土體注漿加固控制建筑物不均勻沉降

□文/李超

土體注漿加固控制建筑物不均勻沉降

□文/李超

結合天津地鐵某基坑近鄰建筑物施工，采用土體注漿措施快速、有效地控制建筑物不均勻沉降并對建筑物沉降及裂縫加密監測頻率。監測結果表明，建筑物沉降完全得到了控制，構件裂縫未有進一步發展，說明通過土體注漿延緩建筑物沉降的控制措施效果良好，為房屋的使用提供了安全保障。

深基坑；不均勻沉降；注漿；止沉

天津市屬于典型軟土地區，地質條件較差、地下水位較高，地鐵車站基坑施工較深，基坑施工往往引起周邊建筑物沉降、傾斜，地面、墻面開裂等事故。一般來說，少量或者均勻的沉降是允許的，而較大的不均勻沉降則會給工程帶來非常嚴重的后果，會使承載力降低，結構破壞，同時影響建筑物的正常使用與安全，給居民帶來不適感以及安全隱患。若沉降未得到有效控制，還有可能造成建筑物傾斜失穩，后果更加嚴重。

1　工程概況

天津地鐵某車站一期基坑工程，基坑長75.05 m，標準段寬25.7 m，盾構井寬29.5 m，標準段基坑深27.5 m，盾構井處基坑深28.9 m，總土方量約5.63萬m3，屬超深基坑工程。基坑影響范圍內的建筑物呈L型布置，為10、12層居民住宅樓，位于基坑標準段北側，見圖1。10層建筑物22 m×14 m，12層建筑物15 m×60 m，10層與12層建筑物間設結構性沉降縫，剪力墻框架結構，樁基礎，基礎深度不詳，距離基坑最近16.8 m。

圖1　平面圖及建筑物沉降監測點布置

2　工程地質概況

根據勘察報告及區域性地下水資料，地下水類型主要為松散巖類孔隙水，可細分為潛水、第一層承壓水、第二層承壓水、第三層承壓水。潛水含水層為粉質粘土1層、粉質粘土1層、砂質粉土⑥1t2層、粘質粉土1t3層、粘質粉土4層，本次勘察期間地下水埋深1.80～2.3 m，水位大沽標高0.28～1.50 m。第一承壓水含水層為砂質粉土21層、粘質粉土22層、砂質粉土21層、粘質粉土22層、粉砂23層，水頭標高-1.854～-1.941 m。第二承壓水含水層為粉土21層、粉砂2t2層、砂質粉土4t2層、粘質粉土4t3層，水頭大沽標高為-2.803～-2.911 m。第三層承壓水含水層為砂質粉土21層、砂質粉土21層、粉砂23層，各含水層之間存在不同程度的水力聯系。

3　支護結構設計

基坑圍護結構采用1 200 mm厚，52、54 m深地下連續墻，地下連續墻截斷第二層承壓水。支撐形式采用5道鋼筋混凝土支撐+1道鋼換撐。基坑外側地下連續墻縫處采用三重管雙高壓旋噴樁止水處理。標準段北側及端頭井處地下連續墻墻縫采用φ800 mm@ 500 mm密貼梅花型布置，標準段東側及南側地下連續墻墻縫采用φ800 mm@500 mm密貼一字型布置，加固深度為地面下10 m至坑底下3～7 m。水泥摻量為土體密度的30%，即540 kg/m3，加固指標＞1 MPa。

4　施工工況

工程自2015年5月15日進入土方開挖階段，至11月1日底板主體結構施工完畢。

5月15日—6月5日進行第二層土方開挖及第2道支撐制作，基坑挖深1.1～7.7 m。

6月8日—7月2日進行第三層土方開挖及第3道支撐制作，基坑挖深7.7～13.9 m。

7月5日—7月26日進行第四層土方開挖及第4道支撐制作，西端頭井挖深13.9～19.9 m，標準段挖深13.9～18.7 m。

8月3日—9月24日進行第五層土方開挖及支撐施工，西端頭井挖深19.9～24.9 m，標準段挖深18.7～23.4 m。

9月22日—11月1日進行第六層土方開挖及墊層、主體結構底板施工。西端頭井挖深24.9～28.9 m，標準段挖深23.4～27.5 m。

5　建筑物沉降及原因分析

進行第五層土方開挖，開挖至20 m深時，發現10層建筑物外跨消防通道的局部構件出現裂縫，見圖2。經勘察：東西向為既有裂縫，裂縫寬度達16.44 mm且裂縫貴通，未發現配筋；西北至東南方向為新裂縫，裂縫寬度達6.00 mm。2015年8月8日，建筑物7#點沉降12.08 mm，9#點沉降17.48 mm，11#點沉降9.79 mm，13#點沉降7.13 mm，其不均勻沉降達到10.35 mm。而12層建筑物最大沉降8.33 mm，為14#點。各沉降量均在可控范圍內。

圖2　局部構件裂縫

經分析，既有裂縫為原10層與12層建筑物結構變形縫，斜裂縫為10層建筑物不均勻沉降差造成，兩處裂縫對房屋結構安全無影響，但對居民使用產生影響。基坑開挖至第五層土方時，開挖深度超過建筑物樁基礎的持力層，對建筑物影響較大，產生不均勻沉降。采取措施控制建筑物沉降并監測裂縫發展情況。

6　建筑物止沉加固措施

6.1注漿加固措施

為控制建筑物沉降發展，進一步控制裂縫發展，在基坑北側與建筑物之間進行注漿填充，減小建筑物沉降速率。

在基坑北側地下連續墻外側設置兩排袖閥管注漿孔，見圖3。

圖3　注漿孔布置剖面

其中第一排注漿孔距地下連續墻外側0.8 m，為直埋袖閥管注漿，第二排成30°角斜插袖閥管注漿，兩排注漿孔排距為0.4 m，孔位水平間距為1.2 m，呈梅花狀布設。第一排注漿孔施工時，需避開地下連續墻接縫處雙高壓旋噴樁止水的位置，孔距根據現場實際情況，可做調整。

注漿材料為水泥單液漿，水泥采用強度等級42.5級普通硅酸鹽水泥，水泥漿液的水灰比為1.1，每桶漿液的泥漿密度控制在1.512 kg/m3左右。

6.2注漿

注漿分直孔注漿和斜孔注漿。第一排直管注漿長度為底部管長的14 m，距離開挖面20 m；第二排斜管注漿長度為底部管長的5 m，距離開挖面20 m，壓力控制在1 MPa左右。

注漿過程中主要通過聽聲音、看壓力、看注漿量等方面來判斷注漿的實施效果，聽聲音是否有異常、看壓力是否過高、看注漿量是否達到設計的注入量。這個過程主要靠注漿操作員來控制，注漿中應密切注思注漿壓力的變化并對每次的變化進行記錄。每段注漿時，壓力表應出現兩次峰值，在注漿剛開始，出現第一次峰值，持續的時間很短；隨后壓力逐漸下降在一定范圍內相對平穩，持續時間在一分鐘左右，壓力表出現第二次峰值，當出現第二次峰值后，將注漿內管上提進行下一段注漿。壓力表出現第一次峰值是由于套殼料引起的，當套殼料被擠碎，這個峰值很快下降；隨著漿液的注入，地層中間的空隙被填充，注漿壓力也逐漸增大，達到第二次峰值。

保持注漿壓力0.8～1.5 MPa，注入量＜1～2 L/min并穩壓20 min，即可結束注漿。在注漿過程中，應觀察相鄰注漿孔的返水、排水、冒漿情況，若周圍有漿液冒出，說明注漿效果好。做注漿記錄，包括注漿壓力、注漿量、水泥用量等。

7　沉降觀測及效果分析

圖4和圖5為基坑土方開挖期間建筑物沉降變化曲線。

圖4　1O層建筑物沉降時程曲線

圖5　12層建筑物沉降時程曲線

由圖4和圖5可見，建筑物沉降隨基坑土體開挖而不斷增大。第二、三、四層土方開挖過程中建筑物沉降較穩定，當基坑進行第五層土方開挖時，9#點沉降速率明顯加大，造成10層建筑物產生不均勻沉降。

8月10日在基坑北側開始注漿后，沉降速率減緩，沉降得到有效控制。隨著土方的繼續開挖，土體注漿同步進行，建筑物沉降未繼續擴展，沉降曲線趨于平穩，說明此次注漿止沉措施是合理有效的。而基坑開挖期間12層建筑物沉降最大值在15 mm以內，差異沉降小，建筑物穩定。

8　結論

采用注漿加固措施快速、有效地填充了由于基坑開挖造成的地層損失，減緩了建筑物沉降，同時，對建筑物沉降及裂縫加密監測頻率。監測結果表明，建筑物沉降完全得到了控制，構件裂縫未有進一步發展。表明通過土體注漿延緩建筑物沉降的控制措施效果良好，為房屋的使用提供了安全保障。

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TU433

C

1OO8-3197（2O16）O1-51-O2

2O16-O1-28

李超/男，1983年出生，工程師，天津市地下鐵道集團有限公司，從事天津地鐵建設項目的技術營理和工程營理工作。

□DOI編碼：1O.3969/j.issn.1OO8-3197.2O16.O1.O18