻杆将套壳料置换孔内泥浆，置换出来的泥浆应注意清理。

2.1.4 安装袖阀管

根据孔深连接袖阀管，采用胶合剂将袖阀管和连接套管粘牢，连接好后放入孔中直至孔底。下放时尽量保证袖阀管中心与钻孔中心重合，将注浆管放入袖阀管孔中，注浆管底应与袖阀管底平齐，上部高出地面20 cm。

2.1.5 制浆、注浆

配置浆液水泥采用42.5硅酸盐水泥，水灰比1：1，提前进行试配试验。根据地层情况对浆液参数进行调整，浆液拌制时间应不小于3 min，拌制完成后应尽快使用。注浆压力为0.5～0.8 MPa，注浆时先采用渗透注浆，效果不佳时再进行压密注浆。袖阀管注浆钻孔如图3所示。

2.1.6 注浆观测

注浆时严格对地表沉降点及水平位移点监测，防止因注浆导致地面隆起，在实际注浆中注浆压力不超过0.5 MPa完成注浆施工。

2.2 降水施工

为增加基坑施工速度，需要尽可能保证基坑无水作业，需要进行降水施工，降水井和围护桩同步施工，设计采用降水井井径600 mm，井深34 m，抽水井采用流量为32～40 m3/h、扬程不小于40 m的潜水泵，抽水采用自动控制系统控制抽水。设计排水管主管（集水管）采用Ф400 mm钢管，支管采用Ф100 mm钢管，如图4所示。

2.2.1 施放井位

因施工場地空间有限，对降水井间距作局部调整，降水井中心距围护桩外皮或隧道结构外皮≥2 m，且确保降水井总数量不变[3]。

2.2.2 降水井成孔

管井采用反循环钻机成孔。井身结构误差要求：井径误差±20 mm，垂直度误差≤1%，井深满足设计井深要求。

开钻时宜低挡慢速钻进，钻至护筒以下1 m后再以正常速度钻进。使用反循环钻机钻孔，应将钻头提离孔底20 cm，待泥浆循环通畅后方可开钻。在钻孔过程中应保证孔内泥浆液面高度与孔口平，严防塌孔。当钻孔深度达到设计要求时，对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查。

2.2.3 替浆及下管

钻孔至设计深度以下0.5 m左右，将钻头提高0.5 m，然后用清水继续反循环操作替换泥浆，直到泥浆粘度约为20 s为止。

井管采用水泥砾石滤水管，在预制混凝土管上放置井管。同时滤水管外侧包缠80目尼龙布，以免当管口与井口相差200 mm时，挤入泥砂淤塞井管。为防止上下节错位，在下管前将井管依井方向立直。吊放井管垂直，保持在井孔中心。

2.2.4 填滤料

井管就位后立即填入滤料，沿井管外四周均匀连续填入，洗井后滤料下沉及时补充滤料，要求实际填料量不小于95%理论计算量。

2.2.5 洗井

下管、填料完成后立即进行洗井，特殊情况如上路施工，成井-洗井间隔时间不超过24 h。旋挖钻施工的降水井，采用下泵试抽洗井，用潜水泵反复进行抽洗，直至水清砂净，上下含水层水串通，否则改用空压机由上而下分段洗井。洗井过程中，观测水位及出水量变化情况。

2.2.6 抽水

潜水泵及泵管安装吊放，置于距井底上1.5～2.0 m处，施工前的超前抽水时间不少于1个月。开始抽水时，因出水量大，为防止排水管网排水能力不足，可以间隔的逐一启动水泵。抽水开始后，逐一检查单井出水量、出水含砂量。

为防止因抽地下水带出地層细颗粒物质造成地面沉降，应控制抽水含砂量。当含砂量过大，可将水泵上提，如含砂量仍然较大，重新洗井。

2.2.7 降水观测

降水期除对地下水动态进行观测外，还需结合地表沉降点及水平位移点监测，根据监测数据随时调整抽水时长。

2.3 基坑开挖

基坑开挖阶段遵循的基本原则为“分层、分段、限时、快封”四个基本要点，竖向分层与支撑、支护高度相适配，纵向分段与主体结构施工相配合。严格控制每层的开挖深度不大于设计值1 m，杜绝超挖。由于土方开挖分层进行，每层开挖深度有限，且下层土方须在上层喷射砼及钢支撑施工后一定时间内进行，因此开挖与支护必须紧凑衔接。

基坑开挖从上到下依次进行。在基坑平面内分段开挖，每段长度以不大于基坑的宽度为宜。支撑架设与土方开挖密切配合，在土方挖到支撑设计标高下0.5m时及时架设钢支撑，减少无支撑暴露时间，使开挖、支撑架设、结构施做等工序衔接紧凑，减少施工空档期，提高整体基坑的安全性。

开挖过程根据监测数据，注意基坑变形情况，并根据不同的建筑物制定专项监测方案，结合实际情况合理增加监测项目、监测次数，注意观察监测数据的变化，制定科学性的应急方案，保障整体施工的安全性，必要时袖阀管加固区域进行补浆加固。

3 施工实测结果

完成基坑施工后，结合过程中施工实测数据，发现围护结构水平位移量在15 mm范围内，建筑物沉降值在4 mm范围内，产生的最大水平位移在10 mm范围内。由此可以确定，实测围护结构水平位移符合理论计算的预测值。通过本工程的近距离邻近建筑物的深基坑施工，可以确定：①深基坑离建筑物较近，建筑物稳定条件不好且不具备打设隔离桩条件时，应先进行建筑物及基坑之间的土体加固，提高土体刚度。②降水施工时因地制宜，尽量减少抽水时对土体扰动。③基坑开挖后工序衔接紧凑，减少施工空档期，有效控制变形问题，并且可以准确预测施工变形问题。

4 结语

本文根据工程项目分析了邻近建筑物的深基坑施工技术，对于实际施工起到参考作用，顺利实现施工任务。

参考文献

[1] 刘涛.新建地铁车站大断面下穿既有地铁车站暗挖施工及沉降控制研究与应用[J].四川水利，2022，43（2）：127-130.

[2] 徐鸿晟于远志.大跨径拱桥拱座基础持力层注浆关键技术研究[J].西部交通科技，2019（9）：137-140+145.

[3] 张秀芳.建筑深基坑降水施工技术研究[J].科技与财富，2016 （14）：147+151.