緊鄰敏感建構筑物豎井施工技術研究

田志剛

（中鐵隧道集團二處有限公司，河北 三河 065201）

0 引 言

隨著我國對城市地下空間的不斷利用與發展，城市電力電纜大規模入地遷移改造為城市提供更為合理及更為完善的基礎設施建設，馮龍飛［1］分析了緊鄰地鐵隧道深基坑支護過程中對基坑開挖采用分塊、分條方式開挖以及采用“雙排樁+一道支撐”支護設計，有效地限制了既有地鐵隧道變形發展。本文中采用類似開挖方式：分幅分段開挖保留臺階及時封閉支護，以及在周邊圍護樁加外圈旋噴樁的雙排樁設計基礎上增加樁間旋噴樁止水，側重于防范水對基坑的影響［2］，再結合周邊環境及地質水文特點，選擇最適合的支護體系及監測防范措施［3］。

1 工程概況

本文以深圳北環電纜隧道南線電力電纜綜合豎井為背景，介紹緊鄰敏感建構筑物旁邊豎井深基坑的施工技術。

深圳北環電纜隧道南線 SJ 4-1 豎井位于深圳市福田區中航支路東側的福田供電局院內，豎井為電力電纜隧道綜合豎井。該豎井作為電纜頂管法隧道接收井，同時作為隧道后期檢修進人井、通風豎井及電纜出入線井。豎井西側緊鄰中國南方電網福田營業廳大樓，豎井北側地面下有市政 20 kV 綜合電力電纜溝，距離豎井結構僅 0.5 m，西側有電力電纜分線和營業廳下埋污水管道及化糞池，距離豎井結構僅 1 m（見圖1）。由于位置較為特殊，豎井的修建存在諸多隱患，需要結合特定工法以及監測措施對豎井施工進行有效的保護和預防。

圖1 豎井與建筑物位置關系

1.1 實施方案

基坑開挖面為方形，長×寬=14.7 m×6.3 m，支護結構采用鉆孔灌注樁、樁間施作 A 800 mm 旋噴樁支護，采用鋼筋混凝土內撐，二襯井壁厚 0.9 m。基坑開挖面積 92.61 m2，開挖深度為 19.62 m。基坑內部作為電力綜合井為負五層二次結構，每一層都設置 1 m×1 m 腰梁及中間對撐和四個角斜撐以加強基坑結構剛度抵抗土體擾動帶來的變形壓力［4］。

施工前期對周邊管線進行排查，施工過程對敏感建筑物及基坑周邊進行各項力學及水文監測，制定危機預案。

1.2 水文及地質情況

1）地質情況。豎井深度范圍內巖土層，自上而下有：①素填土、④1粉砂質黏性土、⑤1全風化花崗巖、⑤2強風化花崗巖、⑤3中風化花崗巖，分述如下。

①人工填土：褐黃、褐紅、褐灰色，以黏性土為主，不均勻混 10 %～30 % 石英砂粒及少量碎石等組成，稍濕，松散；④1砂質黏性土：褐紅、褐黃色，部分灰白色，由粗粒花崗巖風化殘積而成，殘留 20 %～30 % 石英顆粒，原巖結構仍可辨，稍濕～濕，可塑～硬塑。搖震無反應，土面稍有光滑，干強度和韌性中等；⑤1全風化花崗巖：褐紅、褐黃色，原巖結構基本破壞，但尚可辨認，具微弱的殘余結構強度，鉀長石手捏呈粉末狀，巖芯呈土柱狀，堅硬狀態；⑤2強風化花崗巖：褐黃、褐紅、灰褐色，巖石因風化強烈而解體，原巖結構大部分被破壞，風化裂隙很發育，鉀長石晶形完整，手捏有砂礫感；⑤3中風化花崗巖：褐黃、肉紅、淺灰色，主要由石英、長石、云母等礦物組成，粗粒花崗結構，塊狀構造。

2）水文情況。地下水對混凝土結構微腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中鋼筋微腐蝕性，對鋼結構微腐蝕性。

2 施工關鍵技術

2.1 管線排查

1）施工前采用里奇 SR-20 地下管線探測儀對豎井周邊進行探測，探測方法主要采用直連法，夾鉗法、電磁感應法及被動源法。

2）在管線探測時需要消除系統誤差：由電磁場特征可知，低頻電磁波穿透能力較強，在良導體的金屬管線上傳播較遠，探測效果較好；而高頻電磁波抗干擾能力較強、穿透能力較弱，在短距離的金屬管線上探測效果較好。由于區內各種地下電信、電力電纜、無線電臺形成一較復雜的電磁波干擾區，并且各種金屬管線相互影響，在其周圍存在著不同頻率不同強度的電磁場，為了克服種種干擾，以保證質量，根據投入儀器設備功能按如下方式工作：用管線探測儀探測管線時，首先確定管線走向、平面位置及埋深，然后沿走向旋轉 180°再確定管線走向、平面位置及埋深，兩次所探結果誤差小于3 cm 時，取平均值，若兩次所測結果誤差大于 6 cm，應及時找出原因或更換儀器，利用旋轉探測法可消除系統誤差。

探查給水金屬管線采用感應法和直接法，根據不同的埋深和地電條件選擇不同的發射頻率。埋深超過1 m 時選用 33 kHz 感應法探測，管線有明顯管線點時并有接地條件的地段均采用直連法探測。測定埋深時均采用 70 % 法。當有兩條并排埋設的金屬管線時用 8 kHz的直連法和感應壓線法探測。

3）表1所示為探測結果。

4）數據分析。從管線探測數據得知豎井周邊地下存在多條管線，得到管線埋深、管徑及類型情況為后續實地排查提供資料，經過與建筑所屬單位溝通確定各條管線當前活躍情況，對排查中存在的隱患因素提前預估［5］。

5）實地排查。根據外委單位管線探測提供的成果報告，進行實地排查求證。分別對北側綜合電纜溝進行檢查并進行邊界警示標注。西側管道及線路交叉較為復雜，采取人工開挖探溝排查遺留管線。

2.2 豎井周邊加固措施

豎井周邊采用水下灌注圍護樁，樁徑 1 m，間距 1.2 m；樁間施作三管旋噴樁止水，直徑 800 mm，豎井外圍采用直徑 800 mm三管旋噴樁作為止水帷幕，相互咬合搭接 200 mm，由于基坑西側距建筑物較近，下方土層多為粉質黏土及砂質黏性土，土質軟弱具有流變特質，水下灌注樁成孔過程易出現孔內局部坍塌，對上方建筑物造成較大擾動，現場實際施工中采取調整泥漿性能以減少坍塌危險，在成孔過程中適當增加泥漿黏度及比重；形成護壁泥皮薄而韌性強的優質泥漿，并根據實際土體變化選用外加劑確保土體穩定［6］。

表1 地下管線探測方法驗證記錄表

2.3 補強措施

1）建筑物基礎處于粉砂質黏土層，且距離硬巖較遠。針對建筑物下方土體進行補強加固，措施分兩次進行，第一次補強通過對臨近建筑物基礎周邊土體進行袖閥管雙液注漿加固（見圖2）。垂直向下注漿達到加固穩定老建筑基礎建筑的目的。第二次補強措施在基坑開挖以后對建筑物基礎下方土體進行雙液漿加固，加固鉆機水平向下 40°分三層鉆進［7］（見圖3）。

圖2 第一次補強加固區域圖（單位：mm）

圖3 第二次補強加固區域圖（單位：mm）

2.4 頂管接收端端頭加固

豎井作為頂管隧道接收井，在接收端頭處為確保地下頂管機頭順利安全出洞，需要提前對出洞口附近土體進行加固，加固方式采用二重管旋噴樁加固。由于頂管隧道端頭需要下穿老建筑物，要求旋噴機進行有角度打鉆［8］（見圖4）。

由于老式建筑（南方電網福田營業廳）修建年代久遠，缺乏足夠的相關建筑資料，建筑地基深度標高數據不準確，這給旋噴機角度控制增加難度，現場先按照設計角度施工，緩慢推進，遇到地基處及時調整角度，達到不損傷建筑地基的目的。

2.5 豎井開挖支護

由于豎井結構尺寸小，現場采用小型挖機進行分臺階開挖，由于地形狹小斜撐下方只能搞人工配合開挖。豎井開挖支護遵循“分幅施工，臺階法開挖，隨開挖隨支護，及時封閉”原則。基坑開挖采用挖掘機開挖與人工配合開挖的方式。

第一步土方開挖：將地面作為第一層施工臺階，采用挖機挖土至第一道混凝土支撐下，利用挖掘機直接裝車。待基坑冠梁與基坑第一道混凝土支撐澆筑完成強度達到 85 %（34 MPa）后可進行第二步土方開挖。

第二步土方開挖：以對撐位置對豎井進行分幅開挖，采用臺階法先開挖對撐一側土方，隨后將挖機移動到對撐一側開挖角撐一側土方，角撐下方直角難挖部位采取人工開挖。

第三步土方開挖：開挖至第二層混凝土支撐下底標高位置時停止開挖，待第二層支撐施工澆筑完成強度達到 85 % 后進行下一步開挖，后續開挖均按照以上三步開挖方法循環執行。

豎井支護：豎井支護采用傳統掛網噴射混凝土方法進行，隨挖隨支護，及時封閉。

2.6 豎井檢測措施

圖4 旋噴鉆機角度及加固區域

1）技術措施。施工過程信息化［9］，自進入施工現場開始，就要對周邊環境進行及時監控并采集數據，尤其是要實時監測東側民房的沉降值、房屋的整體傾斜值以及裂縫分布，通過數據的采集掌握保護建筑的變化趨勢（見圖5）。在進行施工前與施工的中期委派房屋質量監測站跟蹤監測房屋，召開專家會議共同探討房屋的安全狀況，以優化施工參數，這樣就能夠有效地控制豎井結構的變形，降低基坑開挖對相鄰房屋造成的傷害。

圖5 房屋內部沉降觀測點

豎井及周邊檢測遵循預防為主、勤檢測、及時反饋信息，以及制定應急預案、準備應急物資、成立應急小組。主要采取以下幾方面檢測措施為豎井開挖支護保駕護航（見圖6、表2）。

a）豎井周邊建筑物及周邊管線監測：主要布置沉降觀測點、位移觀測點、建筑物傾斜觀測點；

b）支護結構：豎井井口周圍應布設水準點，觀測地表變化情況，主要布置樁頂水平位移監測點、深層位移監測點、沉降觀測點；

圖6 監測點布置圖

c）地下水位變化：觀測施工期間地下水位的變化情況。

2）數據分析。每天對檢測各項數據進行匯總分析，觀察基坑周邊各項數據變化。檢測數據主要分為兩大類：豎井支護體系檢測（見表3）以及周邊建筑（緊鄰老建筑）檢測（見表4），本文選取 2018年1月份監測數據。歷時豎井及周邊地表沉降曲線如圖7、8 所示。

3）應急反應：如果檢測數據出現異常超過規定值，立即上報項目部并停止施工根據應急預案采取相應的應急措施。

表2 基坑檢測表

表3 豎井支護體系檢測成果表

表4 豎井周邊環境檢測成果表

圖7 豎井地表沉降曲線圖

圖8 豎井周邊建筑物沉降曲線圖

3 施工質量控制要點

1）為防止保護建筑變形，必須要從第一道工序開始，并貫穿于地下施工的全過程，對所有施工工序采用綜合性的保護措施，避免深基坑施工造成緊鄰民房的損失。

2）控制基坑邊形與建筑沉降的重要階段是基坑開挖以及支撐階段。對于相鄰的保護性建筑，采取限時開挖、分塊開挖的控制手段，以便盡快形成完整的支撐體系。將時間控制在 24h 以內，能夠有效降低基坑在外暴露且無支撐的時間，從而控制基坑變形。

3）本工程自基坑圍護施工至地下 4 層結構完全澆筑完成歷時 6 個月，周圍房屋的沉降速率有效地控制了下來，裂縫也未進一步擴大，房屋的使用沒有受到影響，充分地保證了房屋的結構安全，這說明在施工中使用的基坑的圍護設計安全可靠，施工方案具有可行性，施工中所采取的各種措施也是具有針對性的，并且合理有效。

4 結 語

深圳北環電纜隧道南線 SJ4-1 豎井地處位置較為特殊，在老舊敏感建筑物旁進行深基坑開挖作業存在一定的風險，同時地表下管線較為復雜，前期排查準備工作需認真仔細，聯系溝通相關電力單位一同解決問題會避免很多不必要的麻煩。本文通過介紹保護臨近建筑的施工措施以及運用合理化信息監控手段，對臨近建筑的影響控制在規定范圍內提供參考。