深基坑對臨近淺基礎建筑物影響控制

杜亞南 關子瓊 褚 碩

(中鐵十四局集團大盾構工程有限公司，江蘇 南京 210000)

1 概述

隨著社會經濟發展，城市軌道交通迅速發展。城市軌道建設多集中于市中心，受地域空間限制，地下車站深基坑對周邊建筑物影響極大，特別是淺基礎物受影響程度更為嚴重，如何確保基坑支護結構的穩定與周邊淺基礎建筑安全成為一項重要課題[1]。王保豐[2]結合深基坑工程特性，提出城市基坑朝著“深、大、近、緊、難、險”方向發展，且具有臨時性、區域性、多學科性、復雜性、施工周期長、事故多發性等的特點。本文通過對一工程實例進行研究，對基坑支護結構優化，結合施工過程中監測數據分析，以期為同類施工環境提供借鑒。

2 工程概況

該車站位于無錫市新區長江路與旺莊路交叉口，沿長江路布置，道路交通繁忙，為地下2層島式車站。車站基坑區域內地質水文條件復雜，存在很大厚度具有低強度和高壓縮性的軟土、粉質土體，很難控制地面沉降及鄰近地下管線、構筑物的位移，容易引起地面沉降，給臨近地面建筑、構筑物、地下管線帶來危害。

車站周邊建筑物眾多，且距離車站主體基坑均較近，均在2倍基坑深度范圍內，其中戲江南建筑位于車站西側，為6層，7層建筑物，屬淺基礎，基礎埋深2 m，基礎距離主體基坑10 m。車站場地范圍內地面標高2.9 m～3.4 m，基坑范圍及兩側分布有大量市政管線，標準段車站寬度為20.7 m。設計要求基坑開挖前，在戲江南娛樂距離主體之間梅花形布置2排直徑159 mm鋼花管對土體進行預加固，鋼花管長12 m，其后期注漿量可通過建筑物的監測數據及現場實際情況確定。戲江南餐飲娛樂現狀如圖1所示。

3 支護結構形式與設計優化

通過對周邊環境、土質條件、基坑深度等條件分析論證，針對此淺基礎建筑物，本工程采用多重支護形式，以保障建筑物正常使用。

此處支護結構原設計為地下連續墻+內支撐與坑外鋼花管。經調查原設計鋼花管位置有消防水池，且施工位置位于已開通的市政道路上，部分鋼花管無法進行施工，方案變更取消市政道路上的鋼花管施工。為確保基坑安全，控制周邊建筑物變形，對取消鋼花管處基坑支撐體系進行補強加固。

3.1 地下連續墻設計

地下連續墻[3]：地下連續墻集擋土、截水等作用于一體，其剛度大的特點大大提升了周邊建筑物的安全性。本車站主體圍護結構為地下連續墻，墻深度26.1 m～30.4 m，標準幅6 m寬，厚度均為800 mm，采用C35水下混凝土、工字鋼接頭。

3.2 內支撐設計優化補強

內支撐形式多樣，本工程原設計為一道冠梁混凝土支撐、一道800 mm鋼支撐、一道609 mm鋼支撐。為確保該淺基礎建筑物在基坑開挖過程中安全，對其鄰近范圍基坑內支撐進行優化，采用一道冠梁八角混凝土支撐、一道800 mm鋼支撐、一道609 mm鋼支撐與一道609 mm鋼換撐，均設有連系梁以加強支撐穩定性，確保基坑安全。對應建筑物內支撐設計優化補強圖如圖2所示。

4 監測數據分析

為保證該建筑物沉降量得到及時反饋，對該淺基礎建筑物區域加密監測，并加強監測頻次，全面監控該區域沉降情況。本文通過對該區域基坑開挖過程中水位、地連墻測斜、建筑物沉降監測數據統計分析，以期為后續施工提供參考。

4.1 水位監測

為觀測基坑開挖坑內降水對該建筑物區域內水位影響，設置SW23作為水位觀測點。為保證開挖過程安全順利，提前對基坑內進行降水，并隨開挖深度的增加加強坑內降水。開挖(6月1日)前一周對SW23水位觀測點進行數據統計，至該區域受影響范圍內降水井完全封閉(9月6日)。水位變化如圖3所示。

從圖3中可以看出，戲江南區域內水位波動范圍較小，這說明基坑內降水并未對坑外水位造成太大影響，驗證了此處地下連續墻成品質量優質，起到了截水作用。基坑開挖造成坑外建筑物沉降報警多數是由于坑內降水導致坑外水位下降，引起基坑鄰近建筑物沉降過大。結合本工程實際情況其水位波動是否造成坑外建筑物沉降失控還需要進一步與建筑物沉降數據進行對比分析。

4.2 地連墻測斜

為進一步分析基坑開挖對坑外鄰近淺基礎建筑沉降量的影響，我們選取了距離戲江南最近的地連墻測斜點進行分析。

由于地連墻傾斜變形具有不可逆特性，截至受影響區域底板封閉。此地連墻測斜監測點累計變量如圖4所示。

從圖4中可以看出地連墻深層水平位移最大位置在基坑開挖深度(12.69 m～13.36 m)上方2 m～3 m處，介于基底與第三道鋼支撐之間。其影響墻后土體具體位置可通過進一步數據模擬與現場監測數據對照分析。

4.3 建筑物沉降

針對本次監測建筑物為淺基礎建筑，加大了對該建筑監測力度，對該建筑共布設17個監測點，對監測點每天觀測，本次分析選取周變化值作為基礎分析值。自基坑開挖到影響范圍內基坑底板封閉，共監測93 d。建筑物累計沉降變化量如圖5所示。

從圖5中可以發現，該建筑物截至受影響區域底板封閉其沉降變化量仍處于可控狀態。建筑物各部位沉降變化趨勢有所差別，同一時間各監測點沉降數據不同；這主要是由于隨著開挖深度和基坑裸露面積增大，距離基坑不同位置的受土體測斜滑動影響不同。與地連墻深層水平位移土對照分析，在距離基坑較近的建筑物點位位置有所升高，主要是由于地連墻頂部向坑外水平位移擠壓相臨土體使建筑物位置升高。在封閉建筑物受影響區域底板后在建筑物沉降最大區域為距離基坑最遠處即監測點JZ14-6，JZ14-7，JZ14-8，JZ14-9。這與李亞[4]所說墻后土體塊體現象及Terzaghi的研究認為復合支撐結構的基坑地連墻后土體破裂面為對數螺旋線型相吻合。通過對此處沉降值分析，并與水位監測變化圖相對照，發現建筑物沉降累計量變化趨勢與該區域水位變化趨勢十分接近，區域水位對該建筑物沉降亦有一定影響，后續施工采取按需降水措施，控制沉降，確保施工安全。

5 結語

本文以無錫地鐵某工程為實例，在基坑開挖過程中，分別對地墻、降水、建筑物進行監測，驗證了地墻傾斜變形、基坑降水變化對基坑臨近淺基礎建筑物變形存在一定影響。施工中對支護結構進行優化補強，淺基礎建筑物沉降量整體處于安全可控狀態，確保施工安全，對類似工程有一定的借鑒意義。