控制深基坑變形的坑內(nèi)加固技術(shù)研究

劉 洋

中建三局集團(tuán)有限公司(滬)

控制深基坑變形的坑內(nèi)加固技術(shù)研究

劉 洋

中建三局集團(tuán)有限公司(滬)

在本文中，深基坑工程實(shí)踐、控制深基坑的時(shí)空效應(yīng)、基坑加固技術(shù)、基坑開挖變形及設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)計(jì)原理工藝類型、施工參數(shù)的選擇原則進(jìn)行了分析和總結(jié)，在此基礎(chǔ)上結(jié)合工程實(shí)踐，在基坑加固技術(shù)的時(shí)空效應(yīng)方法是解決深基坑的城市環(huán)境巖土工程問題的變形控制的有效方法。

深基坑；坑加固；時(shí)間和空間效應(yīng)；變形控制

過去十年來，隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市更新改造建設(shè)中遇到的大量的深基坑，基坑周圍各種地下管線和鄰近建筑物、商業(yè)中心、交通道路、地鐵、高架設(shè)施，深基坑施工場地狹小，施工周期短、土方大開挖，施工條件復(fù)雜困難；特別是在軟土地區(qū)飽和軟土，由于其孔隙比大、壓縮性大、抗剪強(qiáng)度低、靈敏度高、軟塑或流塑性等特點(diǎn)。因此，安全穩(wěn)定至關(guān)重要，必須采取有效措施控制軟土深基坑開挖過程中引起的的沉降變形在基坑土體開挖卸荷在允許范圍內(nèi)，避免由于過度變形導(dǎo)致周邊設(shè)施，沉降裂縫和損傷。軟土地區(qū)深基坑的變形控制已成為一個(gè)非常迫切和重要的課題，需要在理論和實(shí)踐上進(jìn)行深入的研究。對(duì)這一課題的認(rèn)識(shí)和深入研究是工程分析和環(huán)境問題的基礎(chǔ)，也是城市環(huán)境巖土工程研究的一個(gè)重要方面。

1 深基坑鋼筋控制變形的設(shè)計(jì)原則

對(duì)于緊鄰城市中心區(qū)、地鐵、高架周邊設(shè)施的深基坑防護(hù)施工，我們需要采取措施來控制深基坑變形。變形是基坑開挖卸荷的必然結(jié)果，但我們可以采取措施控制基坑變形的大小，從而滿足了對(duì)周邊設(shè)施的保護(hù)要求。軟土深基坑卸載變形是影響工程地質(zhì)、設(shè)計(jì)和施工的一個(gè)重要因素?；有逗勺冃坞m然是固有且不可避免的，但我們可以采用變形控制技術(shù)來控制和減少其變形?；幼冃慰刂萍夹g(shù)包括變形控制設(shè)計(jì)和變形控制的一系列技術(shù)施工。影響深基坑變形的主要因素如下：地基的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件；深度、尺寸和基坑幾何形狀；圍護(hù)結(jié)構(gòu)剛度和深度、支護(hù)結(jié)構(gòu)的密封性能；基坑加固形式和過程；垂直式支撐系統(tǒng)，支撐布置間距和系統(tǒng)的剛度；鋼支撐，如鋼支架預(yù)壓和使用復(fù)雜的負(fù)載控制；開挖步驟，每一步開挖體積和相對(duì)時(shí)間和支持曝光時(shí)間控制和時(shí)間控制；基坑墊層和底板澆筑；開挖和反常量施工方案、基坑開挖和支撐條件建設(shè)置換；過載時(shí)，基坑開挖及降水氣候等的影響。對(duì)這些因素的分析，由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度(厚度)的施工工藝、設(shè)備的限制和穿透深度(D/ H＞1.5)減少變形的效果較小且不經(jīng)濟(jì)；如果增加太多的支撐，會(huì)導(dǎo)致支撐豎向間距太小(H＜3M)影響挖掘作業(yè)。因此，除了減少周邊配套有限的布局調(diào)整的變形控制，結(jié)合基坑加固技術(shù)開挖的時(shí)空效應(yīng)法是一種有效且必要控制深基坑變形的措施。

2 基坑加固的過程和形式

基坑加固技術(shù)是基坑支護(hù)中的一些技術(shù)的基礎(chǔ)加固技術(shù)。在軟土地基加固處理過程中，主要有兩種類型的降水固結(jié)和雙液注漿、深層攪拌和高壓噴射注漿。

2.1 降水加固

從國內(nèi)外降水的發(fā)展來看，最初是為了施工方便，后來發(fā)展到鞏固基礎(chǔ)，提高承載能力，土的強(qiáng)度降低導(dǎo)致土體隆起，基坑變形控制。

2.2 注漿加固

注漿法加固地基的長期存在，傳統(tǒng)的單液注漿技術(shù)應(yīng)用廣泛，但在許多情況下，由于不同土壤和土壤的不確定性，加固效果往往是由人來控制的，特別是在層狀土壤沉積在基礎(chǔ)層，在細(xì)粒土中，噴射劑流通常沿水平方向，注入劑難以滲透到顆粒的孔隙中。因此，在基坑的注漿加固中，通常需要采用雙液注漿技術(shù)，以控制注漿加固的質(zhì)量，提高鋼筋的均勻性。由于大量注漿加固土層和對(duì)離散性較大土層加固產(chǎn)生的擾動(dòng)較大，因此注漿技術(shù)在基坑工程中的應(yīng)用主要是堵漏，注漿滲透變形縫使用改正變形擠壓的方法。近年來，上海灌漿技術(shù)是一種新的發(fā)展，在原有基礎(chǔ)上的注漿技術(shù)，結(jié)合環(huán)境保護(hù)的要求，在上海新城開發(fā)區(qū)以外的基坑主動(dòng)跟蹤補(bǔ)償注漿，進(jìn)行注漿壓力控制和指導(dǎo)。

2.3 深層攪拌水泥土加固

深層攪拌法是最適合加固飽和軟粘土的方法。采用深層攪拌法加固軟土、泥炭土、粉土、粉土、淤泥質(zhì)土，這是常用的加固淤泥、淤泥質(zhì)及地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值小于120kpa軟黏土的方法。從深層攪拌法加固技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，無論是日本、北歐國家還是我國，深層攪拌加固的基本原理都是相同的，但是也存在技術(shù)和機(jī)械設(shè)備的差異，這是中國的深層攪拌法來提高在未來所需要的技術(shù)。

2.4 高壓噴射注漿

近年來，由于高壓噴射注漿與固體的異質(zhì)性、完整性、防水性好、高強(qiáng)度建設(shè)、布局靈活，各種樁基礎(chǔ)和地下連續(xù)墻具有良好的附著力和施工設(shè)備簡易、加固深度可達(dá)40米等特點(diǎn)，深基坑工程在上海廣泛應(yīng)用于深基坑變形、承壓水的閉環(huán)控制和超深水護(hù)底穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。實(shí)踐證明是有效和成功的。在上世紀(jì)90年代，日本需要在高噴灌漿工程中直徑更大、更均勻的加固注漿樁和強(qiáng)度更大的鋼筋，因此有了“ETX”法、噴射法和深層噴射攪拌法的方法；特殊項(xiàng)目減少噴射注漿對(duì)周邊設(shè)施影響的方法。高壓噴射注漿技術(shù)的完善和發(fā)展是高壓噴射灌漿技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方面，而且由于高壓噴射注漿加固施工靈活，易于保證質(zhì)量，應(yīng)用范圍廣，所以高壓旋噴注漿技術(shù)是解決城市復(fù)雜地下工程的有效手段和措施，同時(shí)也代表了地基加固技術(shù)的未來發(fā)展方向。

3 結(jié)論

結(jié)合時(shí)間和空間效應(yīng)法在基坑加固中的合理應(yīng)用，基坑開挖過程中基坑的變形可以減少30%～50%，工程實(shí)踐也證明了這一點(diǎn)?；拥膽?yīng)用加固技術(shù)，可以解決在軟土深基坑的一些困難和復(fù)雜的變形穩(wěn)定性問題，控制基坑變形保護(hù)周邊環(huán)境和設(shè)施，從而為社會(huì)帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。根據(jù)基坑變形控制設(shè)計(jì)方法和施工開挖的時(shí)間效應(yīng)，結(jié)合基坑加固技術(shù)的應(yīng)用，動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和信息化施工，實(shí)現(xiàn)根據(jù)需要控制變形階段的變形問題可以解決上海飽和軟土深基坑工程。

[1] 劉建航，侯學(xué)淵等.基坑工程時(shí)空效應(yīng)理論與實(shí)踐.上海市科 委課題報(bào)告.上海地鐵總公司、同濟(jì)大學(xué)，1997.12.