鄰近建筑物深基坑施工技術解析

韓軍

摘 要：鄰近建筑物進行深基坑施工中，保證建筑物及基坑自身安全至關重要。以太原市軌道交通1號線工程為基本背景，探討其中鄰近建筑物的車站深基坑圍護結構施工技術，采用多種措施提高土體剛度，保護建筑物及基坑安全，通過分析，以期對相似工程提供施工參考。

關鍵詞：地鐵工程、鄰近建筑物；深基坑施工；圍護結構

中圖分類號：TU463 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2023）02-0016-03

0 引言

當前，城市化軌道已經成為了重要的交通形式，其中明挖基坑施工形式被廣泛應用。城市軌道車站多位于城市繁華地帶，施工空間小，鄰近建筑物多，施工環境復雜，在有限空間確保周邊環境安全的前提下進行城市軌道明挖基坑施工是一大難點，在此背景下，有必要對鄰近建筑物深基坑技術展開探討[1]。

1 工程概況

本文以太原軌道交通1號線為背景，重點圍繞西山礦務局車站這一站點進行研究。其為太原軌道交通1號線西端第一座車站，東西走向布置，車站長度459.92 m，兩端為盾構井，車站基坑從西向東寬37.8～21.3 m，開挖深度24.1～15.3 m，地下水位19.0～23.8 m，地層主要為雜填土、碎石層、粉質黏土層。車站基坑周圍建筑密集，并且都是老舊小區居民樓，距離基坑邊線最近處約5.6 m，居民樓為磚混結構，房屋基礎為片石基礎。根據施工前現場踩勘，許多居民樓存在裂縫等現象，所以在深基坑施工過程中，保證建筑物安全及基坑安全是本車站施工一大重難點，如圖1所示。

2 施工方案

車站主體部分基于明挖順作法展開施工作業。因車站施工區域條件限制，車站圍護樁外不具備另行施工隔離樁條件，車站圍護結構采用鉆孔灌注樁+內支撐+外部懸掛降水的圍護結構型式。車站主體西側小里程盾構井圍護結構采用φ1200@1500鉆孔灌注樁+五道支撐以及一道換撐，第一、三道支撐為混凝土支撐，第二、四道以及換撐為鋼支撐。車站小里程標準段圍護結構采用φ1200@1500鉆孔灌注樁+四道支撐，車站標準段圍護結構采用φ1000@1500鉆孔灌注樁+三道支撐，東側大里程單層段圍護結構采用φ1000@1500鉆孔灌注樁+三道支撐以及一道換撐，局部采用兩道支撐以及一道換撐。在圍護樁外側進行降水井施工，鄰近建筑物處使用袖閥管注漿加固土體。在各工序施工過程中，嚴格監測地表沉降及水平位移數據，準備應急措施，確保建筑物及基坑安全。

2.1 袖閥管注漿加固

圍護樁施工完成后，在鄰近建筑物部位基坑段，圍護樁外側3 m范圍內增加袖閥管注漿加固土體，增加該部分土體強度，提高抗變形能力。袖閥管布置間距1 m×1 m，梅花形布置，注漿漿液采用單液水泥漿。

管材采用鈣塑聚丙烯制造的塑料單向有孔閥管，其內壁光滑，接頭有螺扣，端部有斜口，在閥管首尾相接時接頭部位光滑，注漿芯管在管內上下移動方便無阻。其外壁有加強筋，用以提高抗折能力[2]。

袖閥管注漿法通過孔內封閉泥漿、單向密封閥管、注漿芯管上的上下雙向密封裝置，減小了不同注漿段之間的相互干擾，降低了注漿時冒漿、串漿的可能性。特殊的注漿孔結構使注漿施工時，可根據需要灌注任一注漿段。施工完成后，地面遺留袖閥管管頭，根據注漿效果可對注漿效果不好的部位進行補充注漿。袖閥管材示意圖如圖2所示。

2.1.1 施工準備

勘探施工區域，清理各種障礙物，搭設作業平臺。

2.1.2 定位鉆孔

袖閥管按雙排梅花形布置，根據現場情況可適當調整孔位間距，總數量不變。先施工靠近圍護樁一側，再施工靠近建筑物一側。開鉆前需對鉆孔的垂直度進行檢測，并在鉆進2 m時對鉆桿進行校正。

2.1.3 制備、灌注套殼料

套殼料采用水泥及泥粉加水攪拌，成孔后立即通過鉆桿將套殼料置換孔內泥漿，置換出來的泥漿應注意清理。

2.1.4 安裝袖閥管

根據孔深連接袖閥管，采用膠合劑將袖閥管和連接套管粘牢，連接好后放入孔中直至孔底。下放時盡量保證袖閥管中心與鉆孔中心重合，將注漿管放入袖閥管孔中，注漿管底應與袖閥管底平齊，上部高出地面20 cm。

2.1.5 制漿、注漿

配置漿液水泥采用42.5硅酸鹽水泥，水灰比1：1，提前進行試配試驗。根據地層情況對漿液參數進行調整，漿液拌制時間應不小于3 min，拌制完成后應盡快使用。注漿壓力為0.5～0.8 MPa，注漿時先采用滲透注漿，效果不佳時再進行壓密注漿。袖閥管注漿鉆孔如圖3所示。

2.1.6 注漿觀測

注漿時嚴格對地表沉降點及水平位移點監測，防止因注漿導致地面隆起，在實際注漿中注漿壓力不超過0.5 MPa完成注漿施工。

2.2 降水施工

為增加基坑施工速度，需要盡可能保證基坑無水作業，需要進行降水施工，降水井和圍護樁同步施工，設計采用降水井井徑600 mm，井深34 m，抽水井采用流量為32～40 m3/h、揚程不小于40 m的潛水泵，抽水采用自動控制系統控制抽水。設計排水管主管（集水管）采用Ф400 mm鋼管，支管采用Ф100 mm鋼管，如圖4所示。

2.2.1 施放井位

因施工場地空間有限，對降水井間距作局部調整，降水井中心距圍護樁外皮或隧道結構外皮≥2 m，且確保降水井總數量不變[3]。

2.2.2 降水井成孔

管井采用反循環鉆機成孔。井身結構誤差要求：井徑誤差±20 mm，垂直度誤差≤1%，井深滿足設計井深要求。

開鉆時宜低擋慢速鉆進，鉆至護筒以下1 m后再以正常速度鉆進。使用反循環鉆機鉆孔，應將鉆頭提離孔底20 cm，待泥漿循環通暢后方可開鉆。在鉆孔過程中應保證孔內泥漿液面高度與孔口平，嚴防塌孔。當鉆孔深度達到設計要求時，對孔深、孔徑、孔位和孔形等進行檢查。

2.2.3 替漿及下管

鉆孔至設計深度以下0.5 m左右，將鉆頭提高0.5 m，然后用清水繼續反循環操作替換泥漿，直到泥漿粘度約為20 s為止。

井管采用水泥礫石濾水管，在預制混凝土管上放置井管。同時濾水管外側包纏80目尼龍布，以免當管口與井口相差200 mm時，擠入泥砂淤塞井管。為防止上下節錯位，在下管前將井管依井方向立直。吊放井管垂直，保持在井孔中心。

2.2.4 填濾料

井管就位后立即填入濾料，沿井管外四周均勻連續填入，洗井后濾料下沉及時補充濾料，要求實際填料量不小于95%理論計算量。

2.2.5 洗井

下管、填料完成后立即進行洗井，特殊情況如上路施工，成井-洗井間隔時間不超過24 h。旋挖鉆施工的降水井，采用下泵試抽洗井，用潛水泵反復進行抽洗，直至水清砂凈，上下含水層水串通，否則改用空壓機由上而下分段洗井。洗井過程中，觀測水位及出水量變化情況。

2.2.6 抽水

潛水泵及泵管安裝吊放，置于距井底上1.5～2.0 m處，施工前的超前抽水時間不少于1個月。開始抽水時，因出水量大，為防止排水管網排水能力不足，可以間隔的逐一啟動水泵。抽水開始后，逐一檢查單井出水量、出水含砂量。

為防止因抽地下水帶出地層細顆粒物質造成地面沉降，應控制抽水含砂量。當含砂量過大，可將水泵上提，如含砂量仍然較大，重新洗井。

2.2.7 降水觀測

降水期除對地下水動態進行觀測外，還需結合地表沉降點及水平位移點監測，根據監測數據隨時調整抽水時長。

2.3 基坑開挖

基坑開挖階段遵循的基本原則為“分層、分段、限時、快封”四個基本要點，豎向分層與支撐、支護高度相適配，縱向分段與主體結構施工相配合。嚴格控制每層的開挖深度不大于設計值1 m，杜絕超挖。由于土方開挖分層進行，每層開挖深度有限，且下層土方須在上層噴射砼及鋼支撐施工后一定時間內進行，因此開挖與支護必須緊湊銜接。

基坑開挖從上到下依次進行。在基坑平面內分段開挖，每段長度以不大于基坑的寬度為宜。支撐架設與土方開挖密切配合，在土方挖到支撐設計標高下0.5m時及時架設鋼支撐，減少無支撐暴露時間，使開挖、支撐架設、結構施做等工序銜接緊湊，減少施工空檔期，提高整體基坑的安全性。

開挖過程根據監測數據，注意基坑變形情況，并根據不同的建筑物制定專項監測方案，結合實際情況合理增加監測項目、監測次數，注意觀察監測數據的變化，制定科學性的應急方案，保障整體施工的安全性，必要時袖閥管加固區域進行補漿加固。

3 施工實測結果

完成基坑施工后，結合過程中施工實測數據，發現圍護結構水平位移量在15 mm范圍內，建筑物沉降值在4 mm范圍內，產生的最大水平位移在10 mm范圍內。由此可以確定，實測圍護結構水平位移符合理論計算的預測值。通過本工程的近距離鄰近建筑物的深基坑施工，可以確定：①深基坑離建筑物較近，建筑物穩定條件不好且不具備打設隔離樁條件時，應先進行建筑物及基坑之間的土體加固，提高土體剛度。②降水施工時因地制宜，盡量減少抽水時對土體擾動。③基坑開挖后工序銜接緊湊，減少施工空檔期，有效控制變形問題，并且可以準確預測施工變形問題。

4 結語

本文根據工程項目分析了鄰近建筑物的深基坑施工技術，對于實際施工起到參考作用，順利實現施工任務。

參考文獻

[1] 劉濤.新建地鐵車站大斷面下穿既有地鐵車站暗挖施工及沉降控制研究與應用[J].四川水利，2022，43（2）：127-130.

[2] 徐鴻晟于遠志.大跨徑拱橋拱座基礎持力層注漿關鍵技術研究[J].西部交通科技，2019（9）：137-140+145.

[3] 張秀芳.建筑深基坑降水施工技術研究[J].科技與財富，2016 （14）：147+151.