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新旧建筑间主动式地基加固综合支护施工技术

2025-07-19 41 上传者：管理员

摘要：深基坑施工会严重影响紧邻既有建筑地基安全，如处理不当极易导致紧邻既有建筑沉降变形。以北京某高校内深基坑工程为研究背景，创新提出新旧建筑间主动式地基加固综合支护施工技术，进行注浆孔设计，优化了注浆工艺以及相关注浆参数。在新建建筑基坑内垂直基坑支护体系侧壁对临近的既有建筑地基底部进行竖向水平多排注浆加固，注浆加固体与基坑支护形成综合支护结构，成功实现了对紧邻既有建筑地基加固处理，保证了新建建筑的基坑支护体系顺利施工。

关键词：
地基加固处理
建筑沉降
既有建筑
深基坑
综合支护
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新建建筑土护降施工易导致周边既有建筑地基变形,如不采取加固措施,会影响既有建筑的安全和正常使用的风险,同时不均匀沉降变形也将导致既有建筑地基土对新建建筑支护的主动土压力变大,影响新建建筑的支护结构[1]｡为避免既有建筑出现沉降变形,必须对周边建筑地基进行加固处理,其中在地面进行预加固处理中注浆加固处理方式较为常见,这种传统地基加固处理,不仅影响既有建筑正常使用,而且还会出现建筑物室内地面冒浆破坏等不利情况｡

本文结合北京某高校内新建实验楼紧邻既有教学楼的工程实例,从新建建筑土护降施工避免引起周边既有建筑沉降等技术难题入手,创新提出采用在新建建筑基坑内垂直基坑支护体系侧壁对临近的既有建筑地基底部进行竖向水平多排注浆加固技术,既提高既有建筑地基的强度和稳定性,又保证对新建建筑基坑支护体系顺利施工｡

1、工程概况

北京林业大学校区新建工程,地下4层,基坑开挖深度超22m,场区埋深40m范围内主要分布3层地下水和2层细砂层,以及粉质黏土及粉土等｡支护方案整体采用“支护桩+预应力锚杆”体系,基坑支护靠近既有建筑侧含6道支护锚杆,地下水控制通过桩间止水帷幕等｡考虑新建工程紧邻既有建筑,基础形式简单,独立基础埋深3m,底部为人工杂填土､砂质粉土和细砂､粉砂层,地基均匀性较差等因素;邻近建筑物沉降预警值为20mm,变化速累计为3mm/d;设计采用了在基坑支护体系基础上对周边建筑地基注浆加固的综合支护措施[2],以保证新建基坑和周边建筑的安全稳定｡

2、工程重难点分析

1)注浆加固区域离既有建筑的地面较近,因此钻孔注浆时容易产生既有建筑物室内地面冒浆破坏的情况｡2)加固深度很难达到地基加固的设计深度,加固宽度很难达到既有建筑的中央部分,进行既有建筑的沉降控制时沉降控制量监测困难｡3)新建建筑施工支护结构与注浆加固控制既有建筑的沉降为两个施工阶段,无法在出现沉降问题时及时修正,加固与支护协同施工组织难度大｡

3、主动式地基加固综合支护施工关键技术

3.1加固方案确定

3.1.1确定地基加固的形式和范围

1)加固形式:深孔注浆,注浆方向为对既有建筑基础的下方土体进行0°角水平分层注浆加固,注浆形成的加固体最终为顶面和底面均为平面的整体加固体｡

2)注浆加固的范围:根据既有建筑基础的下方土体的土质情况以及既有建筑的外轮廓尺寸,确定加固范围,详见图1｡

图1注浆加固体范围示意图

加固范围包括三个维度,分别为加固跨度､加固水平深度和加固竖向深度,加固跨度大于临近新建建筑基坑边缘一侧既有建筑外轮廓的长度,加固水平深度至少为既有建筑基础的一半宽度,加固竖向深度根据既有建筑基础的下方土体的土质情况设计｡

创新提出在新建基坑内垂直支护体系侧壁的竖向水平多排的方法,即在基坑开挖范围内布置4排注浆孔,以保证基坑开挖过程避免对周边建筑地基的扰动,如图2所示｡

图2垂直基坑侧壁注浆孔设计示意图

3.1.2深孔注浆的技术参数确定

深孔注浆的技术参数,包括设计注浆孔､选择注浆顺序和选择注浆浆液｡

1)设计注浆孔的位置和个数:在钻孔灌注护坡桩桩间的每根水泥搅拌止水桩上均开设注浆孔,注浆孔沿水泥搅拌止水桩的高度方向共设置有n排,n≥1,均位于第一道预应力锚索的入桩位置以下｡

单孔注浆的扩散半径为固定值r(750mm),第一排注浆孔位于第一道预应力锚索的入桩位置以下固定值r处,第一排注浆孔注浆形成的第一排加固体的顶面与第一道预应力锚索的入桩位置平齐,每排注浆孔之间的竖向间距相等并且小于2r,每排相邻两个注浆孔的横向间距相等并且小于2r,以保证各排注浆孔注浆形成的加固体均位于相邻加固体的扩散半径内,加固体最终固结为一整体｡

2)确定注浆顺序:每排注浆孔采用跳孔注浆的方式进行,每隔两个注浆孔的孔位注浆一次,每三个注浆孔设置一台钻孔注浆机,相邻注浆孔注浆时间间隔不小于24h,单孔注浆长度为10m~21m｡

3)选择注浆浆液:水泥水玻璃双浆液注浆,采用原液水玻璃为40Be'水玻璃,稀释后浓度为20Be'｡水泥浆比例为1∶1配置,胶凝时间控制在120s｡

3.2综合支护施工部署

支护桩施工完成后,结合土护降整体施工部署安排,为确保综合支护和土方开挖的合理穿插施工,将紧邻既有建筑侧的综合支护体系的锚索及注浆加固划分为4个施工段｡按照1号至4号设备流水开挖,各段施工顺序为:首步土方开挖→第一道锚索→第一排注浆加固体｡注浆设备钻机按照指定的位置就位,布置4台设备,按孔位图进行钻孔,具体如图3所示｡

图3地基注浆加固钻机布位图

以1号设备所在位置为例,首步土方开挖完成后,按照编号图依次进行锚索施工,达到张拉龄期后及时锁定,后再按照编号图1→3→5等顺序依次进行钻孔注浆加固,每天的相邻孔施工均按照隔2跳打原则依次推进｡

3.3新建基坑土方开挖及支护锚索施工

3.3.1新建建筑基坑首步土方开挖

新建建筑支护结构完成后,在临近既有建筑范围进行基坑开挖,开挖深度根据既有建筑基础埋深及地质情况以及设计注浆孔位确定;开挖深度宜在既有建筑基础底1.5m处,即在该位置布置第一排既有建筑注浆加固的注浆孔;再根据地质情况,如地质中含细砂层,宜在细砂层位置布置注浆孔,该注浆孔可作为第二排注浆孔[3-5]｡

3.3.2第一道锚索施工

根据支护设计图纸,进行第一排预应力锚索和第一道腰梁施工,详见图4｡其施工位置均在第一排注浆孔以上,保证第一排注浆孔距离第一排预应力锚索入桩位置的竖向距离为固定值r｡

图4第一道锚索施工示意图

3.3.3首次注浆加固体施工

第一排加固体施工,根据新建建筑基坑支护的各排锚固结构和既有建筑主动式地基加固的各排加固体的设计位置,进行首次注浆加固,详见图5｡

图5第一排加固体施工示意图

按注浆长度及注浆范围要求,要严格掌握钻杆深度,慢速运转,掌握地层对钻机的影响情况,以确定该地层条件下的钻进参数,钻杆采用φ42中空钻杆,单根长度2.0m,钻杆后端设置混合器､合金钻头｡钻孔过程中要避开锚索的位置｡相邻孔位注浆时间间隔应不小于24h,同排注浆严格执行隔2跳打的注浆顺序｡

钻机钻进至设计深度后,用双液注浆泵,根据各组注浆参数表要求,从孔底自内而外进行注浆｡为防止串浆､锚喷面的开裂,采用跳孔注浆的方式进行,边注浆钻杆边往后退,每次后退长度为40cm｡

3.3.4新建建筑基坑第二步开挖及注浆施工

由上至下先进行基坑开挖,然后依据标高采用各次开挖的基底面作为工作面,对锚固结构和加固体进行逐层交替综合施工｡

继续开挖,在下挖过程中按设计要求逐排施工基坑第二次开挖深度范围内的锚固结构,见图6｡

图6第二次开挖示意图

3.3.5后续开挖及加固依次施工

基坑自第二或三次开挖的基底面继续向下开挖直至设计基坑深度,下挖的同时监测既有建筑基础的沉降变形量｡

在下挖过程中按设计逐排施工基坑,第三次开挖深度范围内其余排锚固结构,完成主动式地基加固施工｡

该工程设计n=4,其中前三排注浆孔位于第二排锚索以上,第四排注浆孔位于第二排锚索结构与第三排锚索结构之间,四排注浆孔注浆形成的四排加固体最终形成顶面和底面均为平面的整体加固体,见图7｡

图7注浆加固体完成及基坑开挖完成示意图

直至设计的各排锚固结构和n排加固体全部施工完毕｡基坑最终开挖至设计基坑深度,完成主动式地基加固综合支护结构施工｡

3.4注浆施工保证措施

1)注浆压力控制｡粉土､粉细砂地层中,注浆压力宜控制在0.3MPa~0.8MPa,扩散半径宜按照0.75m考虑｡注浆压力通过设备仪表压力数值表盘读数判定｡2)浆液凝固时间｡水泥水玻璃双液浆:凝胶时间控制在120s;改性水玻璃:4s~10s,用于封孔｡3)注浆量判断｡注浆主要目的是加固既有建筑基础下方土体,注浆过程中以控制注浆量为主,采用少量多次的注浆方式,达到设计注浆量即结束注浆｡注浆过程中也要时刻关注压力大小,密切观察地面及楼内情况,若出现锚喷面明显开裂､地面跑浆等异常情况需停止注浆作业｡

3.5既有建筑沉降监测数据分析

自基坑开挖至注浆加固完成,在既有建筑附近布置12个监测点,其沉降监测数据随总体发散,但加固后监测数据整体波动变化情况均未预警,且都在设计累计沉降预警值10mm以内｡过程中每次注浆加固建筑物沉降监测数据出现一定反弹波动情况,最大值为2.07mm,具体如图8所示｡

图8既有建筑沉降监测数据变化趋势图

4、结语

此项技术较好地避免了采用传统地基加固处理,即直接垂直或倾斜向下预注浆法进行地基加固处理对既有建筑本身存在诸多不确定因素和危险性问题｡

1)研发了新旧建筑间主动式地基加固综合支护技术,结合新建建筑基坑支护体系和地质条件,在基坑支护结构完成首步土方(或二步及以下)开挖后的基坑侧壁上布置注浆孔,对既有建筑地基进行加固,形成一种新旧相邻建筑之间主动式地基加固综合支护体系｡

2)通过主动干预既有建筑地基受力状态,协同桩锚支护结构,增加既有地基的强度和稳定性,保证了新建建筑的边坡稳定性｡实现了紧邻旧建筑､基础高差达22m的建筑与基坑的安全稳定｡

参考文献:

[1]刘帅杨,许秀冬,陈达非,等.一种新旧建筑间主动式地基加固综合支护的施工方法:CN118166783A[P].2024-07-16.

[2]杜涛,崔江余.注浆法在既有建筑地基基础加固中的应用[J].建筑技术,2024,55(S1):159-161.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.既有建筑地基基础加固技术规范:JGJ123—2012[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[4]王英,党群亮,崔少煌,等.袖阀管注浆技术在处理天然地基建筑物沉降的应用研究[J].建筑技术,2023,54(24):2991-2994.