城市密集区深基坑开挖对邻近建筑沉降影响及保护措施分析

周志创

摘要：文章结合某城市密集区下穿隧道深基坑开挖工程实例，根据沉降监测数据，分析了该基坑开挖对邻近建筑物的影响，总结了邻近建筑沉降特征及原因，介绍了采用旋喷桩加固的措施及其效果，为类似基坑开挖监测和保护提供参考。

关键词：城市下穿隧道;深基坑;沉降监测;保护措施

中图分类号：U455.4 文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.039

文章编号：1673—4874（2020）11-0143-02

0引言

随着国家城市化进程的加快，在城市建筑物和管线密集区组织工程建设，如何避免基坑工程对周边环境产生影响，是工程安全文明施工的重要课题。本文以某下穿隧道基坑工程为背景，结合监测数据，分析了基坑开挖引起的邻近建筑物沉降，总结出沉降特征，并简要介绍和分析采用的旋喷桩加固措施及其效果，为基坑开挖保护措施提供参考。

1工程概况

本文的主要研究對象是某下穿隧道深基坑工程，基坑呈“一”字形，长850m，宽约29m，基坑最深处约为15.2m。该隧道工程路线范围两侧建筑物距离较近，管线、管网密集，邻近建筑物距基坑的最近距离只有8～10m，基于安全考虑，对工程附近管线及主要建筑物进行监测，及时分析监测数据，部分路段采取了旋喷桩加固，确保工程顺利进行。

2施工现场监测点（孔）位布置情况

该下穿隧道施工期间，在项目周围布设了环境位移监测点、水位监测点、二等水准沉降监测点及支撑轴力监测点（见下页图1）。其中，沿隧道共设置140多个监测点，对基坑周边相邻建筑物进行沉降监测。工程基坑降水施工时，开始对5^#、6^#、10^#、11^#、12^#及16^#楼道路，以及华山医院、军区综合楼、62^#、63^#和64^#道路东侧楼房进行了沉降监测。

3基坑开挖邻近建筑的影响

3.1沉降情况

监测期间，除16^#、63^#和64^#楼的沉降量相对较小，其余房屋沉降量超过了报警值，特别是在偏向基坑一侧的楼房沉降量增加，导致了房屋差异沉降量的加大，因此监测数据长时间报警。军区综合服务楼附近F84点累计下沉-113.12mm;11^#楼F50测点下沉-89.53mm，最大差异沉降10.41mm;12^#楼F51点下沉-113.17mm，最大差异沉降35.12mm。

3.2原因分析

基于11^#、12^#楼监测点（见图2）的数据分析，其沉降趋势呈现动态性和阶段性，大致可分为4个阶段：第1个为均匀沉降阶段，第2个为差异沉降阶段，第3个为加速沉降阶段，第4个为沉降稳定阶段（见图3）。

3.2.1均匀沉降阶段

从基坑开始降水监测至6月底阶段。11^#、12^#楼沉降呈现均匀下沉态势，平均下沉约5.1mm，日均沉降速率约为0.36mm，累积沉降最大值为8.17mm。

经分析：一方面，该隧道K4+010～K4+030段基坑深度为-15～-14m，工程采用深层井点降水抽取基坑底淤泥质亚黏土层的弱承压水;另一方面，该段的止水帷幕由于施工质量问题，未形成隔断，外围搅拌桩未形成密封止水帷幕（在开挖过程中常出现止水帷幕漏水的情况）。因此，隧道基坑开挖前基坑内深井降水，基坑支护外地下水位下降，促使基坑周围地表下沉，发生第一阶段的均匀沉降。

3.2.2差异沉降阶段

此阶段从6月底至7月中旬为止。这阶段各测点数值发生明显差异，邻近基坑边的建筑物沉降比远离的大。其中，距离基坑较近的F45、F51、F50、F49、F44等测点沉降量大，沉降均值为32.65mm，超过报警值;基坑相对较远的F55、F54、F53、F47及F46等测点沉降均值为14.4mm，相对下沉较小;而沉降量居中的F43、F42、F48、F56、F52等测点，平均下沉27.7mm.

经分析：这阶段，建筑物前K4+010～K4+030段正进行荷包套施工（市政管道施工），施工中开挖的浅基坑深6m，宽约5m，采用型钢加圆木支护，同时，施工采用轻型井点真空降水，此时11^#、12^#楼基础距基坑边缘只有5m。因此，各测点如此明显沉降特征说明，荷包套的施工与轻型井点降水是邻近建筑物楼沉降的原因。

3.2.3加速沉降阶段

此阶段从7月中旬至7月底为止，历时半个月。各测点沉降值、沉降速率持续增大，增幅加大，数据差异明显。与上一阶段相比，中等沉降的测点数据明显增大，其中11^#楼中部的测点F43、F42、F48、F56、F52和靠近基坑一侧的测点F45、F51、F50、F49、F44、F57，沉降均值为43.42mm，较上一阶段增加1倍多;而远离基坑一侧的F55、F54、F53和F47等测点，平均沉降40.62m，较上一阶段成倍增大。另外，11^#和12^#楼的差异沉降持续增大，最大沉降差为4.42m，最大倾斜率约0.46%0，已造成部分建筑物产生裂缝。

经分析：（1）上阶段荷包套施TE完毕，而K4+010～K4+030段超深基坑开挖，支护结构产生位移，使坑边地表沉降;（2）本阶段施工恰逢雨季，降水量骤增，基坑周边排水设施超负荷运作，多处止水帷幕出现漏水渗水，坑外地表水掺带砂土进入坑内，造成坑外地面沉降;（3）支撑体系的施工质量问题也是引起地表沉降的另一原因，在施工现场，施工方为赶工超挖、未按图纸施工、钢支撑未安装到位以及预应力施加未符合设计要求等情况屡有发生。因此，以上各方面因素造成11^#、12^#楼距离基坑较近处出现加速沉降。

3.2.4沉降稳定阶段

7月底以后，各测点沉降趋向减缓，特别是靠近基坑较近的F45、F51、F50和F49等测点，沉降监测数据和沉降速率数据均大幅度减小，建筑物沉降趋向稳定。

经分析，这阶段K4+010～K4+030段的基坑已开挖到底，围护结构变形趋于稳定，减少了对环境的影响;同时，施工方对告警邻近建筑采用旋喷桩加固，加固措施明显发挥其效应，沉降处于稳定。

4邻近建筑物保护措施的运用

4.1基坑邻近建筑物的保护方法

基坑开挖中，为确保邻近房屋建筑和管线设施安全，可采用工程措施保护法，该方法是根据偏安全的沉降估算或根据变形监测，采用工程措施预防邻近设施发生变形或沉降破坏的方法。主要措施有地基注浆加固、基础托换、基础加固、隔断法和结构补强等。

4.2旋喷桩保护方案

本工程在加速沉降阶段，对邻近建筑沿房屋基础外侧施作单管旋喷桩隔离墙保护，旋喷桩采用单管高压旋喷法施工，桩直径为60cm，长度为6m，孔间距为50 cm，布单排孔。

4.3效果及评价

监测数据显示，采用旋喷桩加固后，11^#、12^#楼各测点沉降速率趋于减缓，差异沉降也趋于稳定，最大差异沉降值约8 mm，均在规范允许范围内。同时，经排查，相邻建筑物均未产生新裂缝，原有结构裂缝未出现加剧。因此，采用旋喷桩隔离墙可有效减少基坑邻近建筑物的沉降。

5结语

本项目深基坑施工过程中，邻近建筑物呈现出均匀沉降、差异沉降、加速沉降和沉降稳定等4个阶段特征。经分析，基坑土方开挖引起的围护结构变形以及降低地下水位所造成的地表沉降和不均匀沉降，是基坑工程环境效应的主要原因。在城市密集区组织基坑工程施工，要做到：（1）基坑周边环境全过程动态监测，这是及时做好沉降预警的前提;（2）对基坑降水的标高、土方开挖的速度、止水帷幕的密闭性和支撑体系的质量进行严格控制，这是确保邻近建筑安全的关键;（3）采用旋喷桩隔离墙等主动保护措施，这是有效预防或减少邻近建筑物变形破坏的保证。