周边建筑物沉降控制

周边建筑物沉降控制

黄茂鸿

中海监理有限公司 518001

摘 要：深基坑在施工过程中,必然导致地基的近邻建(构)筑物产生沉降变形,如基坑开挖施工周期长且周边环境复杂,对基坑周边建(构)筑物下沉变化监控和风险管理将变得关键。本文将结合实际工程,对地基检测情况与监测资料进行综合分析,并研究控制较深基坑施工的地基变形、预警等问题。

关键词：基坑监测；建筑物沉降；止水帷幕；袖阀管；双管旋喷；

1 工程概况

1.1 工程地理情况和位置

某工程项目位于深圳市南山区南山大道与东滨路交汇处，本工程总用地面积 34289.06 平米，总建筑规划用地建筑面积 302060.00 平米。项目按本工程项目用地规划范围分为南北两个规划分区,共5栋大型高层综合塔楼，最高塔楼高度143.15m,最低塔楼高度为92.05m，使用功能为产业研发以及宿舍塔楼，地下共三层地下室，地上最高有32层。南区基坑支护形式为支护桩+内支持结构，北区基础支护形式为支护桩+锚索结构；南区支护桩和工程桩施工完成，土方和内支撑施工过半，北区支护结构施工完成，基坑开挖见底，开挖深度为13m。

场地原始地貌为丘陵坡地，局部为冲沟，后经整平建为城市建成区，地形平坦，最大相对高差 1.13m。根据现场钻探及室内土工试验结果，场地内分布的地层主要有人工填土层（Qml）、第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）、第四系残积层（Qel），下伏基岩为燕山期花岗岩（γ53），土质较复杂。本场地有两种类型地下水，其一为赋存于杂填土层、含黏性土粗水泥层中的土壤孔隙潜水,上述杂填土层、含黏性土粗水泥层均为中透污泥层;其二为赋存于强、中风化的花岗岩层中之基岩裂隙水,上述岩石属弱中渗透淤泥层。场内的其它岩层主要为弱水、弱透污泥层,或相对于隔水层。地下水主要受大气雨水渗流补充,以及附近地下水的侧向降雨径流补充。场地地下水位变化主要受大气降雨影响,在钻孔期间测得地下水在钻孔中的稳定水位,埋深0.20~1.50m,高度为2.51~3.96m。年地下室的水位高度变化最大幅度约2~4m。地下水对砼构件有弱腐蚀。

场地东侧：紧邻南山大道，距离红线约 15m，道路上管线较密集；场地西侧北半部分红线外为规划道路（暂为空地），规划道路西侧为南岗渔村；西侧南半部分红线外为南兴公寓和南荔苑，其中：南兴公寓距离红线约 3~4m，为 8 层楼房，天然基础；南荔苑距离红线约 7m~10m，为 18 层高层建筑，有两层地下室，桩基基础；场地北侧：红线外 3m 为规划道路，规划道路北侧为惠中名苑（距离红线大于23m）。

2 基坑监测

2.1 监测目的

基坑施工建设过程中(尤其特别是后期基坑开挖施工阶段),受墙体卸载和排放基坑周围降水等因素影响,必将对基坑周边建(构)物浇筑物的受力性能产生较大影响,将随之产生结构变形和墙体位移,通过监测及时准确地分析评估项目基坑施工中对周边环境的影响,根据监测结果及时采取施工措施和调整施工参数,对基坑施工进行指导,确保基坑本身支护结构安全及周边环境的安全。监测的主要目的如下:

1.根据规范要求的频度、设计文件和招标文件要求，获得各项监测数据；

2.通过将监测数据和预测值相对比较,以确定前步的施工工艺和施工参数是否达到预测要求,并保证各方及时掌握相关的施工安全信息,以便判断并优化下一步的施工参数,从而实现信息化施工;

3.将现场测量数据结果用于信息化反馈优化设计，使设计达到优质安全、经济合理、施工快捷的目的。

2.2 监测依据

《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）；

《工程测量规范》（GB50026-2007）；

《建筑变形测量规范》（JGJ8-2016）；

《国家一、二等水准测量规范》GB/T12897-2006；

《深圳市基坑支护技术规范》SJG05-2011；

《华联南山项目基坑支护工程监测平面图》；

《地基基础勘察设计规范》SJG01-2010；

其他与本工程有关的规范、条例、法律条文、强制性标准

2.3 监测预警值和控制值

根据设计要求，各项目预警值及控制值见表：

监测项目控制值及预警值

说明：建筑物沉降差根据规范标准，建筑物沉降差中 L 为监测点间距离，单位取米。

2.4 监测实施与方法

1.观测基准点的布设

本工程共布设3个观测基准点，点位布置在基坑东北侧，其中沉降、位移监测共用此观测点。观测基准点布设在变形影响范围外，便于长期保存的稳定位置。观测基准点的编号为2#、3#、4#，另在远处设立两个方向（K2、K3）作为每次观测的定向方向及检查方向。

2.沉降、位移观测点的布设

根据项目建设方提供的设计图及实地情况在基坑支护周边布置观测点8个，编号为(W1-W8) ；基坑监测点采用φ20mm钢钉,待浇灌的混凝土凝固后，标志中心加锯十字丝。

观测点具体位置布设详见“基坑支护工程监测点平面布置图”。

基坑支护工程监测点平面布置

3.沉降观测点的观测方法

（1）、待点位稳固后，根据本项目的要求开始第一次观测，以K3为起算，首次检测联测全部的基准点及沉降观测点，采用往返观测，形成水准闭合环线，整条线路闭合差不得大于1.0 mm (n为测站数)。经平差计算的高程作为各沉降观测点的初始值。

（2）、沉降观测点及沉降基准点按《建筑变形测量规程》中二级精度要求进行，首次须往返观测。每次监测前应进行I角检查，具体执行情况的各项规定和限差如下：

a、测站视线长度（仪器至标尺距离）、前后视距差、视线高度按下表规定执行。

b、测站观测限差应不得超过下表规定：

平差计算采用严密平差程序进行平差。

沉降观测点沉降量的计算：将每次监测计算得到的各沉降观测点的高程数据值减去上次的高程值得到本次沉降量，减去初始值得到总沉降量。

4.基坑监测时限和频率

基坑监测的时间间隔可根据施工进程确定，在土方开挖期间，每周对于基坑边坡土体顶部水平位移和支护结构侧移监测不少于一次；当基坑开挖深度增大、当变形超过有关标准或监测结果变化速率较大时，应加密监测的次数。当有事故征兆时，应连续监测。监测工作必须从基坑开挖之时进行，直到地下室结构施工至±0.00和基坑与地下室外墙之间的空隙回填完成时。

2.5周边建筑物沉降和基坑基坑水位监测结果及分析

2.5.1周边建筑物、道路沉降和基坑水位数据监测结果

基坑支护工程监测（沉降--时间）曲线图

基坑支护工程监测（水位--时间）曲线图

2.5.2数据分析

1.南区的咬合桩和工程桩施工时造成南兴公寓土体的扰动和咬合桩围护漏水导致南兴公寓处水位点SW-14变化速率偏高，且JC16-1处累计沉降值接近预警值。

2.监测数据越大，基坑使用危险性就越大，为了防止情况继续恶化，项目请来专家对基坑影响周围建筑物沉降进行评估。

3 基坑施工难度和建筑物沉降的控制

3.1技术难度和控制方法

1. 南区周围建筑物距基坑较近，南兴公寓距离红线约 3~4m，为 8 层楼房，天然基础；南荔苑距离红线约 7m~10m，为 18 层高层建筑，有两层地下室，桩基基础；场地北侧：红线外 3m 为规划道路，规划道路北侧为惠中名苑（距离红线大于23m）。该基坑支护采取支护桩+内支撑结构，止水帷幕为咬合桩。南兴公寓建筑物北侧外墙距基坑最近距离约6.0m，建筑物东侧外墙距基坑最近距离约4.6m，其中南区深基坑开挖深度将达14.5m，远远超过普通5m基坑，且基坑开挖至底（标高约-14.50m）后还需开挖近5m（标高约-20.00m）深的坑中坑（核心筒），基坑安全等级为一级，技术和施工难度相当具有挑战性，现场因周边建筑物沉降累计过大和沉降速率过快一度停止施工，为此甲方组织多次专家反复对该基坑和周边建筑物沉降进行论证，由于南兴公寓年代久远又属天然基础，专家瞻前顾后迟迟不能给出解决方案，但是当地住建局等相关政府部门时刻关注此事，最终由监理、设计、总包、专家后期共同协商出以下施工方法：

1. 建议基坑设计单位对南区适当加强支撑体系，比如将二道撑改为三道支撑，或者对边桁架进行加强，减小支护结构的变形；

2. 在11-11剖面使用袖阀管注浆加固该部位土体，保证内支撑的支撑点稳固；

3.在南区基坑的第一道与第二道支撑梁之间进行袖阀管注浆加固；

4.重视地下水控制，增加地下室回灌措施，必要时增加南兴公寓和南荔苑周边土体的注浆加固；

5.加强对南兴公寓和南荔苑的变形检测，增加对建筑物裂缝的观测。

3.2 袖阀管施工

3.2.1 袖阀管施工工况

根据地质勘测，为了后续南区北侧内支撑结构施工以及开挖工作得以继续进行，采取袖阀管注浆工艺，采取地表垂直注浆方案和在南兴公寓处冠梁和腰梁对咬合桩后进行注浆方案，针对咬合桩外侧受有效主动侧压影响及内侧受有效被动有效侧压影响的一定深度范围内的土体进行加固，注入流动性及充填性较好、注入后浆液体积变化小、早期强度高、水密性好的材料，使加固后的土体强度得以提高，对开挖过程中咬合桩连续体发生的侧压变形起到抑制作用，保证后续安全施工和抑制南兴公寓主体沉降。

3.2.2南兴公寓基坑周边土体加固做法

（1）沿南兴公寓基坑周边土体进行加固，基坑标示节点 X-W-V，施工范围详图：

支护桩外逆止式集合孔注浆（Ⅰ区）

1、Ⅰ区注浆管长度25.85m，注浆深度23.85m；

2、注浆孔孔间距：1000mm；

3、采用泥浆护壁或高压气体排渣成孔；

4、注浆材料：特制超细水泥双液浆，超细水泥比表面积≥600㎡/kg；采用逆止式集合孔注浆管；

5、浆液水泥配比：水泥浆配成水灰比为0.75~1的浆液；采用水溶性固化剂，水泥浆液与固化剂配比：1：0.70～1；

6、注浆压力：≤0.5MPa；

7、采用分次少量重复注浆方式，每次注入纯水泥量30kg/m左右，根据跟踪观测结果调整注浆量和注浆次数；

8、施工顺序：由基坑阳角处（W点）以南约16m、以西约19m位置为注浆起始点，从W点分别向西侧和南侧依次连续施工。

9、注浆过程应当全程跟踪相邻建筑物与基坑支护结构的沉降与位移观测，根据观测结果调整或停止注浆施工。

4.1.2支护桩内被动土压力区注浆加固（Ⅱ区）

1、Ⅱ区域为支护桩内被动土压力区加固，注浆孔深度17.4m，注浆深度14.4m，其作用主要如下：

①加长帷幕改善地下水绕桩底渗流，以更好地控制地下水；

②基坑开挖时限制支护结构的变形；

2、施工顺序：完成施工序号Ⅰ后施工，施工时按照先外排后内排的施工顺序组织施工；

3、注浆孔孔间距：1200mm；注浆孔排间距：1000mm；

4、采用泥浆护壁成孔，钻孔时如孔位遇围檩、支撑梁阻碍成孔，可根据现场条适当位移或增加孔位，保证注浆体能相互搭接封闭为原则；

5、注浆材料：特制超细水泥双液浆，超细水泥比表面积≥600㎡/kg；采用逆止式集合孔注浆管；

6、浆液水泥配比：水泥浆配成水灰比为0.75~1的浆液；采用水溶性固化剂，水泥浆液与固化剂配比：1：0.70～1；

7、每米注入量：150kg～200kg，分三次注入；

8、注浆压力：≤1.0MPa；

9、注浆过程应当全程跟踪相邻建筑物与基坑支护结构的沉降与位移观测，根据观测结果调整或停止注浆施工。

3.2.3逆止式集合孔注浆管技术参数

材质：外管为合成橡胶，内管为PPR

规格外径：32mm、壁厚：3mm×2

长度（出场长度）：1.0m~2.0m

出浆口间距：100mm~200mm

可承受注浆压力：0.5MPa~5.0MPa

3.2.4施工工艺流程图

（1）地表垂直注浆现场施工图

2. 基坑南侧和西侧各打入两排袖阀管进行注浆

经设计在基坑南侧和西侧各进行两次注浆，第一次注浆在距离本项目基坑冠梁0.2m处垂直打入袖阀管并注浆施工，注浆孔间距为0.6m，注浆深度为基坑底标高下1米处（绝对标高-10.95m处），待注浆强度达到设计强度的100%时，在距离第一次注浆孔0.5m处斜向打入一排袖阀管进行注浆，注浆孔间距为0.6m，详见下图。

基坑边注浆施工，采用工艺工法为后退式注浆。通过小型钻孔机将空心钻杆钻入地层制定部位，注浆管道钻孔水平间距为0.6m布置。再把具有充填和凝胶性能的浆液材料，通过配套的大型注浆压缩机具快速压缩注入所有必需材料加固的注浆地层中，注浆压力约为0.5-2MPa。待达到一定压力，再将钻杆拔出1~2m的距离再次进行注浆作业。经过凝胶硬化后充填和堵塞地层中的空隙，减小注浆区地层渗水系数，并能固结软弱和松散岩体使地层强度和自稳能力得到提高。

针对狭小空间等特殊施工部位，采用手持钻孔机打孔，然后下2分的镀锌钢管，再把具有充填和凝胶性能的浆液材料，通过配套的注浆机具途径镀锌钢管压入所需加固的地层中。

施工工艺流程图

（2）冠梁及腰梁处注浆现场施工图

3.3.3注意事项

1、放注浆管前，首先在地表开始进行射水实验，等气、浆压正常后，才能下注浆管施工；

2、采用P.O 42.5R早强硅酸盐水泥作加固材料，每批水泥进场必须出具合格证明，并按每批次现场抽样检验，合格后才能投入使用。施工中所有计量工具均应进行鉴定,水泥进场后，采取防潮措施，底部应垫水泥台，覆防雨彩布，下垫上盖，防止水泥受潮结块。

3、浆液水灰比、浆液比重等参数均以现场试桩情况为准。施工现场配备比重计，每天量测浆液比重，严格控制水泥用量。搅拌桶应做明显标记,以确保浆液配比的正确性，灰浆搅拌应均匀，并对其进行过滤。

4、施工前必须进行现场试验性施工，确定具体施工工艺技术参数。

5、实行技术人员随班作业制，及时发现和处理施工中的质量隐患。

6、浆液应用机械搅拌均匀，在使用前应过筛，并随拌随用。冬季施工时，必要时采取保温措施，保证浆液不冻结。

7、现场须严格按照施工工艺流程图进行施工，（1）中的施工顺序必须严格按照边开挖边注浆的顺序，且现场实时监测，根据监测情况进行调整注浆情况。

3.4高压旋喷桩施工

3.4.1高压旋喷桩施工工况

南区南侧采用咬合桩和三轴搅拌桩对南区周边建筑物进行地基加固处理，由于现场东南侧施工咬合桩和三轴搅拌桩遇地下障碍物、西南侧南兴公寓需进行地基加固处理，故在场地东南侧和西南侧施工高压旋喷桩。

东南侧总共120根高压旋喷桩、西南侧南兴公寓旁共225+409根高压旋喷桩。南兴地基加固区域近场内第一排225根双管旋喷桩长为入坑7.9m，桩间距 400mm；第二～四排旋喷桩桩长为 5m，桩间距为 500mm。东南侧双管旋喷桩入坑底长度L 同素桩或三轴搅拌桩长度。具体示意图如下：

3.4.2高压旋喷桩施工工艺

1、放线定位

首先采用全站仪根据图纸在现场放出高压旋喷桩的桩位位置，用记号物做好标记，并撒

白灰标识，确保桩机准确就位。

2、钻机就位

采用起重机悬吊搅拌机到达指定桩位附近，利用桩机底部步履装置，缓慢移动至施工部

位，由专人指挥，用水平尺和定位测锤校准桩机，使桩机水平，导向架和钻杆应与地面垂直，倾斜率小于 0.5%。对垂直度不符合要求的钻杆应进行调整，直到钻杆的垂直度达到要求。为了确保桩位准确性，必须使用定位卡，桩位对中误差不大于 5cm。

3、钻进成孔

钻进过程中为防止塌孔采用泥浆护壁，黏土泥浆容重一般为 1.1~1.25g/cm3。且钻进过程中随时注意地层变化，对孔深、塌孔、漏浆等情况，要详细记录。

4、插管

在插管过程中，为有效率地防止大量类似泥砂状的水流直接堵塞喷在插管上的喷嘴,，高压水喷嘴边射水、边插管，水压力一般不超过1MPa，至设计标高后停止钻进。

5、浆液配置

高压旋喷桩的浆液，采用 32.5R 复合硅酸盐水泥，水灰比宜为 1.0，初凝时间为 6 小时左右。搅拌灰浆时，首先加水，接着加水泥，每次灰浆搅拌时间不得少于 2 分钟，水泥浆应在使用前一小时制备，浆液在灰浆拌和机中要不停搅拌，直到喷浆前。喷浆时，水泥浆从灰浆拌和机倒入集料斗时，过滤筛，把水泥硬块剔出。水泥浆通过胶管送到旋转振动钻机的喷管内，最后射出。

6、喷射注浆

在插入旋喷管前，首先必须检查所以的高压设备和管路系统，设备的压力和排量必须满足设计要求。各部位密封圈必须良好，各通道和喷嘴内不得有杂物，并做高压水射水试验，合格后方可喷射浆液。喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆施工时旋转约三十秒钟,水泥浆和桩顶端土充分混匀后,再边喷浆施工边反向匀速地旋转上升的注浆料管,上升速率约为0.1~0.15m/min,直到施工标高顶时才停止喷浆施工,在桩顶原地旋转约二min,以保持桩顶密实平整。中间产生故障时,应当暂停提升和旋喷,以防止桩体完整性断裂,同时立即检查和排除故障,且重新开始喷射注浆时的孔段和前段搭接距离不得低于一百mm,以免与胶结体脱节。

7、冲洗

喷射施工完成后，应把注浆管等机具设备采用清水冲洗干净，防止凝固堵塞。管内、机

内不得残存水泥浆，一般都是把浆液换成清水在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的

浆液全部排除。

8. 重复以上操作，进行下一根桩

3.4.3高压旋喷桩施工注意事项

（1）施工前，应检查水泥、外掺剂的质量、桩位、压力表、流量表的精度和灵敏度、高

压喷射设备的性能等。

（2）施工前，要求检查旋喷管的高压水与空气喷射情况，各部位密封圈是否封闭，合格

后方可喷射浆液。

（3）喷射注浆达到设计标高后，停止提升旋喷管 1-2min 后提管，旋喷头放置桩顶1.0-1.5m，原地继续低压注浆，然后将注浆泵和注浆管路中的水泥浆冲洗出，最后停泵,以保证桩顶桩的质量。

（4）所用水泥浆、水灰比严格按设计要求进行配制，不得随意更改，严禁使用受潮或过

期水泥，在喷射注浆过程中防止水泥浆沉淀。

（5）由于喷射压力较大，施工过程中容易发生窜浆，影响邻孔的质量，须采用间隔跳打法

施工

3.5地下室外墙回填混凝土

由于前期南兴公寓处沉降值累计过大，且基坑又开挖到底，而5-8月又是雨水季，为了保险起见，在靠南兴公寓处地下室外墙处回填C20强度混凝土对支护桩进行回顶，一是防止基坑支护的再次变形、二是增强地下室结构的强度、三是对该处起止水的效果，防止南兴公寓处的水土流失。

地下室外墙回填混凝土施工照片

3.6控制结果

采取措施后周边建筑物、道路沉降和基坑水位数据监测结果：

注：1、沉降监测采用相对高程。2、负号表示沉降，正号表示回弹。

地下水位报表

注：1、负号下降，正号表示回升。

1.由于南兴公寓处基础较差且据距基坑较近，使用袖阀管施工加固南兴公寓处土体：一、使房屋沉降速度减小，沉降逐渐趋于收敛保护了周边建筑物的安全；二、开挖过程中基坑支护结构水平侧向位移减小，为后续的土方开挖和内支撑施工带来极大地保障。

2.南区西侧的南兴公寓处考虑到原来咬合桩围护由于各种施工条件原因存在局部漏水，通过在南兴公寓处多设置一道止水帷幕来防止地下水渗漏。根据监测报告显示虽然南兴公寓处前期沉降值累计值较大，但是经过旋喷桩施工后南兴公寓处沉降数据基本再无变化，水位监测数据也基本趋于稳定，从而得到有效的控制。

4 结论

（1）深基坑施工难免会对周边建筑物产生影响，由于周边许多建筑物的年代久远，如南兴公寓处基础较差并且据基坑又近，深基坑的施工容易使周边建（构）筑物产生变形，甚至危及建（构）筑物安全，因此深基坑施工之前应该对周边建（构）筑物有充分的了解，必要时可以请第三方专业机构对房屋进行鉴定，一面时候建（构）筑物出现问题时责任不清，引起许多社会利益纠纷。

（2）由于地基附加应力的扩散作用，对相邻建（构）筑物可能产生附加不均匀沉降，直接导致建（构）筑物的开裂或互倾。这种相邻房屋影响主要发生在：一、同期建造的两相邻建筑物之间的影响，特别当两建筑物轻（低）重（高）差别太大时，轻者受重者的影响更甚；二、原有建（构）筑物受邻近新建重型或高层建筑物的影响；除了上述在使用阶段的地基附加应力扩散的影响外，高层建筑在施工阶段深基坑开挖对邻近原有建筑物的影响更应受到高度重视。

（3）土方开挖将造成基坑周边建筑物地基不同程度的沉降影响，我们可以根据工程情况采取相应措施，如了从速抑制咬合桩连续体的水平位移及南兴公寓的沉降变化速率，建议采用综合措施进行处理，如增加咬合桩连续体刚度、增加腰梁设置、有压回灌、和本文中所提咬合桩两侧土体注浆加固及施工，为避免施工过程中南兴公寓处地基发生不均匀沉降，影响房屋安全，对房屋周边土体进行加固，为后续南兴公寓处基础施工带来极大地保障，还有在南兴公寓处已经有咬合桩做止水帷幕的情况下再加一道旋喷桩做止水帷幕，从而有效的控制周边建筑物的沉降。

（4）深基坑建设情况不但与现场的工程地质要求和水文条件相关,还与深基坑及邻近建筑物和市政地下管线的建设情况、对抗变形的能力、重要性及其对周边场地要求等相关。所以我们在工程建设时一定要因地制宜,针对自身情况,将具体问题具体分析,而不是单纯的完全依据其他工地的实际施工情况,来编制预案和施工。综上所述,只要在思想上注意,安全措施得力,深基坑工程建设时对周围建(构)筑物的沉降影响就是完全可控的。