紧邻老旧房屋深基坑施工技术研究

文／刘军祥、柳正刚 江苏地质基桩工程公司 江苏镇江 212000

1.工程概况

本项目深基坑占地面积约2.1 万m2，基坑周长约725 m。基坑开挖深度约为9.5m，基坑安全等级为一级，局部为二级。基坑支护主要采用钻孔灌注桩+双道钢筋砼支撑+坑外三轴深搅止水帷幕+坑内三轴深搅暗墩加固，降排水采用轻型井点+管井降水+明排水。止水帷幕采用坑外三轴深搅桩，施工距离不足时，可采用桩间二重管高压旋喷桩+桩外铰链式止水帷幕，桩长同深搅桩。坑内电梯井、坑中坑等高低差部位，采用双排双轴深搅桩重力式挡墙支护形式。

为了在施工期间保障周边居民小区、道路和地下管线不受影响，最大限度减少损失和后期房屋受损等不利影响，对基坑和周边从多维度、多角度设置沉降、位移、地下水位及深层土体位移监测点，在基坑施工全过程阶段对周边房屋和地下设施实时监测。

对基坑东侧、西侧和北侧居民楼共部署82 个沉降观测点、基坑外布置18 个坑外水位自动监测点，对东北侧市区道路布置8 个沉降监测点，对基坑周边设置18 个深层土体位移自动监测点，对轴力设置46 个轴力监测点，支护结构设置37 个位移监测点。

2.工程特点

2.1 工程地质条件

根据钻孔揭露，场地上覆土层为第四系全新统人工填土、粉土、淤泥质粉质粘土夹粉土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土和粉质粘土夹粉土，上更新统粉质粘土，下伏基岩为白垩系（K2）砂岩。

该项目地质条件差，不利于基坑施工。基坑开挖土层主要为素填土、粉土、淤泥质粉质黏土夹粉土及部分粉质黏土夹粉土，开挖后坑底土层为粉质黏土夹粉土，具有弱～中透水性。地下水位高，南侧紧邻内城河，土质渗透性系数呈弱～中，不利于基坑土方开挖，地质条件剖面见图1。

2.2 基坑周边环境

基坑周边环境复杂。场地东侧为东门大街，紧邻内城河，南侧为城河路，西侧和北内紧邻南桥花园住宅小区（房龄约20 年，主要为浅基础砖混结构建筑物），基坑东侧有两根高压电线杆。

第一，基坑东侧坡顶线距用地红线约1.0m，局部超出红线；红线外为已建居民楼，为5 层砖混结构、浅基础，坡顶线距围墙最近4.5m，距建筑物最近处约9.8m。围墙外1.5m 处有雨污水管道，埋深1.0m。

第二，基坑南侧坡顶线超出用地红线；红线外为绿化带、内城河，坡顶线距河岸最近处约11.7m。围墙外暂为发现地下管线。

第三，基坑西侧坡顶线距用地红线约1.0m，局部超出红线；红线外为南桥花园小区，已建居民楼为6 层砖混结构、浅基础，坡顶线距建筑物最近处约8.5m。

第四，基坑北侧坡顶线距用地红线约1.9～4.3m；红线外为已建居民区居民楼，均为砖混结构、浅基础，坡顶线距建筑物最近处约6.2m。围墙外无地下管线。

3.工程重难点和创新点

3.1 工程重难点

第一，周边地下水丰富，开挖首层土透水性好，基坑封闭止水及有效利用信息化降排水技术是基坑施工成败的关键。

第二，基坑东侧、西侧及北侧均为老旧小区，小区房屋为浅基础砖混结构，对地基沉降灵敏度极高，极易造成地面沉降房屋开裂，控制周边地面沉降是基坑监测控制与施工节奏把控的关键。

第三，基坑监测信息化及智能化程度高，保证及时传导监测数据，调整施工作业顺序和进度，确保基本支护结构位移变形和周边环境沉降满足要求。

第四，基坑内支撑采用两侧钢筋砼支撑，支撑梁大，立柱桩多，支撑梁连系梁工程量大，现场高程、定位测量频繁，要求准确性高。

第五，坑外降水过快和基坑挖土过快或开挖方式没有对称分层开挖等都易导致基坑变形过大和周边地表沉降，如何统筹协调两者因素是有效指导基坑顺利土方开挖重要举措。

3.2 工程创新点

3.2.1 基坑监测方式创新

一般深基坑监测主要对基坑结构沉降与位移监测、坑外地下水位监测及周边建筑物沉降监测。本项目根据周边复杂环境和设计等特点，增加深层土体位移自动监测、支撑轴力自动监测、坑外地下水位自动监测，还对周边道路路面和周边全部建筑都进行沉降观测，自动计算超出报警值后立即提醒监测单位，可实时做出科学准确判断和预测，有效指导施工进度。

3.2.2 科学施工创新

第一，基坑围护结构线距周边居民房屋很近，防止三轴深搅桩施工初期形成水泥土深槽对其产生不利影响，采用分段施工可有效防止房屋微位移开裂，接头冷缝处采取高压旋喷搭接闭合。

第二，高压线周边止水帷幕采取双管高压旋喷施工，防止高压旋喷桩施工期间是地表土体隆起，在围墙内侧提前预钻一排应力释放孔，并加强围墙外侧地面隆起沉降监测，知道高压旋喷桩施工进度。

第三，基坑外布置若干地下水位自动观测井，实施观测地下水位变化，坑内降水期间，若坑外水位变化明细，必然导致周边房屋沉降并引发沉降监测报警，立即采取停止开挖和降水，检查基坑周围是否存在渗漏处，采用双液注浆或高压旋喷桩止水堵漏。

第四，为减少基坑钢筋混凝土内支撑后期二次抹浆，在施工立摸期间采取混凝土裂缝控制技术，严格采取防止裂缝措施，保证混凝土强度的前提下，采取低水化热水泥及时保养，减少后期相关修补费用。

3.2.3 测量仪器创新

本基坑支撑系统为两层钢筋砼支撑体系，为保证受力合理均匀，支撑梁、圈梁与钢格构柱同一水平直线、且截面标高也相同。安放格构柱阶段，保证每根桩垂直度、桩中心及桩顶标高必须在设计偏差范围内。每个步骤都需要测量仪器定位，采取JSCORS 实时定位技术，不仅节约人力资源，使用上更加方便、快捷和准确，为施工关键部位测绘和定位体供了有力技术支撑。

4.新技术应用

4.1 新技术的应用及技术经济分析

4.1.1 降排水信息化运用的技术内容

第一，对坑内地下水水位、坑外地下水水位、坑内地下水抽水量等信息实施现场人工采集，集中现场采集数据通过电脑自动分析出降排水是否满足施工进度要求，同时可判断基坑止水帷幕的闭水效果，及时将地下水位结果通过手机及时与监理单位、施工单位和建设单位共享。

第二，项目状态（正常与异常）界面差异化分析，水位实时报警、设备故障实时报警。

第三，重点观测坑外观测井的地下水位，出现异常情况及时排查原因，及时加强周边地表沉降情况，沉降若超出报警值自动自动报警。

第四，自动保存每天地下水位数据，形成地下数位变化数据表格，便于日常储存和管理。

第五，项目管理信息的输入、图纸、方案、多方应急联系方式，地下水控制风险，成井信息的电子化，做到信息存储的可追溯性[1]。

4.1.2 降排水信息化技术的应用

基坑南侧紧邻内运河，地表土层渗透性系数大，为保证降水效果，采取封闭降水技术，基坑四周采用止水帷幕封闭降水。同时，为防止坑外降水过多，采取降水信息化技术，在保证坑内正常降水的前提下，坑外地下水位累计不超过1m。

通过坑外18 口观测井的实时监测，通过电脑输入每口井地下水位后自动计算出地下水位的降幅变化，超出设计值会自动报警；坑内降水要求是保持地下水位需要低于开挖面以下不小于0.5m，符合该项要求后可停泵，节省电力资源。一旦出现坑外地下水位降幅过大或地下水位过低，及时停止挖土和坑内抽水，提高周边房屋和道路的沉降监测频率，进行信息化的动态监测，分析坑外地面沉降原因，及时采取有效措施制止进一步沉降。

本项目出现过多次周边房屋沉降报警，同时监测坑外地下水位下降3m 多，后经现场逐一查看发现北侧拐角处桩缝处漏水，出现渗漏现象。根据现场情况分析是三轴深搅桩搭接处出现冷缝所致，立即在渗漏后方施工双排高压旋喷桩包围，与原三轴深搅桩形成闭合。经如此补救措施后，坑外地下水位逐渐上升，房屋沉降趋于稳定。

4.1.3 降排水信息化技术的经济效益

本工程采取四周封闭止水，坑内管井+明排降水，坑外设置观测井监测地下水位，坑内管井监测地下水位，现场采集地下水位数据通过电脑分析后给现场降水管理做出合理施工预估和依据。比如坑内56 口井显示地下水位符合设计要求了，可立即停泵；坑外地下水位出现异常下降，立即排查基坑侧壁是否出现渗漏或流砂现象，防止出现严重后果。

该技术在没有完全使用地下水位监测信息智能化的情况下，通过输入地下水位数据后自动分析显示出水位是否正常，是否报警给施工人员做出合理施工指导和预测，节省相关资源，有效规避了其他不良后果。与其他同类工程比较，使用该技术应用经济效果显著，产生直接经济效益约35 万元。

4.2 深基坑施工监测技术

4.2.1 深基坑施工监测技术内容

基坑工程监测是指通过基坑控制参数进行一定期间内的量值及变化进行监测，并根据监测数据评估判断或预测基坑安全状态，为安全控制措施提供技术依据。

通过在工程支护结构上布设位移监测点，进行定期或实时监测，根据变形值判定是否需要采取相应措施，消除影响，避免进一步变形发生的危险。

在水平位移监测点旁布设围护结构的沉降监测点，布点要求间隔15～25m 布设一个监测点，利用高程监测的方法对围护结构顶部进行沉降监测。

基坑围护结构沿垂直方向水平位移的监测，用测斜仪由下至上测量预先埋设在墙体内测斜管的变形情况，以了解基坑开挖施工过程中基坑支护结构在各个深度上的水平位移情况，用以了解和推算围护提变形。

临近建筑物沉降监测，溧阳高程监测的方法来了解临近建筑物的沉降，从而推算其是否会引起不均匀沉降。

在施工现场沉降影响范围外，布设3 个基准点为该工程临近建筑物沉降监测的基准点。临近建筑物沉降监测的监测方法、使用仪器、监测精度同建筑物主体沉降监测。

4.2.2 深基坑施工监测技术的应用

本基坑东、西、北侧都紧邻老旧小区，基坑开挖期间必然对周边地面产生沉降影响，为确保周边小区房屋安全，为施工提供充分依据和预测，对基坑结构及周边房屋进行多维度布置不同类型监测点：

第一，周边房屋布置82 个沉降监测点；第二，周边道路设置8 个沉降监测点；第三，支护结构布置37 个位移监测点；第四，设置46 个支撑梁轴力监测应力片；第五，设置18 个深层土体位移监测点；第六，布置18 个坑外地下水位监测点。

在施工期间，提前布设轴力监测点、深层土体位移监测点、周边房屋和道路沉降监测点、坑外地下水位观测监测点，待支护结构完工后，在支护结构四周布设位移沉降监测点。

土方开挖前一周，开始每两天测量一次，土方开挖期间，每天都测量监测控制点。通过计算机对现场采集监测点数据综合分析，可以预测支护那个区域开挖过来，导致地表沉降，支护结构位移过大，同时轴力数据增大，电脑分析监测数据后超出设计值发出报警值。现场管理人员立即采取相应措施，停止挖土，采取回填土措施，遏制坑顶位移加剧和周边地面沉降。优化挖土方法，分层分区对称开挖，保证检测数据符合设计要求。

4.2.3 深基坑施工监测技术的经济效益

通过对本深基坑多维度全过程的监测、分析和预测，有效地指导了施工进度。定期监测并自动分析数据，出现异常情况或超出报警值，监测系统自动报警，停止基坑土方开挖，继续观测，分析处理变形过大原因。根据目前使用基坑监测的预警系统使用，可及时分析原因，为基坑后续施工或补救提供有效指导，达到基坑顺利开挖及不影响周边环境的效果。若没有预警系统，基坑开挖过程容易造成基坑位移过大，周边地表沉降，房屋开裂，不利影响太大，后期修复房屋，恢复房屋居住功能，花费的费用太大。

在基坑施工阶段，采取深基坑监测技术可以成功指导施工，预测施工不足并及时报警；否则盲目赶施工进度，地面出现沉降过快或总体沉降超过设计值都可能不得而知，可能会导致周边房屋、路面等更大的破坏。根据类似工程情况，进行多维度全方位监测及自动分析数据技术，既可以优化施工，改进施工进度又可保证支护结构和周边房屋的安全，综合评价分析，产生经济效益约60 万元。

4.3 JSCORS 实时定位技术

4.3.1 JSCORS 实时定位技术的应用

本基坑工程量大，工期紧，与桩基工程同步交叉施工。现场投入12 台回旋钻机施工工程桩，4 台回旋钻机施工围护桩，1 台三轴深搅桩施工水泥土搅拌桩，1 台高压旋喷桩钻机施工旋喷桩。其中，围护桩655根，立柱桩175根，工程桩1664 根，三轴深搅桩703 幅，高压旋喷桩385 根。若采取常规仪器测放，要3-4 人负责配合测绘和复核。现场使用JSCORS 实时定位技术定位和测量，达到了高效、精准、省时、省人等优势特点，1 个人就可以全部完成该项复杂且需要高精度的工作。

4.3.2 JSCORS 实时定位技术的经济效益

本工程施工期间采用JSCORS 实时定位技术，为现场坐标定位与高程测量提供的准确而便利的条件，不必考虑现场不通视、现场设备多、场地不好等因素，可对工程桩、深搅桩、立柱桩、钢格构柱及止水帷幕接头等提供实时定位技术，一个人即可完成上述工程。根据相同类似工程的测量仪器和人力投入，采用该技术产生经济效益约15 万元。

4.4 基坑施工封闭降水技术

4.4.1 基坑施工封闭降水技术的应用

基坑南侧紧邻内城运河，运河水位常年保持低于基坑地表1.5m左右，地表土层为杂填土和粉土，渗透性系数大。

基坑四周采用三轴深搅桩施工止水帷幕，东侧和西侧局部采用桩缝高压旋喷桩+桩外铰链式旋喷止水，坑内布置56 口降水井，地下二层降水井深度14m，地下一层降水井深度10m。三轴深搅桩冷缝搭接处采用高压旋喷桩桩搭接止水。

基坑周长725m，三轴深搅桩采取Ф850@1200 套打施工，数量703 幅，桩长15m；双管高压旋喷桩采取Ф700@500 搭接形式，数量428 根，桩长15m。为了阻断坑外地下水流入基坑，深搅桩桩长插入到第四层淤泥质粉质黏土中，该土层渗透性系数低，在基坑降水过程中对基坑以外地下水不产生水位影响。

4.4.2 基坑施工封闭降水技术的经济效益

本基坑采取基坑施工封闭降水技术[2]，四周采用护坡桩+三轴深搅桩（局部旋喷桩）止水帷幕的地下水封闭措施，深搅桩和旋喷桩桩长进入弱-不透水土层的一定深度，满足基坑封闭降水要求。

坑内布置56 口降水井，降水井深度小于截水帷幕深度。坑外布置18 口坑外水位观测井，实时监测坑外地下水位。坑内降水依据按需降水要求，保证挖土顺利，坑内降水水位低于开挖面0.5-1.0m，减少降水资源。根据挖土进度和降水周期，结合降水井数量及水泵功率，按需降水，采用封闭式降水技术，产生经济效益约35 万元。

结语：

深基坑支护工程的周边环境复杂、地质条件差、地下水位高且渗透性系数大。周边的房屋结构均是砖混结构、浅基础，对地面沉降特别敏感，抵抗房屋沉降能力很弱，因此，在本基坑首次应用深基坑施工监测技术，确保周边房屋安全和基坑安全。在深基坑开挖过程中，对周边房屋及基坑本身全方位监测尤有必要。合理采用该项技术，不仅避免了因沉降导致房屋下沉开裂需要修补抢救加固、处理房屋修复等重大损失，还为施工期间不断优化施工进度，有效指导施工，预测了基坑开挖过程中的重大隐患，并及时加以解决和处理，防止了后期可能出现的重大损失和灾害。