已建建筑旁深基坑工程施工技术
【摘要】深基坑是一个古老且具有时代特点的系统工程。文章根据某一工程的实践，探讨了相邻既有建筑建造商场的深基坑施工技术。
【关键词】土钉支护；搅拌桩；工程施工
【中图分类号】tu478【文献标识码】【文章编号】1674-3954（2011）03-0128-02
引言
由于市区建筑密集，基坑开挖产生的侧向变形和附加应力对邻近建筑物影响很大，因此，在基坑开挖时要特别注意基坑支护。通常的做法是:先查明既有建筑的基础型式、结构类型、建成年代和使用情况等，然后根据邻近既有建筑的拟建工程的结构类型、荷载大小、基础型式、间隔距离以及土质情况等因素分析可能产生的影响程度，并提出相应的预防措措施。如：对既有建筑进行地基基础局部加固以减少该既有建筑侧边地基土的附加应力，对施工边坡进行加固支护等。可有效防治滑坡。现就我市在某闹市地段相邻既有建筑边建造大型商场的深基坑施工技术谈一点体会。
一、工程概况
我市（宁波市）拟建的某百货商场。南侧相邻的是六层商住楼，东侧为市民广场，西侧为七层房管大厦，拟建商场总建筑面积为45000m2,地下建筑面积7800m2，地面建筑为框架5层，最大跨度为
15m，基础采用了预应力管桩，桩顶标高为一5.6m，基坑开挖深度为5.8m，而基坑底与南面商住楼基础板底高差达4m。而相邻两基础外边缘水平距离为7.9m。
为防止桩基础施工对相邻既有建筑基础造成下利影响，我们已经制订了基础施工方案。①打桩时采取由南向北施工，从既有建筑向另一方向施打。②在南侧布置应力释放孔，减少打桩时对既有建筑基础的挤土效应。③合理布置打桩时施工顺序，对于密集桩群自中间向两个方向或者四周对称施打。④根据基础的设计标高，先深后浅。⑤根据桩的规格，先大后小，先长后短。
由于只考虑了桩基而疏忽了基坑开挖对既有建筑的影响，在基础开挖中因施工方案不周密，措施采取不当，发现南面相邻的商住楼受其影响出现微裂缝，且有继续扩大的趋势，如不采取有效措施，后果不堪设想。鉴于基础施工中对南面高住楼已产生了不利影响，故我们立即停止开挖，并对该工程基础施工重新进行了论证，制订了周密的防治方案。
二、基础施工技术方案
开挖基坑时，确保既有建筑边坡安全，新建基坑支护结构外边缘与邻近既有建筑基础的距离不应小于基坑开挖深度的1.2~ 1.5倍。 位于稳定土坡坡顶上的既有建筑，当垂直于坡顶边缘线的基础底面边长小于或等于3m时,其基础底面外边缘线至坡顶的水平距离符合下式要求，但不得小于2.5m:
矩形基础
(式1)
式中
a—基础底面外边缘线至坡顶的水平距离；
b—垂直于坡顶边缘线的基础底面边长；
d—基础埋置深度；
β—边坡坡角。
而现场实际情况是：a=5mb=3.6md=1.8mtanβ=2
现场施工中基坑开挖度为5.8m,基坑边缘与原有建筑基础距离
a=5m,由 式1右边得a=5m＜8.1m，基坑边坡稳定性能不能满足要求，为确保既有建筑基础安全，防止基坑开挖后坡面滑移必须①对于开挖基坑采取防护措施。②对于既有建筑基础持力层土体应采取相应加固措施。③对基础坡进行防滑移处理。
1、方案论证
由于基础已经部分开挖，对于既有建筑地基加固要既不能防碍已开挖坡面的稳定、已入土的管桩的质量，又考虑到经济成本和施工工期。如果采用预制桩作维护桩虽然可以缩短工期，但是坡道上方水平距离有限，桩的打入破坏了坡面与坡道的整体性，坡面必将在土的主动土压力作用下向外侧滑移，对于施工的安全和加固商住楼的有效性都有极大的影响，另外坑内外地下水在外厕水位高差的源动力作用下，对坡面土的粘聚力也有一定的影响,不利于坡面的稳定性，所以桩还必须具备一定的止水效果。经过研究决定在既有建筑北面采用水泥士深层搅拌桩，并穿透软弱土层及危险滑弧以下
2m。深层搅拌桩是用于加固饱和软土地基，利用水泥、石灰等材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制拌和，使其硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的地基，以减少现有建筑的荷重对坡面的附加应力，利用自身重量挡土，同时搭接的连续性又是不错的止水结构。
加固基坑边坡，一般有以下几种方法:土钉支护、深层搅拌桩、混凝土钢丝网护坡面。有时一种方法不能达到预期效果，需要多种方案相结合，因此根据场地地质情况、周围环境及经济等条件，为保证该边坡的稳定及正常施工。既有建筑裂缝不再扩展。本工程采用在基坑支护中常用的复台土钉墙支护技术，开孔钢花管作土钉，在土钉击入后，通过钢管向土体内进行压力注浆，以填充土体空隙及增加土钉与土体的粘结力，用以维护支护结构的稳定。
2、支护施工方案确定
该基坑坡面采用土钉墙进行支护，基坑挖深分别为3.5m ,2.3m，分为两次开挖，土方开挖按1:0.5放坡，土坡上口距离既有建筑外墙面为6.68m。根据计算结果，基坑高度方向共设5排土钉。其中采用开孔钢花管的土钉，在土钉击入后，再在钢管中入水灰比为0.5~0.6水泥浆。
从上至下设置土钉的排数、规格如下:
第一、第二排中φ32钢管，长度6.0m.注浆各为30 kg／m,.20kg／m,入射角度都为10~15°；
第三排中φ32钢管与中φ18钢筋间隔设置，其中φ32钢管，长度
6.0m，注浆10 kg／m；φ18钢筋，长度9.0m，入射角度都为10~15°； 第四、第五排φ32钢管长度都为6.0m，注浆都为1 0kg/m；入射角度都为10～15°；
3、方案验算
单根土钉抗拉承载力计算应符合下式要求:
式中，tjk—第j根土钉受拉荷载标准值，可按本规程第6.1.2条确定.
—第j根土钉抗拉承载力设计值，可按本规程6.1.4 条确定。 单根土订受拉荷载标准值可按下式计算
式中 —荷载折减系数，根据本规程第6.1.3条确定；
—第j个土钉位置处的基坑水平荷载标准值；
、 —第j根土钉与相邻土钉的平均水平、垂直间距；
—第j根土钉与水平面的夹角。
荷载折减系数ζ可按下式计算：
-土层内摩擦角标准值
式中β-土钉墙坡面与水平面的夹角。
对于基坑四周场地在按照超载10kpa考虑，作用距离距坡顶为5.0米。该工程基坑支护等级，对照现行规范按二级考虑。土方按1:0.5进行放坡开挖，土建施工工作面考虑0.8米。经验算均能满足式
6.1.1、6.1.2。
4、土方开挖方案
第一层挖3.5m ,进行第一、第三排土钉施工及该层土坡面支护施
工。同时进行轻型井点降水系统安装及进行降水。
第二层挖至基底，进行第四、五排土钉施工及该层土坡面支护施工。
确保开挖安全.每层每段开挖长度控制不大于20米.开挖下层土方待上层土坡支护结束3天后进行。土方开挖与边坡支护相配合，做到边挖边支护，挖力土中较大部分为杂填土，粘聚力小，在土钉施工完毕之前.基底易发生滑动和坍塌，经专家研究决定采取如下措施:
（1）喷砼层，面层做法:先设1目钢丝网，然后压φ6.5mm@500mmx 500mm双向钢筋网，再喷平均厚80mm的细石砼面层并翻至坡顶
500mm，砼配合为1:2.5: 2.5,坡面每隔3～5米设置一根泄水管。为保证砼厚度达到均匀的设计值。在边壁上定距设置厚度标志；喷射距离保持在1.0m左右，并垂直于壁面；喷射路线从每段的底部逐渐向上进行，并喷至覆盖基坑顶面0.5一1.0m处；面层喷射砼终凝后3小时即开始养护，采用喷水、覆盖浇水等方法进行养护7天，如遇下雨天气，则采取覆盖保护(包括未喷的开挖面)。
（2）在基坑坡面底部向上设置两排φ10cm木桩，间距为50cm，排距为100cm,长度为5m，木桩顶部高出土层60cm，木桩并用铅丝绑扎连接形成整体，木桩基本能伸入危险滑弧以下2米，有效的控制了滑动面的产生。
5、轻型井点降水施工方案
因基坑开挖较深，地下水位较高。根据对地质资料的分析，结合
以往经验确保土坡基底的稳定及地下室的正常施工，本工程采用的具体降水方案为沿基坑四周布置四套轻型井点降水系统，每套设60一70根井点管，井点管采用φ32钢管，长度6米，其中滤管1.5米。井管间距1.2-1.5米，井点总管设置在地面下3.5m的坡面上，真空压力不小于0.07mp.抽水系统24小时连续抽水，到土方回填停止抽水。
施工期间正是梅雨季节，降雨量较多，为排除雨水，在每层土方四周挖排水明沟.并每隔30米左右设置集中设置集中井，用潜水泵抽除积水.并在地表设有排水措施，严防地表水向下渗漏。对于基坑内的渗水和雨水，在坑底设置砖砌作水明沟和集水井，排水沟应离开坡脚0.5m。
三、结语
由于严格按照上述施工，至基础回填土方时，南面商住楼墙体微裂缝未继续开展，并对其沉降观测半年，各测点的沉降量及沉降差值符合规范要求。对已有微裂缝墙体处采取环氧树脂加固措施。由此看来既有建筑邻边基坑开挖需要考虑边坡的稳定，而边坡的稳定，主要是依靠土体的内摩擦力和粘结力(内聚力)来保持平衡的，主要与边坡的土质、坡度、坡高、相邻间距有关，一旦上述条件不能满足，极易在外力作用下失去平衡，土壁就会坍塌，相邻房屋也要遭受破环，对于工程实际情况我们应该具体问题具体分析，因地制宜采取最佳施工方案，所以防止边坡滑动、坍塌，保证安全施工。往往一种支护方式不能达到效果，需要多种方式相结合。
作者简介：
林科杰,男，（1977年4月出生）,工程师，宁波大学土木工程系毕业，一级注册建造师，现为中达建设集团股份有限公司项目经理.主要从事建筑施工技术与方案策划工作。
已建建筑旁深基坑工程施工技术
【摘要】深基坑是一个古老且具有时代特点的系统工程。文章根据某一工程的实践，探讨了相邻既有建筑建造商场的深基坑施工技术。
【关键词】土钉支护；搅拌桩；工程施工
【中图分类号】tu478【文献标识码】【文章编号】1674-3954（2011）03-0128-02
引言
由于市区建筑密集，基坑开挖产生的侧向变形和附加应力对邻近建筑物影响很大，因此，在基坑开挖时要特别注意基坑支护。通常的做法是:先查明既有建筑的基础型式、结构类型、建成年代和使用情况等，然后根据邻近既有建筑的拟建工程的结构类型、荷载大小、基础型式、间隔距离以及土质情况等因素分析可能产生的影响程度，并提出相应的预防措措施。如：对既有建筑进行地基基础局部加固以减少该既有建筑侧边地基土的附加应力，对施工边坡进行加固支护等。可有效防治滑坡。现就我市在某闹市地段相邻既有建筑边建造大型商场的深基坑施工技术谈一点体会。
一、工程概况
我市（宁波市）拟建的某百货商场。南侧相邻的是六层商住楼，东侧为市民广场，西侧为七层房管大厦，拟建商场总建筑面积为45000m2,地下建筑面积7800m2，地面建筑为框架5层，最大跨度为
15m，基础采用了预应力管桩，桩顶标高为一5.6m，基坑开挖深度为5.8m，而基坑底与南面商住楼基础板底高差达4m。而相邻两基础外边缘水平距离为7.9m。
为防止桩基础施工对相邻既有建筑基础造成下利影响，我们已经制订了基础施工方案。①打桩时采取由南向北施工，从既有建筑向另一方向施打。②在南侧布置应力释放孔，减少打桩时对既有建筑基础的挤土效应。③合理布置打桩时施工顺序，对于密集桩群自中间向两个方向或者四周对称施打。④根据基础的设计标高，先深后浅。⑤根据桩的规格，先大后小，先长后短。
由于只考虑了桩基而疏忽了基坑开挖对既有建筑的影响，在基础开挖中因施工方案不周密，措施采取不当，发现南面相邻的商住楼受其影响出现微裂缝，且有继续扩大的趋势，如不采取有效措施，后果不堪设想。鉴于基础施工中对南面高住楼已产生了不利影响，故我们立即停止开挖，并对该工程基础施工重新进行了论证，制订了周密的防治方案。
二、基础施工技术方案
开挖基坑时，确保既有建筑边坡安全，新建基坑支护结构外边缘与邻近既有建筑基础的距离不应小于基坑开挖深度的1.2~ 1.5倍。 位于稳定土坡坡顶上的既有建筑，当垂直于坡顶边缘线的基础底面边长小于或等于3m时,其基础底面外边缘线至坡顶的水平距离符合下式要求，但不得小于2.5m:
矩形基础
(式1)
式中
a—基础底面外边缘线至坡顶的水平距离；
b—垂直于坡顶边缘线的基础底面边长；
d—基础埋置深度；
β—边坡坡角。
而现场实际情况是：a=5mb=3.6md=1.8mtanβ=2
现场施工中基坑开挖度为5.8m,基坑边缘与原有建筑基础距离
a=5m,由 式1右边得a=5m＜8.1m，基坑边坡稳定性能不能满足要求，为确保既有建筑基础安全，防止基坑开挖后坡面滑移必须①对于开挖基坑采取防护措施。②对于既有建筑基础持力层土体应采取相应加固措施。③对基础坡进行防滑移处理。
1、方案论证
由于基础已经部分开挖，对于既有建筑地基加固要既不能防碍已开挖坡面的稳定、已入土的管桩的质量，又考虑到经济成本和施工工期。如果采用预制桩作维护桩虽然可以缩短工期，但是坡道上方水平距离有限，桩的打入破坏了坡面与坡道的整体性，坡面必将在土的主动土压力作用下向外侧滑移，对于施工的安全和加固商住楼的有效性都有极大的影响，另外坑内外地下水在外厕水位高差的源动力作用下，对坡面土的粘聚力也有一定的影响,不利于坡面的稳定性，所以桩还必须具备一定的止水效果。经过研究决定在既有建筑北面采用水泥士深层搅拌桩，并穿透软弱土层及危险滑弧以下
2m。深层搅拌桩是用于加固饱和软土地基，利用水泥、石灰等材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制拌和，使其硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的地基，以减少现有建筑的荷重对坡面的附加应力，利用自身重量挡土，同时搭接的连续性又是不错的止水结构。
加固基坑边坡，一般有以下几种方法:土钉支护、深层搅拌桩、混凝土钢丝网护坡面。有时一种方法不能达到预期效果，需要多种方案相结合，因此根据场地地质情况、周围环境及经济等条件，为保证该边坡的稳定及正常施工。既有建筑裂缝不再扩展。本工程采用在基坑支护中常用的复台土钉墙支护技术，开孔钢花管作土钉，在土钉击入后，通过钢管向土体内进行压力注浆，以填充土体空隙及增加土钉与土体的粘结力，用以维护支护结构的稳定。
2、支护施工方案确定
该基坑坡面采用土钉墙进行支护，基坑挖深分别为3.5m ,2.3m，分为两次开挖，土方开挖按1:0.5放坡，土坡上口距离既有建筑外墙面为6.68m。根据计算结果，基坑高度方向共设5排土钉。其中采用开孔钢花管的土钉，在土钉击入后，再在钢管中入水灰比为0.5~0.6水泥浆。
从上至下设置土钉的排数、规格如下:
第一、第二排中φ32钢管，长度6.0m.注浆各为30 kg／m,.20kg／m,入射角度都为10~15°；
第三排中φ32钢管与中φ18钢筋间隔设置，其中φ32钢管，长度
6.0m，注浆10 kg／m；φ18钢筋，长度9.0m，入射角度都为10~15°； 第四、第五排φ32钢管长度都为6.0m，注浆都为1 0kg/m；入射角度都为10～15°；
3、方案验算
单根土钉抗拉承载力计算应符合下式要求:
式中，tjk—第j根土钉受拉荷载标准值，可按本规程第6.1.2条确定.
—第j根土钉抗拉承载力设计值，可按本规程6.1.4 条确定。 单根土订受拉荷载标准值可按下式计算
式中 —荷载折减系数，根据本规程第6.1.3条确定；
—第j个土钉位置处的基坑水平荷载标准值；
、 —第j根土钉与相邻土钉的平均水平、垂直间距；
—第j根土钉与水平面的夹角。
荷载折减系数ζ可按下式计算：
-土层内摩擦角标准值
式中β-土钉墙坡面与水平面的夹角。
对于基坑四周场地在按照超载10kpa考虑，作用距离距坡顶为5.0米。该工程基坑支护等级，对照现行规范按二级考虑。土方按1:0.5进行放坡开挖，土建施工工作面考虑0.8米。经验算均能满足式
6.1.1、6.1.2。
4、土方开挖方案
第一层挖3.5m ,进行第一、第三排土钉施工及该层土坡面支护施
工。同时进行轻型井点降水系统安装及进行降水。
第二层挖至基底，进行第四、五排土钉施工及该层土坡面支护施工。
确保开挖安全.每层每段开挖长度控制不大于20米.开挖下层土方待上层土坡支护结束3天后进行。土方开挖与边坡支护相配合，做到边挖边支护，挖力土中较大部分为杂填土，粘聚力小，在土钉施工完毕之前.基底易发生滑动和坍塌，经专家研究决定采取如下措施:
（1）喷砼层，面层做法:先设1目钢丝网，然后压φ6.5mm@500mmx 500mm双向钢筋网，再喷平均厚80mm的细石砼面层并翻至坡顶
500mm，砼配合为1:2.5: 2.5,坡面每隔3～5米设置一根泄水管。为保证砼厚度达到均匀的设计值。在边壁上定距设置厚度标志；喷射距离保持在1.0m左右，并垂直于壁面；喷射路线从每段的底部逐渐向上进行，并喷至覆盖基坑顶面0.5一1.0m处；面层喷射砼终凝后3小时即开始养护，采用喷水、覆盖浇水等方法进行养护7天，如遇下雨天气，则采取覆盖保护(包括未喷的开挖面)。
（2）在基坑坡面底部向上设置两排φ10cm木桩，间距为50cm，排距为100cm,长度为5m，木桩顶部高出土层60cm，木桩并用铅丝绑扎连接形成整体，木桩基本能伸入危险滑弧以下2米，有效的控制了滑动面的产生。
5、轻型井点降水施工方案
因基坑开挖较深，地下水位较高。根据对地质资料的分析，结合
以往经验确保土坡基底的稳定及地下室的正常施工，本工程采用的具体降水方案为沿基坑四周布置四套轻型井点降水系统，每套设60一70根井点管，井点管采用φ32钢管，长度6米，其中滤管1.5米。井管间距1.2-1.5米，井点总管设置在地面下3.5m的坡面上，真空压力不小于0.07mp.抽水系统24小时连续抽水，到土方回填停止抽水。
施工期间正是梅雨季节，降雨量较多，为排除雨水，在每层土方四周挖排水明沟.并每隔30米左右设置集中设置集中井，用潜水泵抽除积水.并在地表设有排水措施，严防地表水向下渗漏。对于基坑内的渗水和雨水，在坑底设置砖砌作水明沟和集水井，排水沟应离开坡脚0.5m。
三、结语
由于严格按照上述施工，至基础回填土方时，南面商住楼墙体微裂缝未继续开展，并对其沉降观测半年，各测点的沉降量及沉降差值符合规范要求。对已有微裂缝墙体处采取环氧树脂加固措施。由此看来既有建筑邻边基坑开挖需要考虑边坡的稳定，而边坡的稳定，主要是依靠土体的内摩擦力和粘结力(内聚力)来保持平衡的，主要与边坡的土质、坡度、坡高、相邻间距有关，一旦上述条件不能满足，极易在外力作用下失去平衡，土壁就会坍塌，相邻房屋也要遭受破环，对于工程实际情况我们应该具体问题具体分析，因地制宜采取最佳施工方案，所以防止边坡滑动、坍塌，保证安全施工。往往一种支护方式不能达到效果，需要多种方式相结合。
作者简介：
林科杰,男，（1977年4月出生）,工程师，宁波大学土木工程系毕业，一级注册建造师，现为中达建设集团股份有限公司项目经理.主要从事建筑施工技术与方案策划工作。