MJS工法在基坑开挖期间对临近既有建筑物的影响分析

郑修军;杨益平;鲍家宁;池玉宇

【摘 要】以碶闸街地下通道基坑工程为例,通过对MJS工法作为隔离桩在基坑施工过程中对周边环境的影响分析,运用现场监测的手段对深层土体位移、周边建筑物的沉降、支护结构顶部水平位移、支撑轴力等数据采集、分析,验证MJS工法桩作为隔离桩在整个基坑支护体系中的作用,旨在验证MJS工法在宁波软土地区适应性. 【期刊名称】《工程质量》 【年(卷),期】2018(036)010 【总页数】6页(P61-65,69)

【关键词】MJS工法;隔离桩;软土地区 【作 者】郑修军;杨益平;鲍家宁;池玉宇

【作者单位】宁波市市政公用工程安全质量监督站,浙江 宁波 315012;宁波市市政公用工程安全质量监督站,浙江 宁波 315012;宁波市市政公用工程安全质量监督站,浙江 宁波 315012;宁波市市政公用工程安全质量监督站,浙江 宁波 315012 【正文语种】中 文 【中图分类】TU473 0 引 言

近年来，随着市政基础设施建设力度持续加大，地下空间的开发利用在基础设施建设过程中占比越来越大，但在既有建（构）筑物、综合管线复杂的城市中进行地下

工程施工时，因支护设计、施工不当而导致建（构）筑物变形、破坏甚至人员伤亡事故屡见报端。宁波大部分地区是以淤泥质为主的软弱土基，在基坑开挖过程极易受扰动，如何将支护施工和基坑开挖期间的变形量控制在毫米级，是目前面临的一大技术难题。

本文针对宁波地区软土地基的特点，在碶闸街地下通道采用 MJS 工法作为隔离桩，并开展 MJS 工法相关研究，论证其在宁波地区的适用性，收集积累相关的工艺参数，旨在为后续工程提供借鉴。 1 工程概况

碶闸街地下通道位于宁波核心城区，该区域交通繁华，人、车流量大，开挖深度为 10.06～15.60 m，地道与周边建（构）筑物的位置关系如图 1 所示。 1.1 周边建构筑物

本工程周边 30 m 范围内建/构筑物情况如表1 所示。

表1 基坑周边建（构）筑物情况位置 建/构筑物 基础形式及层数 对本项目重要性距基坑最近距离/m东侧 新华联商厦，31 F 主楼钻孔灌注桩，裙楼预应力方桩。1 层地下室， 重要 3.0南侧 轨道交通天一广场站 钻孔灌注桩，地下 3 层 重要 对接西侧 东方商厦，7F+3 F 裙楼钻孔灌注桩及预制方桩，裙楼无地下室。主楼为钻孔灌注桩，1 层地下室。轨道交通施工前后，该楼局部有最大 10 cm 沉降 重要 2.5北侧 和义大道购物中心，4 F 钻孔灌注桩，3 层地下室，外侧围护桩为钻孔灌注桩 一般 对接

图1 拟建地道与周边建（构）筑物位置关系

由表 1 可知，基坑西侧为东方商厦裙楼为桩基础无地下室结构，距离基坑最近不足 3 m。该楼桩基础主要为 400 mm×400 mm 预制方桩，桩长约 27.4 m，部分为钻孔灌注桩。在轨道交通 1 号线施工后，该楼基础已经发生最大 10 cm 的沉降，邻近本基坑侧最大沉降约 57 mm，为该侧重点保护对象。

1.2 工程地质概况

基坑开挖影响范围内共有 9 层不同土类，开挖深度范围内有 6 层土。其中对基坑围护设计相关的软弱土主要以 ①3 层淤泥质黏土、②2b 层淤泥质粉质黏土、②3 层淤泥质黏土、②4 层淤泥质粉质黏土及 ④2 层淤泥质黏土为主。 1.3 碶闸街地道基坑支护设计

基坑支护选型采用咬合桩+支撑进行整体支护，东方商厦区域进行重点保护。该侧基坑支护结构剖面图如图 2 所示。咬合桩为φ1000@800 mm 全套管硬咬合桩，第一道支撑为混凝土支撑，其余二道支撑为钢管支撑。

为了尽可能避免地道开挖对西侧现存东方商厦的影响，在地道与西侧东方商厦之间采用 MJS 工法布置一道隔离桩，用于减轻隔离打桩、挖土对西侧东方商厦的影响［1－2］。

图2 临东方商厦一侧基坑支护结构剖面图 1.4 对临近既有建筑安全因素分析

由于现状东方商厦已产生不均匀沉降，为保证临近碶闸街地道施工期间的安全性，经分析，碶闸街地道施工中影响东方商厦的安全性主要体现在以下两个方面：①支护桩施工期间的挤土效应；②基坑开挖期间的变形。本文通过对基坑开挖过程中采集的数据进行分析，研究 MJS 工法作隔离桩在基坑开挖期间中起到的作用。 2 MJS 工法简介

MJS 工法是在传统的高压旋喷桩工艺基础上改进而成，不仅具备了传统高压旋喷桩切割、加固土体的功能，而且采用独特的多孔管和前端造成装置，实现强制排浆，将多余的泥浆通过排泥孔排出，并且通过前端地内压力监测装置来对地内泥浆压力进行监测，保持泥浆压力稳定，在施工过程中能够大大减少挤土效应，从而降低对周边环境的影响［3］。 3 基坑开挖过程监测结果

3.1 监测内容

为了研究 MJS 工法作为隔离桩在联合硬咬合桩、钢支撑轴力补偿系统等技术下，基坑开挖期间对周围环境的影响，尤其是对西侧东方商厦的变形影响，在基坑开挖施工期间，在基坑支护结构上以及邻近土体、邻近建（构）筑物布置了一些监测点。该监测点分为 6 类，即：①深层土体位移监测；②支护结构顶部水平、垂直位移监测；③立柱沉降监测；④支撑轴力监测；⑤房屋沉降监测；⑥房屋倾斜监测（见图 3～图 8）。

图3 深层土体位移监测平面布置图

图4 支护结构顶部水平、垂直位移监测平面布置图 图5 立柱沉降监测平面布置图

图6 第一道混凝土支撑轴力监测平面布置图 图7 房屋沉降监测平面布置图 图8 房屋倾斜监测平面布置图 3.2 基坑支护结构变形情况

3.2.1 支护结构顶部水平及垂直位移情况

表2 为地道基坑开挖至坑底以及底板浇筑期间的支护结构顶部水平、垂直位移情况统计表。由表 2 可知，布设在基坑周围的 12 个监测点的支护结构最大水平累计位移量为 5.0 mm，普遍在 4 mm附近。支护结构最大垂直累计位移量为隆起 15.26 mm、沉降 -9.76 mm。其中临东方商厦一侧的支护结构水平累计位移量约 3.9 mm，垂直累计位移量约 -4.28～10.19 mm。其特点为东方商厦的西南角的支护结构顶部垂直位移表现为隆起，西北角的支护结构顶部垂直位移表现为沉降。整个基坑开挖期间及底板浇筑期间的支护结构顶部水平、垂直位移量较小，小于基坑监测控制值，处于安全可控范围内。

表2 支护结构顶部水平、垂直位移情况统计表注：此表中“+”表示隆起，“-”

表示下沉。所处位置 监测点 支护结构水平累计位移量/mm监测点 支护结构垂直累计位移量/mm临北侧和义路WY 01 5.0 -6.00 WY 02 4.2 -5.41临新华联商厦一侧WY 03 3.5 -9.76 WY 04 4.2 -3.50 WY 05 4.1 15.26 WY 06 3.9 4.35 WY 07 4.0 3.84 WY 08 4.0 4.78 WY 09 3.8 10.19 WY 10 3.9 -4.28 WY 11 3.8 -2.14 WY 12 3.3 -1.06临东方商厦一侧 3.2.2 立柱沉降情况

表3 为地道基坑开挖至坑底以及底板浇筑期间的立柱沉降情况统计表。由表 3 可知，布设在基坑内立柱顶部的 11 个监测点中立柱顶部累计位移量最大约 12.36 mm，其中靠近基坑北侧的 5 个立柱监测点隆起量普遍比其他位置要大，约 11 mm。基坑南侧临东方商厦区域的立柱沉降点监测变形量普遍较小，隆起位移约 4 mm。究其原因是基坑北侧环境相对较好，坑内土体未加固，而基坑南侧保护要求高，坑内进行了土体加固，降低了坑内土体的隆起量。整个基坑开挖期间及底板浇筑期间的立柱沉降位移量较小，小于基坑监测控制值，处于安全可控范围内。 表3 立柱沉降情况统计表注：此表中“+”表示上升，“-”表示下沉。 累计位移量/mm 监测点 立柱顶部累计位移量/mm LZ 01 11.05 LZ07 2.83 LZ 02 10.42 LZ08 1.55 LZ 03 12.36 LZ09 5.37 LZ 04 13.21 LZ10 5.47 LZ 05 9.24 LZ11 -3.74 LZ 06 5.25监测点 立柱顶部 3.2.3 支撑轴力变化情况

表4 为基坑开挖至坑底以及底板浇筑期间的第一道混凝土内支撑最大轴力统计表。由表可知，布设在基坑内第一道混凝土内支撑内的 11 个监测点中支撑最大轴力约 5 605 kN（受压），-2 248 kN（受拉）。整个基坑开挖期间及底板浇筑期间的支撑轴力小于基坑监测控制值。

表4 第一道混凝土内支撑最大轴力统计表注：此表中“+”表示支撑受压，“-”表示支撑受拉。轴力最大值/kN 监测点 第一道混凝土内支撑轴力最大值/kN ZL 1

2 468 ZL7 -1 253 ZL 2 4 976 ZL8 913 ZL 3 2 725 ZL9 5 605 ZL 4 2 581 ZL10 1 203 ZL 5 -2 248 ZL11 3 761 ZL 6 -2 224 ZL12 400监测点 第一道混凝土内支撑

3.3 临东方商厦一侧深层土体位移情况

表5 为地道基坑开挖至坑底以及底板浇筑期间的深层土体位移监测统计表。由表 5 可知，布设在基坑周围的 14 个监测点的深层土体位移最大值为 21.17 mm，普遍在 10 mm 附近。深层土体位移最大位置主要发生在 10 m 位置，即基坑底附近。其中临东方商厦一侧的深层土体最大位移量约 21.17 mm。整个基坑开挖期间及底板浇筑期间的深层土体位移量较小，小于基坑监测控制值，处于安全可控范围内。 图9 基坑开挖至坑底时对东方商厦一侧深层土体水平位移曲线

表5 基坑深层土体位移监测统计表注：此表中“+”表示向坑内，“-”表示向坑外。所处位置 监测点 累计最大位移量/mm监测点 最大位移发生的深度位置/mm临北侧和义路CX01 20.09 10.0 CX02 12.84 11.5临新华联商厦一侧CX03 18.35 12.0 CX04 11.87 11.0 CX05 5.95 17.0 CX06 11.78 13.0 CX07 17.47 11.0 CX08 17.64 10.0临东方商厦一侧CX09 9.81 5.5 CX10 15.11 6.5 CX11 13.00 4.5 CX12 11.08 8.0 CX13 19.99 13.5 CX14 21.17 11.5

图9为基坑开挖至坑底时对东方商厦一侧深层土体水平位移曲线。由图 9 可知，从 6 个测斜孔监测情况显示可知，基坑开挖至坑底时，东方商厦附近的深层土体水平位移普遍在 15 mm 以内，局部两个深层土体达到了 20～21.17 mm。而且水平位移发生最大的位置大概在6～13 m 区域范围内，随着土层深度，水平位移呈逐渐降低特点。整个基坑开挖期间及底板浇筑期间的临近东方商厦的深层土体位移量较小，间接说明东方商厦处于安全可控范围内。 3.4 东方商厦基础沉降情况

图10 为基坑开挖至坑底以及底板浇筑期间对东方商厦沉降位移时程曲线。由图

10 可知，基坑开挖至坑底以及底板浇筑期间，西侧东方商厦房屋的沉降量普遍在 2 mm 以内，最大隆起量为 0.8 mm，最大沉降量为 -5.8 mm。表现特点为东方商厦的西南角的基础位移普遍表现为沉降，西北角的基础位移普遍表现为隆起。但总体东方商厦基础沉降变化不大。由此可见，基坑开挖至坑底以及底板浇筑期间对西侧东方商厦沉降影响很小，基本上可忽略不计。

图10 基坑开挖至坑底以及底板浇筑期间对东方商厦沉降位移时程曲线 3.5 东方商厦基础倾斜情况

图11 为基坑开挖至坑底以及底板浇筑期间对东方商厦南北向倾斜时程曲线。由图 11 可知，基坑开挖对东方商厦南北向的倾斜影响非常小，最大仅变化了 -0.26 ‰。 图11 基坑开挖至坑底以及底板浇筑期间对东方商厦南北向倾斜时程曲线 图12 为基坑开挖至坑底以及底板浇筑期间对东方商厦东西向倾斜时程曲线。由图 12 可知，基坑开挖对东方商厦东西向的倾斜影响非常小，最大仅变化了 -0.1 ‰。 由图 11、图 12 可知，说明基坑开挖至坑底以及底板浇筑期间对东方商厦的倾斜几乎无影响。从建筑的沉降情况和倾斜情况反映，基坑开挖对其几乎无影响，说明 MJS 工法施工是安全的、可行的。

图12 基坑开挖至坑底以及底板浇筑期间对东方商厦东西向倾斜时程曲线 4 结 论

基于碶闸街地道基坑工程实例，通过现场实时监测、现场试桩试验等多种手段，获取 MJS 工法在宁波软土地区应用的一些系列数据资料，从而得出以下结论： 1）通过对 MJS 工法现场监测结果分析，MJS 工法施工期间未发生挤土效应，对周围环境影响很小，基本上可忽略不计［3］。

2）结合宁波地区的土质特点，提出了一套适合宁波地区 MJS 工法的施工、设计参数。

3）MJS 工法作为隔离桩联合硬咬合桩、补偿钢支撑等基坑支护技术，通过现场监

测等手段，研究表现 MJS 工法作为隔离桩在深基坑开挖对需保护的建/构筑物中的抗变形效果较为明显。 参考文献

【相关文献】

［1］郑刚，杜一鸣，刁钰.隔离桩对基坑外既有隧道变形控制的优化分析［J］.岩石力学与工程学报，2015，34（增刊 1）：3499－3509.

［2］中国建筑科学研究院.建筑基坑支护技术规程：JGJ 120－2012［S］.北京：中国建筑工业出版社，2012.

［3］叶琪，王国权，杨兰强，等.宁波软土地区MJS工法桩施工对临近既有建筑物的影响分析［J］.隧道建设，2017，37（11）：1379－1386.