與歷史保護建筑距離超近的基坑圍護設計與施工

孫仁達

上海建工七建集團有限公司 上海 200050

隨著社會的高速發展，我國大中城市的老城區迎來了改造及更新開發的新高潮。在這些老城廂地區的工程項目中，對原有歷史風貌的保護要求越來越高，環境條件也越來越苛刻，給基坑支護設計和施工帶來更嚴格的要求。本工程即為上海老城廂地區眾多再開發項目中的典型。

1 項目及周邊概況

上海露香園項目基地位于黃浦區中華路、人民路圍合的老城廂區域內，處于上海城市的發源地，具有悠久的歷史文脈和深厚的文化底蘊，是上海市老城廂歷史風貌保護區的重要組成部分。該項目建成后，將塑造成一個將上海傳統歷史文脈與現代高端生活方式有機結合的新型城市空間，對歷史風貌區的城市更新起到示范作用。

本工程露香園B2、B3地塊用地范圍東至青蓮街，西至大方弄，南至方浜中路，北至萬竹街。總用地面積18 672 m2，總建筑面積59 384 m2，為地下2層、地上3～4層的新建住宅。本工程基坑總體呈不規則多邊形，基坑面積約16 000 m2，周長約615 m，北側基坑開挖深度為7.95 m，南側基坑開挖深度為9.55 m。

本工程西側與北側共有4幢歷史保護建筑，屬于歷史風貌的保護范圍，需在施工中進行修繕及保護。

2 基坑支護設計、施工難點

本工程西側保護建筑距離基坑邊僅2.8 m，北側保護建筑距離基坑邊約4 m，局部最近處距離基坑邊僅2.5 m。

B2地塊西側及北側的4幢歷史保護建筑為民國時期建造，歷史悠久，工程原始圖紙缺失。根據現場查看，房屋原為3層磚木結構，縱橫墻承重，平面布置較規則。房屋承重外墻為磚墻砌筑，內隔墻和內承重墻為一磚和一磚半磚墻，黏結材料種類較多，樓板為木格柵地板樓面，屋面采用三角形木屋架。建筑基礎形式為磚砌大放腳基礎，埋深在自然地面以下1.0～1.5 m之間。建筑高度約15 m，由于墻體為磚砌體結構，砌塊和砂漿強度偏低，無圈梁、構造柱等構造措施，整體性較差，房屋整體存在傾斜，結構上存在一定的裂縫，且緊靠基坑，圍護施工對保護建筑的影響較大。

另外經現場踏勘，B2地塊西北角發現一個17 m×30 m的原有廢棄的地下室，地下室埋深0.5 m，頂板為厚350 mm鋼筋混凝土，外墻為厚450 mm的鋼筋混凝土，底板為厚800 mm的鋼筋混凝土，深度約3.5 m。地下室外墻距離北側保護建筑最近為1.5 m。施工時此地下室需清除，給基坑的支護設計及施工帶來很大的困難（圖1～圖3）。

圖1 基坑與保護建筑的關系

圖2 1-1剖面（基坑北側）

圖3 2-2剖面（基坑西側）

由于保護建筑距離基坑邊過近，為了能保證在這超近距離的范圍內施工圍護樁且能保證保護建筑的安全，圍護設計采用雙排φ850 mm三軸水泥土攪拌樁中間套打φ1 000 mm的鉆孔灌注樁的圍護形式，支撐采用2道混凝土支撐。

三軸水泥土攪拌樁及鉆孔灌注樁施工時對周邊環境影響較小，2道混凝土支撐能減少基坑施工時的變形。雙排φ850 mm三軸水泥土攪拌樁中間套打φ1 000 mm的鉆孔灌注樁的圍護形式的圍護寬度較小，僅為1.5 m，為圍護與保護建筑的近距離施工節約了寶貴的空間。

在西側保護建筑距離基坑邊2.8 m的位置，靠近保護建筑的三軸水泥土攪拌樁的中心距離保護建筑1.7 m，基本能滿足三軸機的最小施工操作面。但是由于三軸機過大，與保護建筑超近距離的施工仍存在一定的風險。

北側保護建筑局部最近處距離基坑2.5 m的位置，由于保護建筑距離三軸水泥土攪拌樁過近，沒有足夠的操作面，故三軸機無法施工。且西北角有地下障礙物的位置必須要將地下障礙物清除后，才能進行三軸水泥土攪拌樁和鉆孔灌注樁的圍護體系施工。由于地下障礙物范圍較大，埋深較深，且地下障礙物的外墻距離北側的保護建筑僅1.5 m，因此在沒有有效保護措施的情況下，無法將地下障礙物清除。

3 對策方案的選型

西側緊靠保護建筑位置，雖然三軸機與保護建筑的距離基本能滿足三軸機的最小施工操作面的要求，但是由于三軸機過大，保護建筑結構年久失修，故與保護建筑超近距離的施工仍存在一定的風險。在這樣的超近距離施工圍護的環境下，常規可以采用MJS工法樁作為止水帷幕。MJS工法通過地內壓力監測和強制排漿的手段，對地內壓力進行調控，可以大幅度減少施工對周邊環境的擾動，比三軸攪拌樁效果更好，且機械設備比三軸機小得多，但是經濟費用比三軸攪拌樁要高得多。由于保護建筑今后需進行永久的加固及修繕，因此從經濟效益及安全因素綜合考慮，還是決定采用原設計的雙排三軸攪拌樁中間套打灌注樁的圍護形式，但是在圍護施工前，需對保護建筑的基礎進行加固，保護建筑基礎采用鋼筋混凝土條形基礎＋靜壓錨桿樁加固作為今后的永久基礎結構。在施工時，適當減慢三軸攪拌樁的施工速度，減小對周邊環境的影響，并加強施工期間對保護建筑的監測，保證在與保護建筑超近距離的三軸攪拌樁施工時，將對保護建筑的影響降至最低（圖4）。

西北側局部位置圍護距離保護建筑過近，三軸攪拌樁無法施工，且緊靠保護建筑位置有大面積地下障礙物。由于地下障礙物埋深在3.5 m左右，最近距離保護建筑1.5 m，故無法直接開挖清障。因此按常規做法，在保護建筑基礎加固完成后，先在地下障礙物與保護建筑之間打設拉森鋼板樁，再進行清障及回填，然后拔出拉森鋼板樁，最后進行三軸攪拌樁＋鉆孔灌注樁的圍護體系施工，對于與保護建筑距離過近導致三軸機無法施工的局部區域可采用MJS工法樁作為止水帷幕。但是在打設及拔出拉森鋼板樁時，對周邊土體擾動較大，且地下障礙物位置范圍較大，無法在基坑內部對鋼板樁進行有效的支撐，拉森鋼板樁本身的變形也會較大。雖然保護建筑基礎在清障前已加固，但是鋼板樁的影響因素太多，在清障時無法保證保護建筑的安全。通過對各項施工技術的對比和分析研究，最終此位置的圍護形式調整為咬合樁，施工方法為先進行保護建筑的基礎加固，再施工圍護咬合樁及第1道混凝土支撐及圍檁，養護完成后進行清障。咬合樁既能擋土又能止水，無需外側的止水帷幕，為基坑與保護建筑的超近距離施工節約了圍護施工的操作空間，使距離保護建筑最近位置的圍護施工有了施工操作面；并且咬合樁成孔的全回轉鉆機的鋼套管底部的鈦合金刀刃能切割地下障礙物的鋼筋混凝土，并通過吊車主鉤懸掛的沖抓斗將咬合樁鋼套管內的土和地下障礙物的鋼筋混凝土抓至地面，鋼套管在澆筑咬合樁混凝土時，一邊澆筑一邊拔管，施工時對周邊環境影響較小，并保證了有地下障礙物的區域也能順利地施工咬合樁。在圍護樁及第1道支撐全部施工且養護完成后，在大面積挖土的同時對基坑內進行清障，對保護建筑基本無影響。另外，雖然咬合樁單價比鉆孔灌注樁要高出很多，但是咬合樁無需止水帷幕，而且施工的量不大，因此總造價提高的不多（圖5）。

圖4 與保護建筑超近距的三軸水泥土攪拌樁施工

圖5 與保護建筑超近 距的咬合樁施工

4 工程實施效果

本工程圍護施工過程中，為了保證保護建筑的安全，專門應用信息化施工技術對周邊環境情況及保護建筑的變化進行實時監測[1-3]。

由具體監測數據并結合實際施工情況分析，保護建筑靠近基坑圍護邊的監測點在圍護施工期間的變化情況可歸納為：在靠近保護建筑圍護樁施工期間，北側保護建筑靠近咬合樁和三軸水泥土攪拌樁的監測點沉降變化曲線平穩，西側保護建筑靠近三軸水泥土攪拌樁的監測點有少量沉降（最大14 mm），但累計變形量未超出報警值。

監測數據顯示，在與保護建筑超近距的圍護結構施工期間，對周邊環境及保護建筑的影響都在正常范圍以內。土方開挖后，圍護的整體擋土和隔水體系安全可靠。因此圍護施工對保護建筑影響的控制是非常成功的。

5 結語

隨著我國城市的發展，城市的老城區必將會有更多的深基坑舊改工程，對原有歷史風貌的保護要求也會越來越高。在復雜的城市老城區環境中，確保質量、安全施工、文明施工已是我們的施工理念。這就要求我們在施工中以人為本，向著綠色工地方向發展，將施工對周邊環境的影響降至最低。在深基坑圍護結構施工中，確定正確的施工順序，編制合理的施工組織設計，嚴格管理，并利用新型科技，結合先進的施工技術，來克服老城區內深基坑圍護施工的各種難點。

本文介紹的與保護對象超近距的圍護結構設計與施工技術，在具體操作實施過程中，對保護對象的影響較小，在城市更新改造的大環境下有著廣泛的應用空間。