緊鄰高層建筑地鐵深基坑基底注漿加固措施研究

張恒文 趙子寅

北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司（100000）

0 前言

隨著城市軌道交通的發(fā)展，明挖法是最基本、最常用的施工方法[1]。當(dāng)明挖基坑緊鄰高層建筑物且基底地層為結(jié)構(gòu)松散、孔隙大、髙滲透性的圓礫層時(shí)，會(huì)引起較大的地表隆降和建筑物變形，如何保證施工過程中基坑和建筑物安全成為亟需解決的難題。

目前，李卓峰[2]等結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)研究了坑底加固控制地鐵基坑開挖引起土體位移規(guī)律；朱志祥[3]等研究了水泥土攪拌注漿工藝在軟土地基深基坑中的施工效果。技術(shù)人員對(duì)軟土地基研究較多，對(duì)富水圓礫地層研究較少。實(shí)際施工過程中卵石地層注漿孔間距的取值多依據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)而定。因此，有必要對(duì)富水圓礫地層注漿加固措施進(jìn)行探討，確定合理的注漿加固參數(shù)。

1 工程概況

某地鐵車站,基坑開挖埋深度17.8~18.8 m，基坑總長217.0 m，標(biāo)準(zhǔn)段基坑總寬20.7 m，主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用800 mm厚地下連續(xù)墻加鋼筋混凝土內(nèi)支撐支護(hù)形式。地連墻高度約29.6 m，其中上部22.6 m鋼筋混凝土連續(xù)墻，下部7 m素混凝土連續(xù)墻。土層從上往下依次為淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土、細(xì)砂、圓礫及卵石。基坑底位于圓礫和卵石上，地下水位在地面以下0.73～5.28 m。標(biāo)準(zhǔn)段圍護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖如圖1所示。基坑北側(cè)緊鄰高層建筑物，為地下一層地下室＋地面2層商鋪+16層居民樓，框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)類型為樁基。基坑與鄰近高層建筑最小凈距為13 m，平面圖如圖2所示。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)段圍護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖（單位:m）

圖2 地鐵基坑與緊鄰建筑圖位置關(guān)系圖（單位:m）

2 圓礫地層基底加固措施探討

根據(jù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖，車站基坑底位于圓礫層上，地連墻墻底未插入不透水層。卵石層厚約16 m，厚度較大，平均粒徑49 mm，滲透系數(shù)達(dá)45 m/d，透水性強(qiáng)。基坑深度大，地下水位較高，水頭大。基坑北側(cè)建筑物樁基為摩擦樁，樁基位于結(jié)構(gòu)力學(xué)性能較差的松散圓礫地層，基坑坑底隆起及地連墻水平位移極易引起地層較大變形，建筑物不均勻沉降控制難度大，需要采取基坑基底加固措施。

鑒于高壓旋噴樁和深層攪拌樁受圍護(hù)結(jié)構(gòu)限制存在加固盲區(qū)，加固效果欠佳。為了彌補(bǔ)地連墻插入深度不足，提高圓礫和卵石地層的強(qiáng)度，減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移，保護(hù)基坑周邊建筑物，防止坑底土體隆起，保證施工質(zhì)量，可選用袖閥管注漿，因?yàn)樾溟y管注漿深度大，可多點(diǎn)、定量、均衡地注漿，注漿體在地層中分布均勻。本工程選擇7 m厚φ76袖閥管注漿，基底注漿采用單漿液，緊鄰建筑物的2排孔注漿時(shí)采用添加水泥質(zhì)量10%的水玻璃雙液漿，以增強(qiáng)止水效果，防止跑漿。注漿孔采用梅花形布置，注漿壓力 0.8~2.0 MPa，水灰比 W∶C=1∶1。

3 袖閥管注漿孔間距優(yōu)化

研究表明，注漿孔間距是衡量孔間加固土體密實(shí)程度的關(guān)鍵指標(biāo)[4]。注漿孔間距以1.0~2.0 m居多，但針對(duì)富水圓礫地層，注漿孔間距需進(jìn)行特殊研究。采用FLAC3D建立三維計(jì)算模型，探討不同注漿孔間距下基坑臨近建筑物的最大沉降，得到合理的袖閥管注漿孔間距。

3.1 計(jì)算模型

基坑模型尺寸400 m×280 m×70 m，共計(jì)劃分網(wǎng)格246 780個(gè)。模型底端采取固定端約束，模型周邊四個(gè)面均采取滑動(dòng)端法向約束。采用beam單元模擬混凝土支撐和鋼支撐，采用實(shí)體單元模擬地連墻。基坑北側(cè)高層建筑物樁基以樁單元模擬，承臺(tái)和上部建筑物采用實(shí)體單元模擬。計(jì)算模型如圖3所示。

圖3 計(jì)算模型

3.2 合理注漿孔間距

由圖4可知，隨著袖閥管注漿孔間距逐漸增大，周邊建筑物沉降呈線性增加，表明注漿加固效果越差。當(dāng)注漿孔間距超過1.8 m時(shí)，周邊建筑物沉降超過了20 mm警戒值，因此注漿孔間距不宜超過1.8 m。注漿孔間距小時(shí)，經(jīng)濟(jì)性較差。綜合考慮安全性和經(jīng)濟(jì)性，富水圓礫地層袖閥管注漿間距宜為1.8 m。

圖4 不同注漿孔距下建筑物沉降曲線

4 結(jié)語

基于富水圓礫地層結(jié)構(gòu)松散、孔隙大、髙滲透性特點(diǎn)，建議采用袖閥管，注漿對(duì)基底進(jìn)行封堵加固。

采用FLAC3D三維數(shù)值模擬，以周邊高層建筑物沉降預(yù)警值為判定指標(biāo)，綜合考慮安全性和經(jīng)濟(jì)性，得出富水圓礫地層袖閥管注漿間距宜為1.8 m。