舊住房成套改造在地鐵保護區環境中的地基處理技術

鄭信榮 陳建福 袁 宇 姜 杰

上海新長寧集團建筑裝飾實業有限公司 上海 200050

隨著我國城市更新發展需要，上海舊住房成套改造正日益受到市、區政府和老百姓的關注和重視，建設任務越來越重。由于舊房結構和設計年代久遠、地理環境復雜、鄰近市政地鐵隧道繁多等問題，在舊房改造中如何進行地基處理，以確保建設和使用安全，逐漸成為舊住房成套改造建筑施工研究的重點和難點[1-3]。

1 工程概況

上海長寧區愚園路1382～1388號房屋原為6層底框磚混房屋，建筑面積2 300 m2，為20世紀60年代建造。1層為商鋪，2～6層為住宅，廚衛均為2戶人家合用。通過本次成套改造，在原房屋北側貼擴建放出1.5 m走廊，然后對內部房屋進行成套改造，使每戶人家都能擁有獨立廚房和衛生間。

2 環境地理位置

工程位于軌交2號線中山公園站，鄰近地鐵隧道北側僅4.2～7.0 m，位于地鐵保護區內，房屋位置及地鐵保護區范圍如圖1所示。

圖1 房屋與地鐵隧道相對位置

3 工程施工特點和難點

近日，國務院辦公廳發布了《關于全面推進城鎮老舊小區改造工作的指導意見》，將大力推動老舊小區的改造工作，上海正在推進舊小區成套改造施工，現如今城市地鐵建設發展迅速，地鐵線路密布城市的地下空間，勢必會影響地鐵。本工程原有房屋基礎沉降已趨于穩定，新老建筑之間采用植筋相互連接，而貼擴建部分將產生新的沉降，必須降低施工對地鐵隧道的影響以及盡可能將房屋沉降控制在0.5 cm以內，以防止新老建筑間由于沉降差而產生裂縫。一旦發生施工事故，將嚴重影響地鐵運行的安全。

2021年1月22日15時42分，廣西某勘察設計有限公司在南寧市鳳嶺片區完善工程24號路施工現場開展勘察施工時，直徑為9 cm的鉆頭擊穿了軌交1號線隧道，侵入隧道98 cm，與當時正在運營的列車發生擦碰。事故未造成人員傷亡，但導致列車運行中斷1 h 52 min，對市民的出行造成了嚴重影響，社會影響重大。

本工程特點就是需要對房屋結構擴建和加固。本工程房屋擴建處距上海軌交2號線隧道水平距離最近處僅4.2 m，位于軌交2號線保護區內，若采用的地基處理方式不合理，可能會造成隧道滲漏、結構變形過大、結構破損等危害，嚴重威脅隧道行車安全[1-3]。如何減少施工對地下隧道的影響成為本工程最大難點。

4 成套改造貼擴建部位樁基選型

基于工程的特點與難點，在與設計公司溝通協商后，采用鋼管錨桿靜壓樁作為本工程的地基處理方式。該方式承載力高、穿透性強，傳荷及受力性能明確，可以迅速控制沉降，對樁周土體的擠土效應較小，施工方便，可在狹小的空間進行壓樁作業。本工程采用φ300 mm×10 mm的鋼管錨桿靜壓樁，樁長22 m，單樁豎向承載力設計值260 kN，共32根樁。該項目在地鐵保護區范圍內，須經地鐵相關部門認可后方可施工，施工過程中結合地鐵隧道部門的相關要求采取合理的壓樁順序。經過計算，在上部結構施工至3層樓面時，上部結構的自重能滿足壓樁反力的要求，故在施工至3層樓面后，停止上部結構的施工，進行壓樁作業。壓樁平面施工流程如圖2所示。

圖2 壓樁平面施工流程

5 鋼管錨桿樁施工技術

5.1 錨桿靜壓樁施工工藝流程

錨桿靜壓樁施工技術是利用預埋或后埋在基礎鋼混凝土底板上的錨桿和安裝其上的壓樁反力架提供的反力，從預留出的洞口中，由液壓千斤頂將樁逐段壓入土中的樁基施工法。其以便利、可靠等特點被廣泛應用于建筑物結構糾偏、已建建筑物基礎加固、新建建筑物基礎逆作法等危難工程中。一般施工工藝流程為：預留壓樁孔→清理施工作業面→探查、排除障礙物→埋設錨桿（鋼管樁制作）→安裝壓樁反力架→起吊樁段→校正樁身垂直→壓樁→填寫壓樁記錄→下一節樁就位、校正→焊接接樁→壓樁→壓樁到設計要求→最終深度及壓樁力驗收→拆除壓樁反力架→焊接錨固鋼筋和交叉鋼筋→清孔（配制微膨脹早強混凝土）→澆搗微膨脹混凝土。

5.2 樁段制作及連接

錨桿靜壓樁每節不小于1.5 m，拼接節點的連接強度應不小于樁本身強度，采用坡口對接熔透焊（圖3），焊縫質量等級不得低于二級。每次焊接前均檢查接頭部位的處理情況以及上下節樁段軸線是否在同一直線上、樁身是否垂直，在滿足要求后進行焊接操作。焊接后檢查焊接質量，若有漏焊或焊縫高度不夠，及時進行補焊。

圖3 剖口對接融透焊施工現場

5.3 沉樁施工

新澆筑基礎承臺厚500 mm，混凝土強度C35，內配鋼筋16 mm雙層雙向。錨桿樁為鋼管樁，需分節施工，為降低壓樁施工影響，減少樁基與土體間的摩阻，要求嚴格控制壓樁速度在1.5 m/min以內。壓樁過程中對樁的垂直度控制尤為重要，在施工過程中應保證壓樁架的垂直度、樁尖就位時的垂直度和樁端就位時的垂直度，在壓樁過程中及時校正，同時保證上下節樁段的軸線在同一直線上（圖4）。

圖4 沉樁施工

整個壓樁過程未中途停頓，以防止部分孔隙水壓力消失，出現樁周土體徑向固結和樁端土體強度恢復現象，從而導致壓樁困難情況的發生。同時控制每天沉樁的數量為2根，距地鐵隧道由近及遠依次沉樁，32根樁完成沉樁共花費16 d。沉樁終止條件為樁長（22 m）和壓力（390 kN）雙控，終止壓力由設計、監理、施工等方結合具體情況商定。

5.4 封樁施工

封樁工藝的好壞關系著鋼管樁與承臺連接的可靠與否，會直接影響樁的承載能力。及時而又合理的封樁工藝，可以達到有效控制基礎沉降的目的，從而保證上部新老結構連接處的施工質量。鋼管內采用強度等級C30的混凝土填充，每天壓樁后及時封樁，封樁前須清除樁孔內雜物，并對樁孔進行清洗，清洗后抽干壓樁孔內的積水，以保證樁帽與筏板基礎間的整體性。為了形成封閉的樁帽，將錨桿相互連接以加強混凝土底板和樁以及樁承臺的整體受力性能，并采用強度等級C35的微膨脹混凝土封樁。基礎與原有基礎及墻體連接和封樁節點如圖5所示。

圖5 基礎與原有基礎及墻體連接和封樁節點示意

6 地鐵隧道環境保護及監測

按照上述方法進行施工，在壓樁施工過程中及施工完成后，采用信息化手段對軌交2號線隧道的相關參數進行全過程監測。依據現場施工區域位置以及隧道線路走向等實際情況，在適當的位置布置監測點，重點監測隧道的結構變形、是否出現滲漏以及是否出現結構破損，監測貫穿整個施工過程。整個過程由地鐵運營公司負責專業監測，每日將監測數據報給建設單位、施工單位等參建方，以便控制施工進度，適時調整施工方案。實踐表明，地鐵隧道中并未產生滲漏、結構破損等問題，鋼管錨桿靜壓樁施工對隧道變形幾乎沒有影響。

7 結語

以地鐵隧道保護區的城市舊住房成套改造貼擴建樁基施工為例，充分考慮既有施工工藝，對施工工藝和施工方案進行優化，通過對沉樁速度、每日沉樁數量及沉樁后的及時封樁等進行嚴格控制，從而將地鐵保護區內的地基處理對地鐵隧道的影響降到最低。本工程采用的鋼管錨桿靜壓樁施工工藝幾乎未對地鐵隧道產生影響，施工效果較好，建議在對城市地鐵隧道保護區范圍內的舊房改造地基處理中推廣使用。