孙清杨

1. 上海市建筑科学研究院集团有限公司 上海 200032；2. 上海建科工程咨询有限公司 上海 200032

随着城市的发展，城市中心的建设用地面积日趋局促，同时具有悠久历史的城市中心保留着大量的保护建筑，甚至是文物保护单位建筑。在城市建设过程中很难避免邻近保护建筑进行施工，如轨道交通施工、新建地下室施工等，这就给保护建筑安全、基坑本身安全控制等带来了很大的挑战[1]。本文将结合实例，探讨对保护建筑加固、基坑围护设计、施工方案优化等方面的技术，通过预应力静压桩加固、MJS（Metro Jet System，全方位高压喷射工法）及自伺服钢支撑、合理分区开挖、加强监测等技术措施，确保在基坑施工过程中基坑本身安全与保护建筑的安全。

1 概述

某历史保护建筑改造项目，因功能需求，需在保护建筑邻近新建一处地下室。2栋保护建筑为优秀历史保护建筑，建造于20世纪30年代，上部结构为现浇钢筋混凝土结构，基础为双向钢筋混凝土条形基础。其中基坑东侧一栋保护建筑（以下称主楼）层数为4层，局部地下1层，基础底标高为－3.15 m，地基布置有松木桩，主楼墙体局部存在竖向或斜裂缝，裂缝宽度为0.3～1.0 mm，房屋整体无严重倾斜现象，各测点倾斜率均小于0.4%，主楼的内部柱及楼面倾斜无明显规律，且内部柱与楼面的倾斜率均小于0.7%；基坑西侧1栋保护建筑（以下称副楼）层数3层，局部地下1层，基础采用条形天然基础，基础埋深为1.30 m左右，副楼墙体局部存在竖向或斜裂缝，裂缝宽度为0.3～0.5 mm；副楼房屋整体无严重倾斜迹象，各测点的倾斜率约0.7%，副楼内部柱及楼面倾斜无明显规律，且内部柱与楼面的倾斜率均小于0.7%。新建地下室基坑工程普遍开挖深度约7.4 m，局部开挖深度3.6～5.1 m，落深坑开挖深度8.6～8.9 m。基坑围护外边缘离保护建筑基础边最近为0.439 m（图1）。

图1 基坑围护与保护建筑关系示意

2 基坑围护方案

因基坑离保护建筑非常近，且施工场地狭小，不满足施工地下连续墙的条件，选择合适的围护体系对基坑及保护建筑的安全至关重要，在经过多次论证和充分考虑后，确定主要围护方案如下：

1）竖向围护结构采用MJS水泥土搅拌桩套打钻孔灌注桩的围护形式，首先MJS保证围护结构的止水效果，其次，在MJS工法桩施工结束后，应预留足够的时间确保沉降稳定，且MJS达到设计强度后方可进行后续灌注桩的施工。MJS挠动土体和水泥土强度的发挥均需要一定的时间，2种围护体系之间应预留足够的时间。后续灌注桩施工必须满足强度条件，避免前一阶段施工进度过快，导致不能达到设计强度的要求，从而尽量减小钻孔灌注桩施工对周边土体的扰动。

2）水平支撑体系采用2道，首道采用钢筋混凝土支撑，第2道采用钢支撑。首道支撑的设计标高位于地下室顶板之上，以减小首道支撑的开挖深度，控制开挖引起的围护结构变形；第2道钢支撑采用轴力自动补偿系统控制。

3）坑底采用高压旋喷桩满堂加固。

3 保护建筑保护措施

2栋保护建筑均建造于20世纪30年代，年代非常久远，基础形式比较薄弱，对保护建筑的保护难度较大。根据房屋检测结果及合理分析，主楼基础布置有松木桩，建筑整体的质量情况也比较好，采取监测措施进行保护；副楼基础采用条形天然基础，基础埋深为1.30 m左右，基坑施工对天然地基的沉降影响敏感[2]，且房屋整体倾斜率达到0.7%左右，在基坑开挖段，主要是向基坑方向倾斜，有必要进行基础托换加固。

根据副楼与基坑的关系，对基础进行托换设计的方式有整体托换和局部托换2种。据分析，由于新增基坑对副楼原基础的影响限于相对较小的范围内，主要为靠近基坑一侧的范围内，其他绝大部分区域经过多年的使用，已达到基础的相对稳定和结构内力分布的相对平衡。考虑到整体托换会引起基础下土体的大面积扰动，从而引发原结构沉降和内力的再平衡问题，对保证原结构的稳定性有不利影响[3]。综合考虑上述原因，选择局部托换的方式进行基础加固。

副楼基础采用锚杆静压钢管桩进行托换加固，钢管桩采用φ245 mm×12 mm钢管（Q235B），桩长25 m，单桩极限承载力标准值400 kN，桩端进入持力层约4.5 m，钢管桩接桩采用焊接法。沉桩停压标准以桩顶标高为控制原则，整桩的垂直倾斜率控制不超过1.5%。沉桩后及时封桩，随压随封，封桩采用带压力封桩法，在压桩设备未卸载前完成封桩，以尽可能消除沉桩过程中的沉降。锚杆静压桩与基础连接以最小限度破坏原基础为原则，基础开孔采用人工凿除方式，上小下大形式（图2）。

4 施工及监测

1）在围护及基础托换方案完善的前提下，合理的施工也是保证保护建筑及基坑安全的重要因素，施工中的监测则是信息化施工必不可少的措施。

图2 钢管桩与基础连接及封桩示意

2）副楼基础托换锚杆静压桩采用跳桩法施工，每一阶段内的托换桩按照由中间向两侧施工，采用慢速施工、分散施工的方法，以控制后续沉降为原则。正式施工前应对封桩工艺进行测试，由监理单位和设计单位确认后方可进行正式施工。

3）MJS套打钻孔灌注桩同样采用跳桩法施工，钻孔前确认MJS强度达到设计强度。

4）基坑开挖前对围护和副楼基础加固措施进行验收，通过坑内预降水和坑外水位观测分析验证止水效果。

5）基坑分区开挖，分为3个区，分区浇筑底板，分区界面土体采用高压旋喷桩加固。

6）加强对2栋保护建筑的监测，特别是对于副楼，分别采用人工监测及自动化监测（沉降、倾斜等）手段，实时掌握建筑变形的各项参数，并且对建筑墙面及节点裂缝、屋顶等进行定时巡检，用于指导施工。

7）在底板完成达到设计强度后拆除第2道支撑，在顶板完成并达到设计强度后方拆除首道支撑。

5 结语

通过采取合理的围护体系，在对薄弱基础建筑进行有目的性的托换加固的前提下，严密论证施工方案，采用有效的施工保护措施及监测手段，使本项目基坑及保护建筑在施工阶段确保了安全。对副楼基础托换加固及基坑施工导致增加的沉降值为12 mm，倾斜率增加0.072%，未发现明显的裂缝扩大情况。本项目的实践经验，给城市中心既有建筑甚至是保护建筑周边的基坑施工提供了参考。