減少深大基坑施工對周邊建筑物變形影響的技術研究

曾思斌

（中鐵二局第五工程有限公司，四川 成都 610091）

1 引言

為減少深大基坑施工對周邊建筑物的影響，可從多方面采取措施。與國內其他城市相比，南通地質水文條件極其特殊與復雜，對明挖地鐵車站施工非常不利。沿線地質主要為粉土、粉砂，具有超深、超厚、含水量大、流動性大、自穩(wěn)性差等特點，局部還存在液化土層，對施工影響極大。同時，周邊環(huán)境特別復雜，表現(xiàn)為老舊建筑物密集、緊鄰基坑、抗變形能力差、保護要求高。根據現(xiàn)狀環(huán)境，需要通過各項安全技術措施減少深基坑對周邊建筑物的影響，在施工過程中需加快施工進度，加大對周邊建筑物的保護力度，以此減小地鐵車站施工對建筑物的影響。

2 工程概況

環(huán)西文化廣場站位于人民中路與濠西路交叉口，為南通軌道交通1、2號線換乘站。1號線車站沿人民中路東西向設置，為地下兩層車站。車站總長364.17m，標準段凈寬21.30m；1號線標準段基坑開挖深度為17.56m，小里程端頭井基坑開挖深度為19.26m，大里程端頭井基坑開挖深度為21.08m，采用半蓋挖局部全蓋挖施工。2號線車站沿越龍路南北向設置，為地下三層車站，車站凈長205.40m，標準段凈寬21.70m；2號線標準段基坑開挖深度為24.81m，端頭井基坑開挖深度為26.51m，采用半蓋挖局部雙側半蓋挖施工。換乘節(jié)點處直徑為62m，為近圓形鋼筋混凝土大穹頂結構，圍護結構采用厚度為1 000/1 200mm、深度為55m的地下連續(xù)墻。圖1為環(huán)西文化廣場站平面布置圖、圖2為環(huán)西文化廣場站與周邊建筑物位置關系平面圖。

圖1 環(huán)西文化廣場站平面布置圖

圖2 環(huán)西文化廣場站與周邊建筑物位置關系平面圖

3 建筑物變形原因分析

建筑物變形原因總結歸納為：在施工過程中基坑滲漏或基坑變形造成周邊地表沉降，導致建筑物產生沉降開裂等變形，主要因素包括以下幾方面內容：

（1）基坑開挖滲漏，造成基坑周邊水土流失及基坑變形，導致地表及周邊道路開裂、沉降、周邊建筑物變形、管線破壞等。（2）基坑開挖過程中，支撐施工質量差、支撐架設不及時或基坑開挖方法不當造成基坑變形。（3）因承壓水埋深較淺且無隔水層，基坑開挖及建筑物回筑降水，引起周邊建筑物、地面沉降，導致基坑變形。（4）基坑開挖過程中基坑周邊荷載較大，基坑支撐軸力增加，圍護結構變形增大，導致周邊建筑物沉降或開裂。（5）周邊管線改遷后距離基坑較近，施工重載車輛多，導致壓力管線和排水管線破壞，地下出現(xiàn)空洞現(xiàn)象，造成基坑變形。（6）因基坑周邊建筑物多為老舊建筑，基礎薄弱，建筑物抵抗變形能力較差。

4 基坑變形原因研究

4.1 基坑開挖滲漏

4.1.1 地下連續(xù)墻質量缺陷

圍護結構質量缺陷易造成基坑開挖出現(xiàn)涌水、涌沙現(xiàn)象，需采取以下措施防范：

①保證導向墻的施工質量，適當加深導墻深度，提高導墻混凝土標號。②保證泥漿質量，嚴禁不合格泥漿入槽，及時換漿，新漿與循環(huán)漿使用比例需保持在1:2.5～1:3之間，確保槽壁穩(wěn)定。③因地下水位較高，地下連續(xù)墻成槽前需采取預降水措施，降低地下水位，提高地下連續(xù)墻成槽施工質量。④因地下連續(xù)墻鋼筋籠采取分節(jié)吊裝，為保證槽壁穩(wěn)定，防止塌孔等，需要保證地下連續(xù)墻鋼筋籠接頭在2h內完成。⑤為防止鋼筋籠吊裝過程中出現(xiàn)槽壁坍塌，泥土進入鋼筋籠內造成地下連續(xù)墻夾泥、夾砂、漏水，需在鋼筋籠兩側掛彩條布。⑥刷壁需嚴格執(zhí)行旁站制度，確保每幅槽型鋼側無泥塊等雜質影響地下連續(xù)墻施工物探，并留下刷壁終止影像資料。⑦每幅墻沒成槽前必須進行超聲波檢測，利用超聲波檢測結果指導成槽施工，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

4.1.2 防止基坑開挖過程中圍護結構滲漏的措施

在基坑開挖過程中，為有效防止地下連續(xù)墻滲漏，需采取以下措施防范：①基坑開挖過程中嚴格執(zhí)行掏槽、檢縫、封鋼板制度，提前處理滲漏位置，一旦無法坑內堵漏，可快速回填，在坑外采取加固措施，對無問題及已處理完成的接縫一律采用封鋼板的方法，加強接縫的施工質量。②嚴格把控地下連續(xù)墻的施工質量，確保地下連續(xù)墻施工的止水性滿足設計要求。③基坑開挖前應根據施工記錄，對存在質量問題的地下連續(xù)墻提前采取措施，并在開挖該槽段時提前準備好應急措施。④提前在坑外打應急降水井和應急注漿孔。⑤基坑開挖前應準備充足的應急人員、物資及設備，并定期組織人員進行應急演練，提高應急效率。⑥及時處理地下連續(xù)墻墻體和接縫處的滲水、濕漬，未處理完成嚴禁向下開挖。

4.2 深基坑施工問題

針對南通富水砂層地質條件，在基坑開挖過程中，支撐施工應采取以下防范措施：

（1）嚴格遵循“時空效應”，及時架設支撐，鋼支撐不得超過3根，混凝土支撐不得超過1根。基坑開挖前準備充足的支撐施工人員、材料及設備。（2）混凝土支撐施工時間較長，在混凝土支撐施工前可將墊層加厚，提高混凝土標號；作為臨時支撐，基坑開挖長度不得超過9m，一道混凝土支撐施工時間不得超過2d。（3）基坑下部鋼支撐軸力較大，需采用鋼支撐應力自動補償系統(tǒng)，保證鋼支撐軸力穩(wěn)定。（4）因底板施工時間較長，可在基坑無下翻梁位置，在開挖至基底時開挖一條貫通溝槽，并澆筑混凝土作為暗梁，減少基底變形量。（5）加強監(jiān)測，對圍護結構質量薄弱的地方應采取加密監(jiān)測，利用監(jiān)測數據科學指導現(xiàn)場施工。（6）基坑開挖期間應加強巡視周邊建筑，發(fā)現(xiàn)異常立即停止施工，處理完成后方可繼續(xù)施工。

4.3 基坑降水

針對南通特殊的富水砂層、地下承壓水位無隔水層、出現(xiàn)夾水層等地質條件，在深基坑開挖降水的過程中需采取以下安全技術措施：

（1）組織專家論證降水方案，根據專家意見設置降水井數量、深度等參數。（2）在基坑內、外設坑外降水井、承壓水觀測井與回灌井。基坑外側設置抽灌一體化設備，監(jiān)測控制基坑降水水位與坑外水位，通過回灌的方法，減少基坑降水對周邊環(huán)境的影響，從而減少基坑變形。（3）夾層滯水采取真空降水、水泥攪拌等措施，可以在基坑開挖過程中保持基地干燥，加快基坑開挖速度，減少基坑變形。（4）基坑開挖降水前需進行降水試驗，包括單井出水量試驗、群井降水效果試驗、圍護結構封閉性試驗等，充分驗證降水方案的降水效果與圍護結構的封閉效果，試驗結果滿足要求后，再實施降水。若試驗不滿足要求，則需要改進方案后，再重新進行抽水試驗，直到滿足要求為止。

4.4 建筑物基礎預處理

由于環(huán)西文化廣場站周邊建筑物距離基坑較近，且建筑物多為高大的老舊建筑物，基礎薄弱，因此，深基坑施工將對周邊建筑造成較大的影響。為加大周邊建筑的保護力度及完善保護措施，應編制深基坑施工周邊建筑物保護安全專項施工方案，并組織專家論證。具體安全技術措施如下：

（1）針對高聳的南通電視塔建筑物需在中間設置隔離墻，并設置回灌井，采用自動化監(jiān)測，實時掌握電視塔監(jiān)測情況。可根據基坑開挖情況有針對性地加固基礎。（2）加強施工組織，24h施工，加大施工資源投入，縮短基坑施工時間。（3）對基坑薄弱的建筑物可采取袖閥管預注漿的方法，提高建筑物的基礎承載力，且注漿應在基坑開挖前完成。（4）基坑開挖前收集建筑物的狀態(tài)，掌握第一手原始資料，可提前對建筑物存在的問題進行建筑物保全鑒定。（5）基坑開挖期間需安排專人巡視建筑物，并留下每天巡視結果的影像資料。（6）積極與建筑物產權單位、物業(yè)管理單位聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

4.5 施工監(jiān)測

編制環(huán)西文化廣場站車站主體及附屬深基坑施工安全專項監(jiān)測方案，并組織專家論證，施工過程中嚴格按照監(jiān)測方案監(jiān)測基坑。基坑開挖前收集原始數據，每天安排專人研究監(jiān)測數據變化，并反饋給現(xiàn)場施工管理人員，發(fā)現(xiàn)異常，立即采取措施，將基坑開挖變形影響降到最小，最大程度地減少基坑開挖對周邊環(huán)境，尤其是周邊建筑物的影響。

4.6 周邊環(huán)境因素

環(huán)西文化廣場站周邊建筑物密集、管線復雜、車流量大、重載工程車輛多、人員密集，針對該施工環(huán)境需采取以下措施：

（1）與交管部門對接優(yōu)化交通疏解方案，將交通對施工造成的影響降到最小。（2）每天安排專人巡視周邊建筑物等，發(fā)現(xiàn)問題立即通知相關產權單位處理，并積極配合產權單位。（3）與社區(qū)、交警、城管、建筑物及管線產權單位建立動態(tài)應急管理機制，萬一發(fā)生基坑安全事故，則立即啟動應急預案，力爭將損失及各方面影響降到最小。

5 減少深大基坑施工對周邊建筑物變形影響的技術措施

（1）在南通復雜的地質條件中，為減少深基坑施工對周邊建筑的影響，在基坑變形方面應采取主動控制措施，在確保基坑安全穩(wěn)定的前提下，保證周邊建筑物的穩(wěn)定，對建筑物起到保護作用。（2）科學、實時利用監(jiān)測數據指導施工，針對不同問題，提前采取針對性的預防措施，從而最大程度地降低深大基坑施工對周邊環(huán)境的影響，顯著提升深基坑施工及周邊建筑物的安全、降低成本、縮短工期。（3）根據以往施工經驗，基坑施工過程中造成建筑物變形的主要原因是基坑變形。一般情況下只有保證基坑穩(wěn)定，才能降低深基坑施工對周邊環(huán)境的影響，也可針對不同的環(huán)境因素，提前對老舊及基礎薄弱的建筑物采取加固保全等措施，提高建筑物自身的強度和抗變形能力。因此，可從提高建筑物基礎強度及基坑穩(wěn)定兩方面，分別采取不同的安全技術措施，降低深大基坑施工對周邊建筑的影響。

6 結語

與全國絕大多數城市相比，南通特殊的地質水文條件不利于地鐵施工。環(huán)西文化廣場站為南通地鐵1、2號線同期建設換乘車站，基坑開挖深度大，周邊管線及老舊建筑物密集，建筑物保護要求非常高。同時，道路狹窄，交通流量大，施工場地狹窄，施工環(huán)境較為不利。通過深大基坑施工對周邊建筑物變形的研究發(fā)現(xiàn)，增加安全技術措施可降低深大基坑施工對周邊建筑物的影響程度，可為全國類似工程施工提供參考。