浅谈深基坑开挖建筑物沉降控制
【摘要】针对深圳地铁5号线布心站的基坑长、工期紧、开挖风险大等问题，为减少基坑变形，确保基坑及周边环境的安全和稳定，在施工过程中进行质量控制及采取了一系列技术措施。监测结果表明，基坑围护墙体的位移值、周边环境的冗降变形均控制在设计要求之内。
一、 工程概况
深圳地铁5号线布心站位于罗湖区东晓路心怡花园西一带，所在地区为台地间谷地，地形总体较平缓，地面高程28.12m～34.98m。车站北端围护桩都在住宅小区内，地势高于东晓路约1.5～6m。线路右侧为一致春晓苑，地势平坦，线路左侧为心怡花园，地势较陡，北高南低。车站呈“一”字形布置，南北走向，标准地下二层岛式车站，起止里程为DK34+795.653～DK35+039.153，总长为243.5m，总建筑面积为10458m2，共设4个出入口，1个安全出口，2组风亭。
二、 工程地质条件及周边环境
2.1地质条件
本场地地质构造较简单，勘察未发现断层，基岩中发育有构造节理，构造稳定性较好。车站范围内上覆第四系人工堆积层（Q4ml）、冲洪积层（Q4al+pl）、坡积层（Q3dl）、残积层（Qel），下伏震旦系混合岩（Z）。
本站孔隙水主要赋存在冲洪积砂类土、残积砂质粘性土、全风化混合岩中，基岩裂隙水赋存于强风化及中风化混合岩中。地下水的排泄途径主要是蒸发。主要补给来源为大气降水。地下水总的径流方向为由北向南。勘察期间稳定地下水位埋深2.00～9.20m，水位高程24.02～30.82m。地下水对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋不具腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。
2.2周边环境
施工场地处于东晓路上，并且是密集居民区，存在扰民和民扰问题，其中太白居、海鹰大厦和深圳琼胶公司的交通疏导难度比较大。地下管线众多，改移难度大，东湖路与东晓路的“十”字路口采用钢便桥进行分期交通疏导施工，对工期进度具有一定的制约。
地下管线沿东晓路和东湖路纵横交错，管线埋深0.3～3.0m不等，横跨基坑悬吊保护的有2100mm*1400雨水箱涵改为3根1000mm焊接钢管，1根500mm给水管，5根高压电缆。北端平行基坑悬挂在围护结构内侧：1根600mm焊接钢管。南端横跨基坑有1根200mm给水管、1根500mm雨水管。
三、施工过程防沉降措施
3.1地连墙边三排袖阀管注浆封闭成环
土方开挖采用人工分层、分部对称开挖，每步开挖的深度不得超挖，中间部分始终超前1m，设临时集水坑，由潜水泵将积水及时抽出。主体围护结构采用地下连续墙，连续墙各槽段间接头用工字钢方式进行联接，二次成槽冲孔时，冲头侧面设置铁刷清理干净接头位置的泥浆和混凝土，确保地下连续墙的防水性能，同时在接头处设旋喷桩加强止水。基坑土方开挖后对渗漏部位及时注浆堵漏，从围护结构开始严把车站地下防水的第一道关。
地下连续墙施工采用跳槽施工，土层采用液压抓斗槽壁机成槽，入岩段采用冲击钻成槽。槽段开挖时制备优质膨润土作泥浆护壁，过控制泥浆的性能指标，减少成槽过程中的可能发生的塌方。钢筋笼吊装采用一台履带式起重机和一台汽车吊整体吊装，双导管灌注水下混凝土。为防止地墙成槽过程中可能发生的塌方和减小开挖阶段坑内外水头压力，进而减少混凝土充盈系数和防止接缝漏水，考虑基坑开挖时地下连续墙在外侧土压力作用下会向内位移和变形，为确保后期基坑结构的净空符合要求，地下连续墙施工时中心轴线需外放10cm。连续墙槽段间采用工字钢接口。针对布心站施工场地狭小，管线改移和房屋拆迁难度较大，施工作业面需分阶段提供的具体情况，成立连续墙专业施工队，安排一台槽壁机进场施工。
为隔离坑外地下水，采取在地连墙脚进行袖阀管注浆形成止水帷幕，防止基坑外地下水从围护结构底流入基坑内，土方开挖最后一个台阶（约4m）土体不开挖，在此台阶沿两侧地连墙方向及两端头布置4排Φ48袖阀管进行注浆，紧靠地连墙边形成截水帷幕，形成封闭。浆液为水泥水玻璃浆液，孔距1.0×1.0米(梅花形布置)，孔深14m，注浆深度10m，抗拔桩下4.5m。
3.2铺垫层封闭基坑，接地网开槽铺设
做好地基处理防水工作，在破碎带采用压力注浆固结地层密封防水，其余地段地基处理完后及时铺设快凝性混凝土垫层封水。
3.3采取“明沟+集水井”排水；
经专家分析要求采取设明沟排水至集水坑，再抽水，保证开挖机械及基底操作人员安全。在K34+843.393~K34+938.393（7~19轴）设计有抗拔桩，设计桩长5.5m（基本与地连墙底同高），采用人工挖孔施工。由于不能井点降水，布心站基坑(7~19轴)采取明沟排水，设止水帷幕防止基坑外水进入基坑原则，保证基坑内作业环境达到要求。1~7轴基坑是中风化岩层，采取明沟排水。
为防止地表雨水冲刷基坑，造成坍方，在基坑开挖前基坑四周地面设排水明沟，同时设置集水井，让地表水集中排向下水管道。
3.4增加钢支撑，减小基坑内部收敛；
基坑土石方按“竖向分层、纵向分段、逐层开挖、逐层支护”的方式进行施工。采用挖掘机分层开挖，开挖到钢支撑下500mm时停止开挖，及时架设钢管支撑并施加轴力后，再进行下一层的开挖。
第一道支撑为800mm*900mm的C30混凝土支撑，水平间距为9000mm。砼支撑采用组合钢模板，现场绑扎钢筋，商品混凝土运至现场浇筑，插入式振捣器捣固密实，洒水养护。连续墙及排桩横向支撑采用φ600mm，t＝16mm的钢管。钢管沿深度方向设置2道，纵向间距约3m。
开挖过程中发现坑壁漏水严重，坑壁存在坍塌的可能时，必须立即停止开挖，并用土袋回填稳定坑壁，必要时插板护壁、加设型钢支撑、全断面回填、喷射混凝土封闭掌子面，以确保竖井的安全，然后采取注双液浆堵漏、超前小导管注浆加固等有效止水措施，并确认坑壁稳定后再继续开挖。
竖井开挖期间，地面沉降、土体侧向位移、井口水平位移、地下水位、邻近建筑物变形监测至少每天一次，必要时增加监测频率。必要时减少型钢支撑步距，缩小周边每部开挖的范围，以减少循环作业时间和井壁土体的暴露时间，确保每步施工安全、快速，将对周围环境的影响降到最低。
3.5优化抗拔桩的布置，减少数量和深度。
为确保周边房屋安全，防止失水导致房屋沉降，在抗拔桩地段（7~19轴），为隔离坑外地下水，采取在地连墙脚进行袖阀管注浆形成止水帷幕，浆液为水泥水玻璃浆液，孔距1.0×1.0米(梅花形布置)，孔深14m，注浆深度10m，抗拔桩下4.5m。布心站基坑底加固采用袖阀管灌浆技术，纵向间距1m，横向布置四根，平均注浆深度10m。注浆范围为K34+843.393~K34+938.393（7~19轴）约95m。
注浆管内壁光滑，接头有螺扣，端头有斜口，外壁有加强筋以提高其抗折强度。注浆管分A、B两种，A种注浆管上未开设溢浆孔，B种注浆管上开有8mm的溢浆孔6个，在B种注浆管有孔部位外面紧紧地套着抗爆破压力为4.5MPa的橡胶套，橡胶套覆盖着溢浆孔，这样，注浆时，浆液可以通过溢浆孔进入地层，而地层中的水和颗粒难以进入注浆管中，从而达到注浆管的单向阀作用。
3.6增加水位观测和回灌井。
值班人员保证降水连续进行，并做好水位观测记录，及时分析降水效果，以便调整水泵工作压力和水井布局，确保基坑降水达到预期效果。根据区域地面沉降量的大小，水位下降值的大小，来确定回灌井的数量与分布，水位下降值大或地面沉降量大要多布设，反之少布设。
3.7建筑物、地表跟踪补偿性注浆。
在机械顶管施工前,采用分段前进式钻孔注浆对其影响范围内土体进行注浆加固,分段前进式注浆确保了浆液扩散,有效地对土体进行了加固；由于连续强降雨的原因,道床左侧监测点沉降较大,通过地表跟踪补偿注浆,充分补偿了因为土体流失产生的地层损失,有效地防止了进一步的沉降。
通过超前注浆加固土体及地表动态补偿注浆相结合施工技术有效地控制了沉降和周边地层沉降,确保了结构的安全。
四、工程监测效果
基坑开挖过程中，必须保证支护结构的稳定性，以确保基坑施工安全，从而不危及基坑周边建筑物和既有构筑物、地下管线等。为此施工过程中必须采取相应的监控保护措施。目前周边建筑物、地表沉降稳定，除金河宏发沉降达63mm，其余全部控制在设计控制值30mm以内。
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