软弱地层地铁深基坑施工邻近建筑物微变形控制技术

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2025年 第1期

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王同华

地铁深基坑通常位于城市的建筑高密集区，深基坑施工对周边建筑物影响较大，若施工不当，往往会造成建筑物变形过大、沉降不均甚至坍塌的风险[1-3]。建筑物与基坑的关系，多位学者开展了一系列研究。祝建勋等[4]研究发现北京地区地下连续墙主要为隆起变形，变形大小与地下连续墙刚度、支撑类型有关。朱大鹏等[5]对施工和降水联合作用下周边建筑物变形特征进行探讨。赵世永[6]探讨了围护结构施工时周围建筑物的响应特性。郑翔等[7]研究了深基坑施工全过程中相邻建筑物的形变规律。韩健勇等[8]分析了邻近建筑物与深基坑施工相互影响变形规律。胡瑞庚等[9]研究了滨海土岩地层邻近建筑物深基坑变形规律。国内外学者对于邻近建筑物与深基坑相互影响及变形规律进行了研究，但对于软弱地层邻近建筑物深基坑变形控制措施鲜有研究。因此，本文以杭州某邻近建筑物群地铁深基坑施工为例，分析邻近建筑物群深基坑变形规律，开发深基坑施工微变形控制技术。

1工程概况

1.1工程简介

杭州地铁沈塘桥站深基坑周边浅基础与深基础建筑物较密集，基坑北侧有沈塘桥新村、中信银行、杭州伊美大酒店等，基坑南侧有武林门新村、杭勘院、中山医院等，建筑物与基坑情况如表1所示，位置关系如图1所示。

1.2工程地质条件

基坑施工范围土体由填土、淤泥质土和砂质粉土等组成，地层较稳定，一般具有呈层分布的特点，土体物理力学性质如表2所示。

1.3围护设计方案

地下连续墙厚度1.2m，安设7道支撑，第1、第5道为混凝土支撑，其余为f800mm伺服钢支撑，设计方案如图2所示。

2建筑物微变形控制技术

2.1地下连续墙槽壁加固

武林门新村55-2号楼，结构形式为7层框架结构，基础形式为f325mm振动灌注桩，桩长为15.15m，其旁边为武林门新村1～2层砖砌房屋，基础形式为条形基础，埋深约1.5m，与基坑距离约6.52m。为减小地下连续墙施工对周边环境的影响，对基坑西南侧邻近武林门新村环境敏感区、基坑北侧邻近伊美大酒店(碎石填土厚度超过3m)地层敏感区进行槽壁加固，加固采用f850@600mm3轴水泥搅拌桩，加固深度为地表下10m，水泥渗量20%，加固平面如图3所示，加固详图如图4所示。邻近武林门新村基坑阳角处，采用f850@600mm3轴水泥搅拌桩加固，其与地下连续墙之间的空隙，用f800@600mm高压旋喷桩充填，桩底插入基坑底以下3m，其余阳角部位加固形状呈梯形，加固区段为地表下2m至基坑底以下3m，阳角加固平面如图3所示。

2.2袖阀管注浆加固

武林门新村灌注桩基础底部位于基坑开挖面上面，且部分建筑物为浅基础，为减小武林门新村的变形，保护其安全，对靠近武林门新村处土体进行注浆加固。从邻近基坑一侧开始，布设3排注浆孔，按梅花形布置，采用倾斜注浆，倾斜角度约10°，沿武林门新村加固长度约66m。注浆孔直径为f73mm，排距1.0m，加固区段为地表下2m至24m，阀管外径和每节长度分别为52mm和330mm。袖阀管布置如图5所示，武林门新村袖阀管注浆加固剖面如图6所示。选用体积比为1︰1的水泥浆—水玻璃双液浆为袖阀管注浆材料，其中，水玻璃浓度为35°Bé，水泥浆材料为P.S.A32.5普通水泥和水，水灰比为1︰1，水泥浆密度为1.5t/m3，注浆压力为0.2～1.2MPa，注浆流量为30～60L·min–1，每孔注浆量为25～30m3。

2.3伺服钢支撑技术

为减小施工对周边建筑物的影响，采用钢筋混凝土支撑+钢支撑混合内支撑体系，共计7道支撑，其中第1、第5道为钢筋混凝土支撑，其余为钢支撑，钢支撑直径f为800mm，厚度t为16mm，且采用伺服钢支撑系统。支撑布置剖面如图7所示。伺服钢支撑应设置预加轴力，施工过程中若轴力有损失，则应补加，以控制建筑物变形，设置数值如表3所示。

2.4地中壁加固开挖技术

地铁车站长度为182m，施工时容易导致围护结构变形过大。在基坑中部设置2道地中壁，结合地中壁位置将基坑分为8个单元段进行开挖，每个单元段基坑开挖应遵循分段分层开挖的原则，以免时空效应影响周边建筑物变形，地中壁及基坑分段平面如图8所示。

第1—第4单元分段长度小于第5—第8单元，主要原因为东部区段基坑周边建筑物基础为桩基础且为端承桩基础，安全性相对较高。基坑施工分为2个阶段，第1阶段施工第1—第4单元，第2阶段施工第5—第8单元，地中壁两侧土方应对称开挖，根据实际支撑布设情况，将竖向土体分为7层开挖。

3基坑施工微变形效果分析

为研究软弱地层深基坑施工邻近建筑物变形特性和微变形控制技术效果，对建筑物变形、地表沉降和围护结构水平位移实测数据进行分析，监测点布置平面如图9所示。

3.1建筑物变形分析

为研究基坑施工对邻近建筑物群的影响，对围护结构施工及基坑开挖阶段武林门新村、沈塘桥新村变形进行研究，变形曲线如图10～图12所示。图10为武林门新村55-2幢变形曲线。由图10可得：建筑物变形位于–27～4mm，变形曲线总体呈先稳定，后增加，最后稳定的规律。地下连续墙施工阶段建筑物变形较小，位于零线上下浮动；基坑开挖后，建筑物变形迅速增加，邻近基坑较近的监测点J15-1，J15-13，J15-15，J15-16变形较大，邻近基坑阳角处监测点J15-15，J15-16未发生明显的突变，但由于建筑物近距毗邻基坑，导致建筑物北侧变形较其他侧较大，但变形数值小于30mm，符合规范[10]及设计要求。图11为武林门新村20，57幢变形曲线。由图11可得：建筑物变形位于–14～4mm，变形曲线总体呈先稳定，后增加，最后稳定的规律。武林门新村变形在地下连续墙施工阶段较小，但基坑开挖后，武林门新村变形迅速增加，基坑较近处监测点变形出现明显增大。沈塘桥新村变形曲线如图12所示，建筑物变形位于–5～2mm，变形曲线总体呈先稳定，后增加，最后稳定的规律。因为沈塘桥新村与基坑最近距离约10.5m，且位于端头井部位，坑角效应影响较大，所以沈塘桥新村变形较小。

3.2地表沉降分析

为综合了解基坑施工对建筑物的影响，分析基坑南侧武林门新村范围内地表沉降，结果如图13所示。由图13可得：地表沉降曲线呈“凹槽”型，符合一般沉降规律，距离基坑8.5m(0.33H，H为基坑深度)处沉降最大，最大沉降位置位于武林门新村55-2幢处，所以基坑施工对武林门新村55-2幢影响较大，但沉降小于30mm，符合规范[10]及设计要求。

3.3地下连续墙水平位移分析

对基坑地下连续墙水平位移进行分析，从而综合分析基坑施工对建筑物影响，选取基坑南侧和北侧监测点Z1～Z4和Z16～Z19，分析结果如图14～图15所示。图14为基坑北侧沈塘桥新村区段围护结构变形曲线。由图14可得：围护结构水平位移位于–25～25mm，沿深度方向呈“S”形，即上部向坑外凸出，下部向坑内凸出，两端的变形较小。图15为基坑南侧武林门新村区段围护结构变形曲线。由图15可得：围护结构水平位移位于–20～35mm，沿开挖深度方向呈“S”形，即上部向坑外凸出，下部向坑内凸出，两端的变形较小，钢筋混凝土支撑对地下连续墙变形控制有明显的效果，过大或过小的预加轴力对围护结构变形影响较大。对比图14和图15可得：基坑西南侧由于邻近武林门新村敏感区地下连续墙水平位移稍大于基坑西北侧，但地表下10m范围内基坑西南侧敏感区地下连续墙水平位移较小，表明槽壁加固有效遏制了加固段地下连续墙的变形，从而减小了建筑物敏感区变形。

4结论

本文以地铁深基坑施工为例，探讨了邻近建筑物微变形控制技术，主要结论如下：

1)分析了软弱地层地铁深基坑施工邻近建筑物微变形控制技术。该技术融合了地下连续墙槽壁加固、袖阀管注浆加固、伺服钢支撑系统、地中壁加固、分块分层开挖等控制技术，实现了深基坑及周边环境微变形的目标。

2)槽壁加固技术使地下连续墙水平位移减小了32.57%，有效遏制了地下连续墙水平变形。地下连续墙施工阶段建筑物竖向变形为最大变形的14.8%，基坑开挖后变形迅速增大，基坑开挖完成后变形趋于稳定。

3)地表沉降曲线呈“凹槽”型，距离基坑8.5m(0.33H)处沉降值最大，为25.97mm，最大沉降位置位于武林门新村55-2幢处，表明项目对武林门新村55-2幢处加固是合理的。

4)围护结构水平位移沿开挖深度方向呈“S”型，即上部向坑外凸出，下部向坑内凸出，两端变形较小，过大或过小的预加轴力对围护结构变形影响较大，施工中应合理设置伺服钢支撑预加轴力值。