緊鄰保留建筑的大型深基坑施工變形控制技術

顧春華

上海臨港浦江公共租賃住房運營管理有限公司 上海 201306

城市更新改造涉及大量的老建筑保留、保護問題，歷史保護老建筑大多未設置樁基與地下室，緊鄰老建筑的新建工程，特別是深基坑施工，若未采取專項研究與措施，很可能將對老建筑產生較大的位移與變形，甚至是損毀與倒塌。如何在基坑施工中將對保留建筑的影響減少到最小，是保證工程順利實施的關鍵[1-4]。

圖1 項目與保留建筑平面示意

1 項目概況

1.1 工程概況

上海黃浦江沿岸某地塊項目工程基坑平面形狀大致呈L形，東西向最長132.7 m，南北向最寬68.1 m，基坑總面積6 300 m2，基坑周長379 m。緊鄰基坑邊有2棟建成超過100年的保留建筑。該建筑為磚木結構，無樁基、地下室，且年久失修，施工保護難度很大（圖1）。

場地內地面絕對高程為＋5.50 m，場地整平絕對高程＋5.00 m，即相對標高－0.50 m；基坑普遍開挖深度為－11.45～11.05 m；局部深坑－14.45 m。地下2層，南側相鄰場地內保留建筑范圍為安全等級二級，基坑環境保護等級二級。

基坑圍護形式：三軸止水帷幕＋鉆孔灌注樁圍護＋三軸攪拌樁裙邊加固＋坑內高壓旋噴樁加固。支撐形式為鋼筋混凝土2道支撐。豎向支撐采用型鋼格構柱＋型鋼剪刀撐，基坑降水采用深井真空管，底板墊層厚度150 mm。

1.2 老建筑及周邊環境概況

1）基坑東側。基坑開挖邊線與該側用地紅線最小凈距5.56 m。紅線外側為新建的小區，基坑開挖邊線與小區1幢2層的商業建筑物最小凈距8.23 m。

2）場地南側。南側靠東，基坑開挖邊線與該側用地紅線最小凈距4.70 m，紅線外側為新建小區建筑物，基坑開挖邊線與小區1幢6層的住宅建筑物最小凈距15.20 m。南側中部及靠西，紅線內為2棟老舊別墅形式的2層建筑（圖2），基坑開挖邊線與2幢建筑物最小凈距分別為4.21 m及4.53 m。2幢保護老建筑為磚木結構，建筑歷史100年，基礎為淺基礎磚基，埋深約2.5 m。

圖2 保留建筑外立面

3）場地西側。西側靠南，基坑開挖邊線與該側用地紅線最小凈距4.17 m。紅線外側為1棟老舊別墅形式的2層建筑物，基坑開挖邊線與該幢建筑物最小凈距為18.30 m。

4）場地北側。北側為濱江大道，基坑開挖邊線與該側用地紅線最小凈距2.28 m。道路北側為2幢圓柱連體形狀的工業建筑。

2 方案實施

2.1 基坑圍護優化及施工技術

本工程基坑施工有別于其他常規深基坑的施工工況，南側有2棟需保護的老建筑，且老建筑結構形式的安全性較差，因此圍護設計在細節上做了部分的深化與調整。除了常規的止水帷幕＋圍護樁＋裙邊加固＋坑內加固外，還增加了1排隔離樁，同時對止水帷幕與圍護樁之間、PHC樁與裙邊加固之間的縫隙采用壓密注漿的方式進行加固。

2.1.1 基坑圍護設計深化

本工程圍護設計充分考慮基坑自身的安全、穩定，同時兼顧南側2棟保護老建筑的需要，在基坑圍護外側與老建筑基礎之間增設1排隔離樁。為盡量減少老建筑的結構變形位移，在帷幕與圍護樁之間、工程樁與裙邊加固之間增設注漿工序。本工程老建筑處圍護體系依次為：φ600 mm鉆孔隔離樁＋φ850 mm三軸攪拌樁止水帷幕＋壓密注漿（縫隙）＋φ1 000 mm鉆孔樁圍護＋PHC工程樁＋壓密注漿（縫隙）＋φ850 mm三軸攪拌樁裙邊加固＋φ800 mm高壓旋噴樁坑底加固（圖3）。同時，在保留建筑轉角部位局部增設1排三軸止水帷幕。

圖3 保護老建筑側圍護剖面

2.1.2 基坑圍護施工

在基坑圍護工程施工前，沿基坑線內側澆筑一條厚200 mm、寬8 m的道路，方便施工機械行走。基坑圍護采用鉆孔灌注樁，其中圍護樁外側增加1排三軸水泥土攪拌樁止水帷幕，兩者間的空隙用壓密注漿填充。基坑南北兩側近基坑處采取三軸水泥土攪拌樁坑內加固。

基坑內采取高壓旋噴樁進行加固。鄰近保護老建筑一側加設1排隔離樁。安排1臺三軸攪拌樁機進行攪拌樁施工，4臺鉆孔灌注樁機進行鉆孔圍護樁施工（以及立柱樁），1臺高壓旋噴樁機進行土體加固施工。在施工過程中，應根據基坑設計要求，確保圍護結構的施工質量與基坑安全。本工程施工順序依次為：三軸水泥土攪拌樁→鉆孔灌注圍護樁→三軸水泥土攪拌樁加固→鉆孔灌注隔離樁→立柱樁→高壓旋噴樁坑內加固→壓密注漿。

2.2 土方分層分塊開挖施工

土方的開挖直接關系到基坑變形的大小與穩定，主要涉及的問題是時間的控制與現場施工的安排。土方的分塊開挖與支撐施工對圍護變形的控制至關重要，同時直接影響老建筑的保護效果。本工程土方主要采取盆式開挖的思路，即周邊對稱挖土形成對撐的形式。

2.2.1 挖土、支撐施工流程

在圍護工程施工結束后，開挖首層土方，施工第1道混凝土圍檁、棧橋及支撐；混凝土強度達到設計強度的80%后，開挖第2層土方；第2層土方開挖后，及時跟進施工第2道混凝土圍檁及支撐；混凝土強度達到設計強度的80%后，開挖第3層土方；第3層土方開挖后，及時跟進施工墊層、底板、傳力帶。

2.2.2 挖土、支撐施工工藝

第1層土方開挖及支撐施工：第1層土方開挖總量為12 017 m3，開挖標高－2.45～－0.50 m，挖深1.95 m；第1層土方開挖順序結合圍護設計要求，先形成南北向對撐，再由東向西推進。

第2層土方開挖及墊層施工：第2層土方開挖總量為30 815 m3，開挖標高－7.45～－2.45 m，挖深5.00 m；第2層土方開挖順序按圍護設計要求，土方開挖分塊與順序同第1層土方。

第3層土方開挖及墊層施工：第3層土方開挖量22 186 m3，開挖標高－11.05～－7.45 m，局部落深－11.95～－11.25 m。第3層土方開挖時以施工后澆帶為界，先形成南北向對撐，再由東向西推進。開挖一區后開挖二區，最后開挖三區。

2.3 緊鄰保護老建筑的深基坑支撐拆除

支撐拆除的方式有多種。本工程因周邊環境要求，主要采取切割及機械拆除的方式。在圍檁與支撐部位、緊鄰保護老建筑區域采取切割的方式，在格構與支撐部位采取機械拆除的方式。每道支撐均須在下層結構（底板）施工完畢并達到80%的設計強度后，方可拆除。鋼筋混凝土支撐拆除時要求分塊、間隔進行。

本工程基坑支撐主要采用機械拆除與切割拆除相結合的方式。在保護老建筑敏感區域采用切割方式，在環境保護次要區域采用鎬頭機拆除方式。

2.4 緊鄰保護老建筑的基坑同步監測

在整個工程基坑施工過程中，嚴格對基坑變形進行觀測。由本工程保留建筑的垂直變形數據可以看出，在6個月的基坑施工過程中，保留建筑的垂直變形基本控制在10 mm之內，僅有部分點的垂直變形超過20 mm，未對2棟保留建筑的主體結構產生較大影響。

3 結語

經實施，本工程較好地確保了地塊南側2棟保留建筑的結構安全。主要經驗總結如下：

1）通過前期的精心策劃，從基坑圍護設計源頭開始進行優化設計，通過對細節的把握與考量，使得基坑圍護本身適用于本工程的施工。

2）通過合理優化土方開挖順序與分塊，較好地控制了基坑的變形，間接控制了保護老建筑的變形；在基坑回筑階段支撐拆除時采用不同的方式，即在敏感地區采取靜力切割的方式，在非敏感區域采取傳統的機械拆除，既考慮成本與進度的因素，又兼顧了基坑變形的因素。

3）在基坑施工全過程中采用跟蹤監測技術，及時為基坑施工提供有力的數據支撐。