紧邻敏感建构筑物竖井施工技术研究

田志刚

（中铁隧道集团二处有限公司，河北 三河 065201）

0 引 言

随着我国对城市地下空间的不断利用与发展，城市电力电缆大规模入地迁移改造为城市提供更为合理及更为完善的基础设施建设，冯龙飞［1］分析了紧邻地铁隧道深基坑支护过程中对基坑开挖采用分块、分条方式开挖以及采用“双排桩+一道支撑”支护设计，有效地限制了既有地铁隧道变形发展。本文中采用类似开挖方式：分幅分段开挖保留台阶及时封闭支护，以及在周边围护桩加外圈旋喷桩的双排桩设计基础上增加桩间旋喷桩止水，侧重于防范水对基坑的影响［2］，再结合周边环境及地质水文特点，选择最适合的支护体系及监测防范措施［3］。

1 工程概况

本文以深圳北环电缆隧道南线电力电缆综合竖井为背景，介绍紧邻敏感建构筑物旁边竖井深基坑的施工技术。

深圳北环电缆隧道南线 SJ 4-1 竖井位于深圳市福田区中航支路东侧的福田供电局院内，竖井为电力电缆隧道综合竖井。该竖井作为电缆顶管法隧道接收井，同时作为隧道后期检修进人井、通风竖井及电缆出入线井。竖井西侧紧邻中国南方电网福田营业厅大楼，竖井北侧地面下有市政 20 kV 综合电力电缆沟，距离竖井结构仅 0.5 m，西侧有电力电缆分线和营业厅下埋污水管道及化粪池，距离竖井结构仅 1 m（见图1）。由于位置较为特殊，竖井的修建存在诸多隐患，需要结合特定工法以及监测措施对竖井施工进行有效的保护和预防。

图1 竖井与建筑物位置关系

1.1 实施方案

基坑开挖面为方形，长×宽=14.7 m×6.3 m，支护结构采用钻孔灌注桩、桩间施作 A 800 mm 旋喷桩支护，采用钢筋混凝土内撑，二衬井壁厚 0.9 m。基坑开挖面积 92.61 m2，开挖深度为 19.62 m。基坑内部作为电力综合井为负五层二次结构，每一层都设置 1 m×1 m 腰梁及中间对撑和四个角斜撑以加强基坑结构刚度抵抗土体扰动带来的变形压力［4］。

施工前期对周边管线进行排查，施工过程对敏感建筑物及基坑周边进行各项力学及水文监测，制定危机预案。

1.2 水文及地质情况

1）地质情况。竖井深度范围内岩土层，自上而下有：①素填土、④1粉砂质黏性土、⑤1全风化花岗岩、⑤2强风化花岗岩、⑤3中风化花岗岩，分述如下。

①人工填土：褐黄、褐红、褐灰色，以黏性土为主，不均匀混 10 %～30 % 石英砂粒及少量碎石等组成，稍湿，松散；④1砂质黏性土：褐红、褐黄色，部分灰白色，由粗粒花岗岩风化残积而成，残留 20 %～30 % 石英颗粒，原岩结构仍可辨，稍湿～湿，可塑～硬塑。摇震无反应，土面稍有光滑，干强度和韧性中等；⑤1全风化花岗岩：褐红、褐黄色，原岩结构基本破坏，但尚可辨认，具微弱的残余结构强度，钾长石手捏呈粉末状，岩芯呈土柱状，坚硬状态；⑤2强风化花岗岩：褐黄、褐红、灰褐色，岩石因风化强烈而解体，原岩结构大部分被破坏，风化裂隙很发育，钾长石晶形完整，手捏有砂砾感；⑤3中风化花岗岩：褐黄、肉红、浅灰色，主要由石英、长石、云母等矿物组成，粗粒花岗结构，块状构造。

2）水文情况。地下水对混凝土结构微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋微腐蚀性，对钢结构微腐蚀性。

2 施工关键技术

2.1 管线排查

1）施工前采用里奇 SR-20 地下管线探测仪对竖井周边进行探测，探测方法主要采用直连法，夹钳法、电磁感应法及被动源法。

2）在管线探测时需要消除系统误差：由电磁场特征可知，低频电磁波穿透能力较强，在良导体的金属管线上传播较远，探测效果较好；而高频电磁波抗干扰能力较强、穿透能力较弱，在短距离的金属管线上探测效果较好。由于区内各种地下电信、电力电缆、无线电台形成一较复杂的电磁波干扰区，并且各种金属管线相互影响，在其周围存在着不同频率不同强度的电磁场，为了克服种种干扰，以保证质量，根据投入仪器设备功能按如下方式工作：用管线探测仪探测管线时，首先确定管线走向、平面位置及埋深，然后沿走向旋转 180°再确定管线走向、平面位置及埋深，两次所探结果误差小于3 cm 时，取平均值，若两次所测结果误差大于 6 cm，应及时找出原因或更换仪器，利用旋转探测法可消除系统误差。

探查给水金属管线采用感应法和直接法，根据不同的埋深和地电条件选择不同的发射频率。埋深超过1 m 时选用 33 kHz 感应法探测，管线有明显管线点时并有接地条件的地段均采用直连法探测。测定埋深时均采用 70 % 法。当有两条并排埋设的金属管线时用 8 kHz的直连法和感应压线法探测。

3）表1所示为探测结果。

4）数据分析。从管线探测数据得知竖井周边地下存在多条管线，得到管线埋深、管径及类型情况为后续实地排查提供资料，经过与建筑所属单位沟通确定各条管线当前活跃情况，对排查中存在的隐患因素提前预估［5］。

5）实地排查。根据外委单位管线探测提供的成果报告，进行实地排查求证。分别对北侧综合电缆沟进行检查并进行边界警示标注。西侧管道及线路交叉较为复杂，采取人工开挖探沟排查遗留管线。

2.2 竖井周边加固措施

竖井周边采用水下灌注围护桩，桩径 1 m，间距 1.2 m；桩间施作三管旋喷桩止水，直径 800 mm，竖井外围采用直径 800 mm三管旋喷桩作为止水帷幕，相互咬合搭接 200 mm，由于基坑西侧距建筑物较近，下方土层多为粉质黏土及砂质黏性土，土质软弱具有流变特质，水下灌注桩成孔过程易出现孔内局部坍塌，对上方建筑物造成较大扰动，现场实际施工中采取调整泥浆性能以减少坍塌危险，在成孔过程中适当增加泥浆黏度及比重；形成护壁泥皮薄而韧性强的优质泥浆，并根据实际土体变化选用外加剂确保土体稳定［6］。

表1 地下管线探测方法验证记录表

2.3 补强措施

1）建筑物基础处于粉砂质黏土层，且距离硬岩较远。针对建筑物下方土体进行补强加固，措施分两次进行，第一次补强通过对临近建筑物基础周边土体进行袖阀管双液注浆加固（见图2）。垂直向下注浆达到加固稳定老建筑基础建筑的目的。第二次补强措施在基坑开挖以后对建筑物基础下方土体进行双液浆加固，加固钻机水平向下 40°分三层钻进［7］（见图3）。

图2 第一次补强加固区域图（单位：mm）

图3 第二次补强加固区域图（单位：mm）

2.4 顶管接收端端头加固

竖井作为顶管隧道接收井，在接收端头处为确保地下顶管机头顺利安全出洞，需要提前对出洞口附近土体进行加固，加固方式采用二重管旋喷桩加固。由于顶管隧道端头需要下穿老建筑物，要求旋喷机进行有角度打钻［8］（见图4）。

由于老式建筑（南方电网福田营业厅）修建年代久远，缺乏足够的相关建筑资料，建筑地基深度标高数据不准确，这给旋喷机角度控制增加难度，现场先按照设计角度施工，缓慢推进，遇到地基处及时调整角度，达到不损伤建筑地基的目的。

2.5 竖井开挖支护

由于竖井结构尺寸小，现场采用小型挖机进行分台阶开挖，由于地形狭小斜撑下方只能搞人工配合开挖。竖井开挖支护遵循“分幅施工，台阶法开挖，随开挖随支护，及时封闭”原则。基坑开挖采用挖掘机开挖与人工配合开挖的方式。

第一步土方开挖：将地面作为第一层施工台阶，采用挖机挖土至第一道混凝土支撑下，利用挖掘机直接装车。待基坑冠梁与基坑第一道混凝土支撑浇筑完成强度达到 85 %（34 MPa）后可进行第二步土方开挖。

第二步土方开挖：以对撑位置对竖井进行分幅开挖，采用台阶法先开挖对撑一侧土方，随后将挖机移动到对撑一侧开挖角撑一侧土方，角撑下方直角难挖部位采取人工开挖。

第三步土方开挖：开挖至第二层混凝土支撑下底标高位置时停止开挖，待第二层支撑施工浇筑完成强度达到 85 % 后进行下一步开挖，后续开挖均按照以上三步开挖方法循环执行。

竖井支护：竖井支护采用传统挂网喷射混凝土方法进行，随挖随支护，及时封闭。

2.6 竖井检测措施

图4 旋喷钻机角度及加固区域

1）技术措施。施工过程信息化［9］，自进入施工现场开始，就要对周边环境进行及时监控并采集数据，尤其是要实时监测东侧民房的沉降值、房屋的整体倾斜值以及裂缝分布，通过数据的采集掌握保护建筑的变化趋势（见图5）。在进行施工前与施工的中期委派房屋质量监测站跟踪监测房屋，召开专家会议共同探讨房屋的安全状况，以优化施工参数，这样就能够有效地控制竖井结构的变形，降低基坑开挖对相邻房屋造成的伤害。

图5 房屋内部沉降观测点

竖井及周边检测遵循预防为主、勤检测、及时反馈信息，以及制定应急预案、准备应急物资、成立应急小组。主要采取以下几方面检测措施为竖井开挖支护保驾护航（见图6、表2）。

a）竖井周边建筑物及周边管线监测：主要布置沉降观测点、位移观测点、建筑物倾斜观测点；

b）支护结构：竖井井口周围应布设水准点，观测地表变化情况，主要布置桩顶水平位移监测点、深层位移监测点、沉降观测点；

图6 监测点布置图

c）地下水位变化：观测施工期间地下水位的变化情况。

2）数据分析。每天对检测各项数据进行汇总分析，观察基坑周边各项数据变化。检测数据主要分为两大类：竖井支护体系检测（见表3）以及周边建筑（紧邻老建筑）检测（见表4），本文选取 2018年1月份监测数据。历时竖井及周边地表沉降曲线如图7、8 所示。

3）应急反应：如果检测数据出现异常超过规定值，立即上报项目部并停止施工根据应急预案采取相应的应急措施。

表2 基坑检测表

表3 竖井支护体系检测成果表

表4 竖井周边环境检测成果表

图7 竖井地表沉降曲线图

图8 竖井周边建筑物沉降曲线图

3 施工质量控制要点

1）为防止保护建筑变形，必须要从第一道工序开始，并贯穿于地下施工的全过程，对所有施工工序采用综合性的保护措施，避免深基坑施工造成紧邻民房的损失。

2）控制基坑边形与建筑沉降的重要阶段是基坑开挖以及支撑阶段。对于相邻的保护性建筑，采取限时开挖、分块开挖的控制手段，以便尽快形成完整的支撑体系。将时间控制在 24h 以内，能够有效降低基坑在外暴露且无支撑的时间，从而控制基坑变形。

3）本工程自基坑围护施工至地下 4 层结构完全浇筑完成历时 6 个月，周围房屋的沉降速率有效地控制了下来，裂缝也未进一步扩大，房屋的使用没有受到影响，充分地保证了房屋的结构安全，这说明在施工中使用的基坑的围护设计安全可靠，施工方案具有可行性，施工中所采取的各种措施也是具有针对性的，并且合理有效。

4 结 语

深圳北环电缆隧道南线 SJ4-1 竖井地处位置较为特殊，在老旧敏感建筑物旁进行深基坑开挖作业存在一定的风险，同时地表下管线较为复杂，前期排查准备工作需认真仔细，联系沟通相关电力单位一同解决问题会避免很多不必要的麻烦。本文通过介绍保护临近建筑的施工措施以及运用合理化信息监控手段，对临近建筑的影响控制在规定范围内提供参考。