地铁车站深基坑近距离建筑物保护施工技术及措施

汲广坤

(中铁隧道集团深圳地铁3153标项目部，广东深圳 518028)

0 引言

随着我国各大城市地铁建设的迅速扩张，地铁建设最为迫切的就是地面交通更为拥挤的老城区，老城区建筑物老旧且密集，在地铁施工中经常遇到地铁车站距离既有的建筑物非常近的情况;因此，地铁车站深基坑施工中保证周边近距离建构筑安全和有效控制建筑物基础沉降、变形十分重要。目前，国内对隧道上方建筑物保护的研究及著作较多，但对深基坑周边邻近建筑物保护的研究较少，并且深基坑周边建筑物基础形式、建筑物基础所处地质条件等各不相同。文献［1－2］对立交隧道穿越民房的施工技术进行研究和总结，通过加强超前支护及对初期支护径向注浆等措施控制隧道变形从而将建筑物变形控制在可靠范围内。本工程实施前，根据文献［3－5］制定了注浆加固等一系列方案进行比选论证最终确定了实施方案，本文重点对深圳地铁3号线华新站基坑施工期间其周边邻近建筑物交通银行大厦的保护措施进行总结。

1 工程概况

1.1 工程简介

深圳地铁3号线西延段3153标华新站车站为地下2层双岛站台车站，车站全长635 m，标准段宽32.7 m，围护结构为800 mm地下连续墙，地下连续墙平均深度为23 m。采用明挖顺作法施工，基坑开挖深度为17 m，设3道钢支撑。

华新站周边邻近建筑物自东向西依次是圣廷苑酒店、交通银行大厦、华新小区30号楼。车站周边建筑物卫星图如图1所示。

1.2 工程、水文地质

属冲击平原地貌，上覆第四系全新人工填土，上更新冲洪积、黏性土，下伏基岩为燕山期花岗岩;地下水以空隙潜水为主，基岩裂隙水含量甚微。基岩埋深25～47 m，全风化带厚2～9 m，强风化带厚10～19 m，中等风化、微风化埋深较深。地下水埋深0.7～8.8 m，以孔隙潜水为主，局部地段微承压。主要由大气降水补给。水量较丰富。

自上而下依次为〈1－1〉素填土、〈3－2〉粉细砂或者〈3－3〉中粗砂、〈3－6〉粉质黏土、〈6－1〉砾(砂)质黏性土、〈12－1〉全风化花岗岩、〈12－2〉强风化花岗岩，砂(砾)质黏性土及全、强风化花岗岩遇水软化。结合本工程地质断面，划分岩土层。车站北侧地质纵断面图如图2所示。

1.3 交行大厦建筑物现状

交行大厦竣工于1989年，地面以上6层，结构整体宽23 m，长85 m，与华新站基坑基本平行，基础为条型基础，基础底面埋深2～3 m，持力层为砾质黏土。交行大厦北侧结构墙、柱距离华新站围护结构约4 m，其二楼阳台距华新站围护结构不足1.5 m，其门前台阶距离华新站围护结构2.5 m。交通银行大厦正面照片见图3。

该建筑基础薄弱，进场初期由于原地面高差进行场地平整刷坡时，交行大厦墙体、顶板出现裂缝并在下雨时产生渗漏水，对边坡进行了注浆加固处理。

后期按照既定的连续墙专项施工方案进行围护结构施工时，交行大厦再次出现较大裂缝及渗漏水，针对上述情况对该段连续墙重新分幅，缩短每幅连续墙施工长度，该段围护结构完成时交行大厦裂缝日趋稳定。

图3 交通银行大厦正面照片Fig.3 Bank of Communications Mansion

2 交行大厦沉降控制措施

为了有效地抑制建筑物的沉降，同时保证现场的正常施工，交行大厦对应段基坑施工从基坑内土方开挖、钢支撑架设及基坑外建筑物基础加固2方面采取措施。

2.1 基坑内措施

2.1.1 加强基坑内及周边监测，调整支护参数

每日对地下连续墙墙体水平位移情况、周边建筑物及地表沉降情况、桩顶水平位移及沉降情况、周边水位变化情况进行监测。对钢支撑支护参数进行调整，调整后支护参数见表1。

表1 钢支撑轴力调整表Table 1 Axial force adjustment of steel support

后期施工时根据监测数据反映的情况，对交行大厦对应段钢支撑进行加密，水平方向由设计钢支撑间距3 m调整为2.5 m;竖直方向由原设计的3道支撑增设到4道支撑。为了保证连续墙均匀受力，建议该段钢支撑增设钢围囹;为了防止钢支撑受力产生弯曲变形过大，在支撑与中间立柱桩之间连系梁交叉处U形扣改用角钢对钢支撑进行固定。钢支撑调整后标高变化见表2。

2.1.2 严格控制开挖长度并及时支护

土方开挖严格遵循“先支后挖、随挖随支”的原则，向前推进时按照水平分段、竖向分层、预留反压土体、控制捡底长度，底板施工及时跟进，增设环向施工缝每块底板长度由20 m调整为12 m，减少基底暴露时间。

2.1.3 土方开挖方式

在交行大厦段土方开挖时，由原来的拉中槽、两侧留反压土体的开挖方式改为南侧拉槽，留北侧反压土体的方式挖土。

表2 钢支撑标高调整表Table 2 Elevation adjustment of steel support

2.2 基坑外措施

2.2.1 基坑与交行大厦结构之间设置回灌井点

基坑开挖过程中受井点降水的影响，地下水位呈漏斗状下降，造成土体中间空隙水不断减少，土层原来的受力平衡遭到破坏，使土层中黏性土产生固结而造成压缩，上述过程反映到地层表面就会使地面产生裂缝及沉降。由于降水引起建筑物基础产生差异沉降，给建筑物结构安全造成严重的安全隐患。故在基坑内采用井点降水的同时在基坑与交行大厦结构之间设置回灌井点。回灌水在土层中形成一个与降水井点相反的倒向的升水漏斗，通过井点回灌向土层中灌入足够的水来补偿交行大厦下流失的地下水，使地下水位保持不变，维持土层压力处于动态平衡状态。

2.2.2 基坑与交行主体结构之间进行预注浆加固

交通银行大厦条型基础对水土损失反应极为敏感，为减少基坑土方开挖时引起建筑物基础失水，造成建筑物不均匀沉降、开裂，危及房屋安全，对建筑物与基坑间土体进行加固止水，最大程度地减少基坑土方开挖期间土体向基坑内侧向位移。静压注浆同时起到止水帷幕作用，可减少基坑内降水引起的邻近建筑物地下水损失。

交通银行大厦地基加固处理采用土体止水加固，采用3排φ550@450 mm袖阀管双液注浆成止水帷幕。注浆加固范围长146 m，宽1.45 m，注浆加固深度约为28.0 m，超过地下连续墙底面深度4 m或达到中风化岩层。交行大厦袖阀管注浆预加固平面布置见图4。

图4 交行大厦袖阀管注浆预加固平面布置图Fig.4 Plan layoutofsoletanche grouting atBank of Communications Mansion

3 袖阀管双液注浆施工方案

3.1 注浆加固范围

圣廷苑酒店到天上人间注浆加固范围为80 m×1.45 m(长×宽)，交通银行大厦注浆加固范围为146 m×1.45 m(长×宽)，注浆深度范围为从既有地面下28.0 m，即穿透强风化透水层为界。注浆采用φ550@450 mm袖阀管垂直后退式注浆，浆液选用水泥－水玻璃浆。

3.2 灌浆孔布置

灌浆孔沿基坑纵向平行布置，距离地下连续墙边1～2 m往外设置3排，浆液扩散半径为275 mm，灌浆孔为梅花形布置，并根据现场管线进行适当调整。注浆加固深度为地表以下28.0 m，防止基坑开挖期间地下水从连续墙底绕流。

3.3 袖阀管构造

袖阀注浆管为每节长4 m、直径48 mm的硬质塑料管，由钙塑聚丙烯制造而成。注浆管内壁光滑，接头有螺扣，端头有斜口。注浆管分为A和B 2种，A注浆管上未开设溢浆孔，B注浆管上每环开有8 mm的溢浆孔12个，每组小孔间距33 cm。在溢浆孔外部紧紧地套着抗爆压力为4.5 MPa的橡皮套，橡皮套在灌浆过程中起到逆止阀门的作用。

为防止橡皮套上下错位，可在橡皮套两边焊以定位环圈，其直径约5 mm。袖阀管不应有较大的弯曲，其内壁必须圆滑，橡皮套应紧贴花管。

3.4 袖阀管注浆施工参数

注浆所使用的水泥为超细水泥，水泥受潮结块不得使用，水玻璃浓度在40 Be'左右。各种材料的各项技术指标应符合现行国家标准，并应附有出厂合格证和试验报告。

注浆参数根据注浆材料及地质条件，结合类似工程的施工经验，选用表3所示注浆参数［6］。在施工中坚持先试后作的原则，通过试注浆对各项参数进行修正。

表3 注浆参数表Table 3 Grouting parameters

3.5 注浆顺序

为尽快完成土体注浆加固施工，结合施工计划和注浆量，采取多台钻机、注浆机平行作业。该注浆段注浆孔设计为3排，注浆时采取分序隔孔交替注浆，先施工靠建筑物侧的一排，再施工靠基坑侧的一排，最后施工中间一排，以控制浆液扩散范围，保证注浆效果。所有注浆孔均采用定量注浆，地层的注浆流量在规定压力下小于1～2 L/min作为终注指标。

3.6 注浆施工工艺流程

见图5。

图5 袖阀管注浆施工工艺流程图Fig.5 Flowchart of construction procedure of soletanche grouting

4 施工监测

在华新站交行大厦南侧连续墙成槽及土方开挖、支撑架设、主体结构施工期间，对交通银行大厦结构沉降进行了连续监测。交行大厦监测点布置如图6所示。

2008年6—12月华新站北侧靠近交行大厦处地下连续墙施工期间交行大厦监测点沉降情况如图7所示。

2009年6—11月华新站靠近交行大厦段土方开挖、支撑架设、主体结构施工期间交行大厦沉降情况如图8所示。

监测结果分析:1)连续墙施工初期阶段，建筑物沉降较大，速率很大，各监测点沉降差异较大，不均匀沉降大。在调整连续墙施工参数后，建筑物沉降趋于稳定，沉降速率很小，其中J6－1、J6－2、J6－3监测点累计沉降最大达到18 mm。2)在2009年华新站基坑开挖、主体结构施工通过交行大厦期间，华新站沉降较为均匀，各测点差异沉降较小，房屋倾斜变形均较小，基坑施工期间建筑物沉降值在30 mm以内，差异沉降也在30 mm以内。

5 结论

通过对交通银行大厦的基础形式、其基础下的地质特性进行分析，在该处基坑开挖及主体结构施工期间采取了基坑外止水帷幕、地下水回灌井等措施;对应基坑内采取了土方先挖后支，适当增加支撑数量，增大支撑预加轴力等措施。通过实践证明，这些措施有效控制了基坑开挖及主体结构施工期间建筑物的沉降，保障了建筑物的使用功能及使用安全不受损害。前人的研究大多是对暗挖隧道、盾构隧道下穿建筑物的施工关键技术或措施进行研究，本文是针对邻近浅基础建筑物的深基坑施工时如何控制建筑物的沉降及变形进行探讨，希望为类似软弱浅基础邻近的深基坑施工提供一些参考。

［1］ 刘江涛.立交隧道穿越民房施工技术［J］.隧道建设，2010，30(S):120 －124.

［2］ 李立.地铁区间隧道穿越建筑物基础的保护方案探讨［J］.隧道建设，2008，28(6):97 －100.(LI Li.Discussion on protection Methods for building/structure foundations underneath which Metro tunnels pass［J］.Tunnel Construction，2008，28(6):97 －100.(in Chinese))

［3］ 中国建筑科学研究院.JGJ 79—2002建筑地基处理技术规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2002.

［4］ 龚晓南.地基处理手册［M］.3版.北京:中国建筑工业出版社，2008.

［5］ 刘国斌，王卫东.基坑工程手册［M］.北京:中国建筑工业出版社，2009.

［6］ 建筑施工手册编写组.建筑施工手册［M］.4版.北京:中国建筑工业出版社，2003.