地下連續(xù)墻成槽施工對(duì)緊鄰建筑沉降的影響

王新國(guó)楊銳劉浩（廣東工業(yè)大學(xué)；廣州科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

地下連續(xù)墻成槽施工對(duì)緊鄰建筑沉降的影響

王新國(guó)1楊銳2劉浩1
（1廣東工業(yè)大學(xué)；2廣州科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

通過(guò)對(duì)某深基坑緊鄰建筑的實(shí)時(shí)沉降監(jiān)測(cè)，分析該基坑地下連續(xù)墻成槽施工對(duì)緊鄰建筑沉降的影響規(guī)律。結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在地下連續(xù)墻施工過(guò)程中提出對(duì)緊鄰建筑采取相應(yīng)的保護(hù)措施，與總變形量進(jìn)行對(duì)比，說(shuō)明成槽施工階段監(jiān)測(cè)是很有必要的。

監(jiān)測(cè)；地下連續(xù)墻；施工；緊鄰建筑

1 引言

地下連續(xù)墻成槽施工引起周邊環(huán)境變形量在總變形量中占有相當(dāng)?shù)谋壤糠止こ讨猩踔吝^(guò)半。[1]特別是監(jiān)測(cè)應(yīng)用較少地區(qū)，對(duì)監(jiān)測(cè)技術(shù)認(rèn)識(shí)不夠甚至忽略，可能會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的后果。針對(duì)周邊環(huán)境和地質(zhì)條件復(fù)雜區(qū)域，應(yīng)用監(jiān)測(cè)指導(dǎo)施工，保護(hù)周邊居民生命財(cái)產(chǎn)安全。

2 工程實(shí)例

2.1工程概況

某醫(yī)院腫瘤放射治療中心建設(shè)工程基坑為較規(guī)則矩形，長(zhǎng)約25m，寬約15m，周長(zhǎng)約80m。開(kāi)挖深度約8m。地下結(jié)構(gòu)2層，地上結(jié)構(gòu)5層。基坑?xùn)|側(cè)4m外為多棟居民樓，南側(cè)3.5m外為3層醫(yī)院住院樓，西側(cè)場(chǎng)地較開(kāi)闊，20m內(nèi)無(wú)建筑物，北側(cè)2.7m外為醫(yī)技樓。各樓均為簡(jiǎn)易基礎(chǔ)。詳見(jiàn)圖1。

圖1 基坑與周圍建筑的位置關(guān)系及監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

由于基坑周圍緊鄰建筑物，安全等級(jí)定為1級(jí)。基坑支護(hù)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻（兼做地下室外墻），2道內(nèi)支撐作為基坑支護(hù)體系及止水帷幕。地下連續(xù)墻厚度800mm，內(nèi)側(cè)設(shè)200mm內(nèi)襯墻。施工前期采用水泥攪拌樁和溶洞注漿法實(shí)施周邊環(huán)境防護(hù)加固工程。

2.2場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

根據(jù)場(chǎng)地工程勘察報(bào)告可知：地表以下以粉質(zhì)黏土為主,覆蓋厚度為12～19.7m。其上有2.6～4.5m厚的雜填土層。而且，在基坑下部地層分布有石灰?guī)r溶洞。

2.3場(chǎng)地水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地各土層為弱滲透水，受大氣降水、地表水垂直補(bǔ)給和區(qū)域外地下水側(cè)向徑流補(bǔ)給。排泄方式為蒸發(fā)和滲透。地下水位埋深為2.20～4.50m。

3 地下連續(xù)墻槽段布置

地下連續(xù)墻槽段劃分詳見(jiàn)圖2。

圖2 地下連續(xù)墻槽段劃分

4 沉降監(jiān)測(cè)

4.1測(cè)量?jī)x器及報(bào)警值

采用徠卡NA2水準(zhǔn)儀，精度±1mm。監(jiān)測(cè)報(bào)警值為10mm,沉降控制值為15mm。

4.2觀測(cè)點(diǎn)埋設(shè)

按設(shè)計(jì)圖紙要求在相應(yīng)的位置埋設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)。采用沖擊鉆鉆孔置入法，并注水泥漿固封，使專用標(biāo)志與被監(jiān)測(cè)物牢固地聯(lián)結(jié)成一個(gè)整體。周邊建筑物沉降觀測(cè)點(diǎn)編號(hào)為：CJ1-CJ22。詳見(jiàn)圖1。

4.3觀測(cè)方法

盡量選用固定測(cè)站，逐點(diǎn)觀測(cè)，計(jì)算環(huán)線閉合差并根據(jù)測(cè)站數(shù)進(jìn)行平差，準(zhǔn)確計(jì)算出各點(diǎn)的高程。相鄰兩次觀測(cè)的高程差，即為該點(diǎn)的沉降量。同時(shí)，采用巡視法觀察建筑及周邊地面的裂縫情況。其它技術(shù)要求如下：

⑴使用固定的測(cè)量設(shè)備、固定人員、固定觀測(cè)路線。

⑵每次觀測(cè)使用同一基準(zhǔn)點(diǎn)，并聯(lián)測(cè)其他兩個(gè)基點(diǎn)作為檢查。

⑶按二等水準(zhǔn)測(cè)量方法進(jìn)行施測(cè)。

⑷觀測(cè)應(yīng)在成像清晰、穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行。

圖3 各觀測(cè)點(diǎn)沉降變化曲線圖

⑸儀器與前、后視水準(zhǔn)尺的距離用視距法測(cè)定，視距一般不應(yīng)超過(guò)25m。視線高差≥0.30m，前、后視距應(yīng)盡可能相等。

⑹為保證各時(shí)期、各監(jiān)測(cè)點(diǎn)同一精度，觀測(cè)時(shí)前后視宜采用同一根標(biāo)尺。

⑺每次都采用閉合法進(jìn)行施測(cè)，閉合差應(yīng)≤0.3，測(cè)站中誤差≤0.5mm。

4.4監(jiān)測(cè)結(jié)果

醫(yī)技樓在地下連續(xù)墻成槽施工過(guò)程中沉降變化如圖3(a)。圖3(a)顯示：剛開(kāi)始成槽施工的時(shí)候，醫(yī)技樓產(chǎn)生較大的沉降量，CJ9觀測(cè)點(diǎn)8天累計(jì)沉降量為2.93mm。CJ9、CJ10、CJ12三個(gè)觀測(cè)點(diǎn)變化趨勢(shì)基本一致，屬于均勻沉降。CJ11沉降量相對(duì)于前面三個(gè)觀測(cè)點(diǎn)較小，醫(yī)技樓有向西南方向傾斜的跡象。

住院樓在地下連續(xù)墻成槽施工過(guò)程中沉降變化如圖3(b)。圖3(b)顯示：由于醫(yī)技樓自重較住院樓大，形成了一種類似“蹺蹺板”模型的變化。剛開(kāi)始成槽施工的時(shí)候，住院樓出現(xiàn)了上升變化，CJ1觀測(cè)點(diǎn)連續(xù)四天出現(xiàn)了1.86mm的累計(jì)上升值，隨后住院樓整體出現(xiàn)沉降趨勢(shì)。沉降變化曲線圖顯示住院樓呈現(xiàn)了不均勻沉降，有向基坑傾斜的跡象。

居民樓在地下連續(xù)墻成槽施工過(guò)程中沉降變化如圖3(c)。圖3(c)顯示：變化差異較大，主要與距離基坑的距離、自身的自重和采用基礎(chǔ)的類型有關(guān)。從曲線圖可以看出，距離基坑較近的居民樓產(chǎn)生較大的沉降量，自重越大的居民樓產(chǎn)生較大的沉降量，而且，由于居民樓均為簡(jiǎn)易基礎(chǔ)，所以多數(shù)居民樓出現(xiàn)了不均勻沉降。居民樓A為6層混凝土結(jié)構(gòu)，采用簡(jiǎn)易基礎(chǔ)，在地下連續(xù)墻成槽施工過(guò)程中沉降變化如圖3(d)。圖3(d)顯示：剛開(kāi)始成槽施工的時(shí)候，居民樓A產(chǎn)生了較大的沉降量，CJ18觀測(cè)點(diǎn)兩天累計(jì)沉降量達(dá)2.46mm，并且出現(xiàn)向后傾斜的跡象，造成居民樓A外墻錦磚微小裂縫的出現(xiàn)及極部分錦磚的脫落現(xiàn)象。

5 沉降理論分析及圍護(hù)方案

5.1成槽施工對(duì)沉降的影響分析

由于地表以下存在石灰?guī)r地質(zhì)，所以地下連續(xù)墻成槽施工包括土層成槽和巖層成槽兩個(gè)階段。土層成槽采用液壓抓斗成槽，并配以自卸汽車運(yùn)至臨時(shí)渣土堆場(chǎng)，經(jīng)排水后再轉(zhuǎn)運(yùn)出場(chǎng)；巖層成槽以沖孔樁基沖孔入巖，再以特制方錘破碎孔間“巖墻”成槽。

成槽開(kāi)挖造成連續(xù)墻墻側(cè)的應(yīng)力釋放，引起周圍建筑向基坑產(chǎn)生側(cè)向位移的趨勢(shì)。由于基坑周圍各樓均為簡(jiǎn)易基礎(chǔ)，成槽開(kāi)挖對(duì)周圍土體造成了擾動(dòng)作用，從而引起周圍建筑的沉降變化，局部的不均勻沉降還可能引起建筑物的傾斜變化。[2-3]

巖層成槽的時(shí)候，在導(dǎo)墻上標(biāo)出各鉆孔位置，然后將重錘提高2.5m進(jìn)行沖擊成孔。沖擊成孔產(chǎn)生較大的噪聲污染和震動(dòng)，并且對(duì)周邊的擾動(dòng)很大，周圍建筑物均采用簡(jiǎn)易基礎(chǔ)，成槽開(kāi)挖和重錘沖擊引起了周邊居民樓承重墻及樓板出現(xiàn)較大裂縫，迫使工地停工半個(gè)月。半個(gè)月后，再次施工的時(shí)候?qū)⒅劐N高度調(diào)整為1m，減少噪聲污染和擾動(dòng)影響，后期沉降變化較小，但工期延長(zhǎng)。

從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，距離基坑3.5m的緊鄰建筑——住院樓與醫(yī)技樓形成了一種類似“蹺蹺板”模型的變化。剛開(kāi)始成槽施工的時(shí)候，住院樓出現(xiàn)了上升變化，最大觀測(cè)點(diǎn)連續(xù)四天出現(xiàn)了1.86mm的累計(jì)上升值，隨后住院樓整體出現(xiàn)沉降趨勢(shì)。

5.2圍護(hù)方案

為了保護(hù)緊鄰建筑物的安全，減少施工對(duì)其影響，基坑選用以下圍護(hù)方案：

由于在基坑下部地層分布有石灰?guī)r溶洞，首先，對(duì)溶洞進(jìn)行注漿，使其形成一個(gè)硬殼層，具有足夠的承載力。

其次，在地下連續(xù)墻緊鄰建筑物的三向設(shè)置三圈的水泥攪拌樁，詳見(jiàn)圖4。

圖4 水泥攪拌樁布置圖

再次，澆筑混凝土導(dǎo)墻。

最后，開(kāi)始地下連續(xù)墻的成槽施工。

5.3與最終沉降量對(duì)比

通過(guò)數(shù)據(jù)分析可知，距離基坑2.7m的緊鄰建筑——醫(yī)技樓最大觀測(cè)點(diǎn)8天累計(jì)沉降量為2.93mm，居民樓A最大觀測(cè)點(diǎn)兩天累計(jì)沉降量達(dá)2.46mm。為期125天監(jiān)測(cè)，醫(yī)技樓累計(jì)最大沉降量為5.86mm，居民樓A則為4.67mm。兩者對(duì)應(yīng)比例分別為41.6%和52.7%。

6 結(jié)論和建議

通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，可以得到以下結(jié)論：

⑴地下連續(xù)墻成槽施工對(duì)緊鄰建筑沉降的影響較大，成槽施工過(guò)程中的監(jiān)測(cè)是有必要的。

⑵成槽施工初期，沉降變化處于不穩(wěn)定階段。伴隨著槽段施工的進(jìn)行，沉降又逐步趨于穩(wěn)定。地下連續(xù)墻已替代清除土體，與圍護(hù)結(jié)構(gòu)逐步形成整體，發(fā)揮作用

⑶地下連續(xù)墻成槽施工過(guò)程會(huì)使周圍土體產(chǎn)生較大的擾動(dòng),對(duì)緊鄰建筑物產(chǎn)生較大影響。為了保護(hù)簡(jiǎn)易基礎(chǔ)且整體性差的緊鄰建筑，宜在成槽施工前對(duì)基坑周圍進(jìn)行圍護(hù)加固。

⑷對(duì)于監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用落后的地區(qū)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)相關(guān)部門的教育，以免出現(xiàn)工程事故。

[1]劉國(guó)彬，魯漢新.地下連續(xù)墻成槽施工對(duì)房屋沉降影響的研究[J].巖土工程學(xué)報(bào),2004,26(2):287-289.

[2]熊海貝，劉強(qiáng)，康加華，周行泉.基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工對(duì)鄰近歷史保護(hù)性建筑物的影響[J].結(jié)構(gòu)工程師,2010,26(3):135-139.

[3]高彥斌，吳曉峰，葉觀寶.地下連續(xù)墻施工對(duì)臨近建筑物沉降的影響[J].地下空間,2003,23(2):115-118.