软土地区基坑施工对周边浅基础建筑物影响分析与对策

软土地区深基坑施工对周边浅基础建筑物影响分析与对策

苗志春1，熊楚炎2

（1.宁波市建设集团股份有限公司， 2.宁波市民用建筑设计研究有限公司 315010） [摘要] 文章通过对宁波闹市中心一临近五层浅基础建筑物的过街地道基坑支护的设计与施工实例分析，阐述了在城市中心进行深基坑设计与施工过程中，通过对加强支护结构自身的稳定和对坑边建筑物浅基础进行托换加固，可以把周边浅埋式基础多层砖混结构房屋的沉降及偏斜控制在较小范围内，为闹市中心深基坑开挖如何控制变形，不影响周围市政道路和浅基础建筑物提供一种新思路。

[关键词] 深基坑支护，浅基础建筑物，基础托换加固，变形控制 [中图分类号] [文献标识码] [文章编号]

0 引言

随着城市建设大规模发展，地下空间开发利用的快速推进，在软土地区进行深基坑施工对周围环境的影响控制越来越严格，在城市建筑物密集中心进行深基坑施工，围护系统控制重点不仅仅是稳定和强度问题，而是在于如何保护周边环境，使深基坑开挖和施工对周围环境影响控制在允许范围内。因此深基坑工程是一项系统工程，它不仅要保证支护结构自身的稳定性，还要结合考虑对周边浅基础建筑物进行加固，控制变形，以保证周围建筑物的正常使用。

1 工程概况

宁波市中山路—开明街交叉口地下通道工程位于宁波市最繁华的的商业街中山东路--开明街交叉口，四周商场林立，交通繁忙。为了交通组织的需要，本地道工程沿中山路中心线为界分南北两个工作段分期依次施工，本地道施工方案为直接大面积开挖施工。北侧通道已施工完毕并通车，现进行南侧通道箱体结构施工阶段。本地下通道主通道内部结构高3.4米，连接通道高5.0米。通道顶板、底板、侧板厚度均为550mm。混凝土强度等级采用C30，抗渗等级为S6。本基坑计算挖土深度大部分为6.0m（临近第三百货商店局部为7.8m）。

地下室通道工程西南侧距离尚未拆除的原第三百货商店结构地梁最近距离为3.20米，原第三百货商店建于1978年，为5层高的砖混结构，该建筑平面布局为“L”型，由两部分组成，建筑物拐角处设有沉降缝，五层砖混结构。长约53.4m，宽约13.9m。采用钢筋混凝土条形基础，底板厚度400mm，天然地基。建设单位要求地道施工期间要保证第三百货商店底层商店及其上4层住宅楼的正常使用。

地道工程与第三百货商店的位置关系详见基坑支护总平面布置图1。

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南工作段中山路中心线先施工此虚线范围内箱体土体水平位移测斜条形浅基础点连接通道原第三百货商店混凝土支撑钢管支撑主通道 2 工程地质条件

根据岩土工程地质勘察报告，本基坑围护设计具体参数见表1：基坑支护设计参数。

表1：基坑支护设计土体参数

层号 Z 2a 2b 2c 3 土层名称 杂填土 淤泥~淤泥质粘土 粘土~淤泥质粘土 淤泥质粘土 粉土 重度γ (KN/m ) 18.20 16.60 18.30 17.60 19.10 3粘聚力C (Kpa) 5.00 11.00 14.00 14.00 7.00 内摩擦角Φ（°） 12.00 8.30 10.20 9.80 25.00 注：因围护桩和工程桩全部为非挤土桩，不会对土体产生扰动，土体抗剪强度指标c、φ值不折减。

3 总体方案设计

综合分析场地地理位置、土质条件、基坑开挖深度、基础结构、周边环境的影响，本基坑具有以下特点：

a.本工程位于闹市中心繁华道路上施工，人流车辆和周边不可预见的因素较多； b.工程工期要求较紧，必须满足建设单位工期要求；

c.相邻建筑物距离较近，特别是距离浅基础建筑物第三百货商店仅3.2米，属重点保护

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对象。

根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ—99，“支护结构破坏对周边环境影响很严重”，基坑安全等级为一级，重要性系数为γ0=1.10。本着“安全、经济、适用”的原则下，对多种围护结构方案进行优选后决定采用如下支护方案：

（1）靠近第三百货商店浅基础一侧采用φ1000钻孔灌注桩加两道水平支撑的支护形式，其中第一道支撑采用钢筋混凝土结构，第二道支撑采用φ609×11钢管支撑；

（2）距离第三百货商店比较远的基坑采用拉森型钢板桩加设两道钢支撑的支护形式； （3）为减少大面积开挖而导致边坡不稳定的空间效应，根据箱体结构施工缝进行分段施工，先施工距离第三百货商店比较远的连接通道和其他箱体结构，最后施工靠近第三百货商店区域的箱体；

（4）为控制变形，对第三百货商店浅基础采用锚杆桩托换和注浆加固措施如下： a.在基坑开挖影响范围内的4个开间采用锚杆静压桩进行加固，共打桩48枚； b.在第三百货大楼和基坑之间的区域布置一定数量的注浆孔，对土体进行劈裂注浆加固，防止土体在基坑开挖期间产生过大的位移；

c.4个开间内部进行填充注浆加固，以填补建筑物底板下土体下陷后产生的空洞。 （5）为防止地下室开挖后地下水渗漏使浅基础房屋产生不均匀沉降加大，在基坑外侧采用高压旋喷桩作止水帷幕。

靠近第三百货商店一侧基坑支护剖面图如下图2所示：

+3.800第三百货浅基础承台+3.250500厚C25换撑板带，内设Φ16@200双层双向钢筋ZC-1（2）HW40型钢-0.55020°-1.550φ1000@700高压旋喷桩-10.9001000C25毛石混凝土换撑φ1000@1150钻孔灌注桩

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4 地道施工对周边浅基础建筑物影响分析

根据宁波软土地区深基坑施工经验，基坑开挖将对周围土体或建筑物产生较大的影响，水平方向影响范围约为3倍的基坑深度。以本工程基坑7.8m深度计算，影响距离约为23.40m左右，原第三百货商店剩余部分建筑将在其影响范围之内。

本地道施工对第三百货商店影响因素分析：

（1）本基坑土体开挖后，围护系统变形使第三百货商店地基产生沉降，经过支护单元计算，支护桩变形曲线如图5(纵坐标表示桩长)，地表沉降曲线如图6所示，最大计算桩身位移达到32.51mm，最大土体沉降达到49mm，根据监测经验，实际最大位移比理论计算值还要大，因此变形较大，必须采取另外技术措施进行控制；

图5 单元计算支护桩变形曲线

图6 基坑开挖地表沉降曲线

（2）本侧基坑采用大直径钻孔灌注桩，在桩基成孔过程中，土压力不平衡使周边土体产生变形；

（3） 对第三百货商店浅基础采用锚杆桩托换和注浆加固过程中，对原地基的扰动和对原基础的破坏，使原建筑物产生不均匀沉降；

（4）地下室开挖，地下水位降低使原建筑物产生不均匀沉降。

5 地道施工减少对周边浅基础建筑物影响的对策

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根据以上分析，本地道在设计和施工时采取以下对策减少对周边浅基础建筑物的影响：

（1） 靠近第三百货商店浅基础一侧支护桩采用φ1000的大直径钻孔灌注桩，第一道支撑采用钢筋混凝土支撑，单元计算中坑边荷载按建筑物五层楼荷载设计值75kpa考虑，支护桩端进入第3层粉土层，确保支护系统的整体稳定性满足设计要求；

（2）在基坑开挖影响范围内的第三百货商店4个开间采用锚杆静压桩进行托换加固，共打桩48枚（经过计算能托换此区域内总设计荷载的66.3%），有效的控制建筑的变形；

（3）在第三百货大楼和基坑之间的区域布置一定数量的注浆孔，对土体进行劈裂注浆加固，防止土体在基坑开挖期间产生过大的位移；

（4）在进行过锚杆加固的4个开间内部进行填充注浆加固，以填补建筑物筏板基础下土体下陷后产生的空洞，减少建筑物在地道施工完毕后的后期沉降；

（5）基坑外侧采用φ1000@700高压旋喷桩既可以改善土性，控制变形，又起到了对第三百货商店的止水帷幕的作用；

（6）大直径钻孔灌注桩采用跳三打一的施工顺序，成孔后及时浇灌混凝土，减少沉桩过程对浅基础建筑物的影响；

（7）在托换锚杆施工过程中，分开间进行锚杆桩进行跳跃施工，并及时封桩，避免同时对原基础底板开洞增加建筑物沉降；

（8）根据地道施工缝，采取分段施工箱体的施工顺序，先施工距离第三百货商店比较远的箱体，减少土体大面积开挖的空间效应对土体变形的影响。

6 基坑施工与监测

本工程地道开挖严格遵循大基坑、小开挖的原则，根据箱体施工逢的设置分段施工，先进行钢板桩区域的地道箱体施工，第三百货商店一侧支护桩同步施工，待支护桩施工完毕后，立即进行建筑物基础锚杆托换和注浆加固，最后集中力量进行靠近第三百货一侧箱体开挖，挖到坑底后，边开挖边施工混凝土垫层，减少基坑暴露时间，有效的控制了变形。

从监测结果结合工程实际，可知：

（1） 从第三百货商店的沉降监测结果可以发现：建筑物施工阶段最终沉降为26mm，发生在锚杆桩托换施工和围护桩施工期间，在地道开挖挖和箱体施工期间，最大沉降仅为5mm，这种情况与预期分析是一致的；

（2） 支护桩采用不同的材料（钻孔灌注桩和钢板桩），桩身刚度相差很大，整个围护系统的变形向着刚度小的方向移动；

（3） 因地道支护桩采用不同的材料，钻孔灌注桩没有封闭，虽然设有支撑，但桩顶位移数据最大，说明此区域支护系统更接近悬臂刚体的力学模型；

（4） 从监测数据上来看：采用拉森钢板桩的支护系统刚度小，变形大，最大为

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83mm，采用钻孔灌注桩支护系统刚度大，变形小，最大为29mm，说明整个围护系统变形协调一致，与我们设计时计算和分析是一致的；

（5） 从桩身位移监测数据来看，桩本身最大位移为6mm，但土体位移最大为27mm，说明围护结构本身的变形比较小，不能完全反映对周边环境的影响。

7 结论与体会

本基坑的支护结构设计和施工总体来说是成功的，支护结构是安全的，对周边环境的控制基本上是成功的，在此项目实施过程中，也有以下体会值得以后设计施工借鉴：

（1）基坑施工对周边环境的影响不仅与支护系统本身的结构选型有关，而且与支护系统的施工方法，施工工艺、施工顺序有很大关系，只有统筹安排，全面考虑，才能有效减少对周边环境的影响。

（2）对于软土地区基坑边建筑物的变形控制，仅仅依靠支护系统本身的加强，往往得不偿失，对建筑物本身进行加固或者基础托换处理会得到更好的效果。

（3）基坑支护监测分析可知，支护系统刚度不同，基坑变形向刚度较小的方向移动，施工时要安排好挖土顺序，尽量做到与位移方向相逆。

（4） 基坑支护设计要理论计算结果和实践经验结合起来，不但要进行定量计算，还要结合定性分析，这样才能更好地指导施工。

（5）在宁波这样分布有深厚软土地区进行深基坑支护设计时，采用的支护桩长一定要进入物理性质较好的土层一定深度，才能有效的控制变形，保护周边环境。

参考文献

[1] 龚晓南、高有潮.深基坑支护设计施工手册.中国建筑工业出版社，1998 [2] 建筑施工手册（第四版）.中国建筑工业出版社，2003

[3] 建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）.中国建筑工业出版社，1999

Abstract：As soon as the article through approaches five sahllow foundation buildings to the Ningbo bustling streets center the street typical hole excavated for building foundation supports and protections design and the construction example analysis, elaborated carries on in the deep hole excavated for building foundation design and the construction process in the urban center, through to strengthens the supports and protections structure own stable and the building sahllow foundation carries on the request to the pit nearby to trade the reinforcement, may mix the peripheral shallow submersion type foundation multi-layer brick the structure house the subsidence and the oblique control in the small scope, how controls for bustling streets center deep structure excavation distorts periphery, does not affect the municipal administration path and the sahllow foundation building provides one kind of new mentality.

Key words： The deep hole excavated for building foundation supports and protections, the sahllow foundation building, the foundation request trades the reinforcement, the distortion control

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