房屋基礎(chǔ)及地表三向交叉注漿加固施工技術(shù)

劉文勝 曾 銳 劉瀟璐

中建五局土木工程有限公司

1 引言

房屋地基傳統(tǒng)加固方法為在房屋旁邊施工漿砌片石或片石混凝土擋土墻、墻背回填土；而漿砌片石或片石混凝土擋土墻，不能抵擋因附屬結(jié)構(gòu)基坑往下開挖而不斷產(chǎn)生單向側(cè)壓力，導(dǎo)致房屋基礎(chǔ)沉降和地表發(fā)生開裂。尤其是在城市軌道交通工程建設(shè)中，既要保證工程施工安全又要防止房屋基礎(chǔ)沉降和地表發(fā)生開裂，采取何種安全控制技術(shù)措施，需值得我們做進(jìn)一步的深入研究。

2 工程概況

降橋站是南寧市軌道交通5號(hào)線一期工程從南到北的第16個(gè)站，位于昆侖大道與降橋路交叉口，為地下三層雙柱三跨矩形框架島式車站，車站總長156.2m，呈東西走向。共設(shè)3個(gè)出入口（1號(hào)出入口為1a、1b），2組風(fēng)亭和1組冷卻塔。車站附屬圍護(hù)結(jié)構(gòu)為灌注樁+內(nèi)支撐，采用明挖法施工；車站附屬結(jié)構(gòu)位于學(xué)校宿舍樓西北角8m和學(xué)校山坡懸坎壁旁。由于學(xué)校宿舍樓基礎(chǔ)為磚砌體基礎(chǔ)，坐落于泥巖之上，在車站附屬結(jié)構(gòu)基坑開挖時(shí)，勢(shì)必會(huì)對(duì)學(xué)校宿舍樓造成一定程度的影響，為了防止學(xué)校宿舍樓基礎(chǔ)沉降和地表發(fā)生開裂，需要對(duì)學(xué)校宿舍樓基礎(chǔ)及地表進(jìn)行注漿加固、沉降變形控制，以提高房屋基礎(chǔ)及地表土體整體承載能力。

3 施工方法

3.1 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→圍護(hù)樁施工及樁身完整性檢測(cè)→圍護(hù)結(jié)構(gòu)冠梁及擋墻施工→房屋基礎(chǔ)及地表三向交叉注漿加固施工→監(jiān)控量測(cè)→結(jié)束。

3.2 施工操作要點(diǎn)

3.2.1 施工準(zhǔn)備

車站附屬結(jié)構(gòu)工程施工前，須完成學(xué)校宿舍樓周邊地下管線探明和宿舍樓結(jié)構(gòu)查勘及安全性鑒定工作。（1）地下管線探明。施工前，須對(duì)學(xué)校宿舍樓加固區(qū)域內(nèi)地下雨水管、污水管、燃?xì)夤堋⒔o水管及電力管線進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，采取相應(yīng)的保護(hù)措施確保管線安全。（2）宿舍樓結(jié)構(gòu)查勘及安全性鑒定。施工前，須對(duì)學(xué)校宿舍樓的現(xiàn)有裂縫、安全性，委托有公估資質(zhì)、房屋鑒定資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行現(xiàn)場查勘和安全性鑒定評(píng)級(jí)，并保存好被檢標(biāo)的物現(xiàn)狀證據(jù)影像資料和檢測(cè)報(bào)告。經(jīng)現(xiàn)場查勘標(biāo)的物出現(xiàn)批灰和膩?zhàn)訉泳植坑忻撀?、滲漏等現(xiàn)象，宿舍樓安全性鑒定評(píng)級(jí)為CSU級(jí)。

3.2.2 圍護(hù)樁施工及樁身完整性檢測(cè)

（1）圍護(hù)樁施工。待附屬結(jié)構(gòu)B號(hào)出入口施工范圍內(nèi)地下管線探明清楚后，在施工圖設(shè)計(jì)位置處放樣和施工圍護(hù)樁。圍護(hù)樁為Φ1000@1200mm或Φ1200@1500mm的永久性結(jié)構(gòu)鉆孔樁，其混凝土為C35水下混凝土，每m3混凝土材料用量為水泥：粉煤灰：混合砂（其摻配比例為卵石：碎石=1：1）：碎石（5mm～31.5mm）：水：減水劑=295：75：915：950：160：7.4（單位用量為kg），該混凝土配合比中水膠比為0.43，坍落度初始值為200mm、1h經(jīng)時(shí)變化量為25mm，28天抗壓強(qiáng)度為46.4MPa，符合設(shè)計(jì)和施工要求。（2）樁身完整性檢測(cè)。當(dāng)圍護(hù)樁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%且不低于15MPa時(shí)，委托有樁基檢測(cè)資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，對(duì)圍護(hù)樁采用低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法且按檢測(cè)數(shù)量不少于總樁數(shù)數(shù)量20%且不少于10根的頻率進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)。經(jīng)現(xiàn)場檢測(cè)該圍護(hù)樁樁身完整性均為Ⅰ類樁，符合設(shè)計(jì)和施工技術(shù)規(guī)范要求。

3.2.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)冠梁及擋墻施工

在學(xué)校宿舍樓地段且樁身完整性合格的圍護(hù)樁頂面上，施作尺寸為1000mm×500mm/1200mm×500mm的永久性結(jié)構(gòu)冠梁；當(dāng)冠梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到5MPa時(shí)，在其頂面施作永久性混凝土擋墻，擋墻頂面高出學(xué)校宿舍樓地面300mm。在冠梁底面向下6.0m位置處施作第一道混凝土支撐腰梁（兼附屬結(jié)構(gòu)B號(hào)出入口頂板壓頂梁）、附屬結(jié)構(gòu)B號(hào)出入口第一道混凝土支撐梁，再往下3.0m或6.0m位置處施作附屬結(jié)構(gòu)B號(hào)出入口第二道鋼支撐或混凝土支撐梁、第二道混凝土腰梁，鋼支撐采用Φ609mm t=16。冠梁采用C35混凝土，擋墻采用C30混凝土，第一道支撐腰梁和混凝土支撐梁采用C35混凝土，第二道支撐腰梁和混凝土支撐梁采用C30混凝土。

3.2.4 房屋基礎(chǔ)及地表三向交叉注漿加固施工

注漿加固前，須探明宿舍樓加固區(qū)域內(nèi)管線是否有破損，并采取有效措施防止在注漿過程對(duì)管線造成塞孔等影響；注漿加固時(shí)，須嚴(yán)格控制注漿控制壓力值和加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，確保學(xué)校宿舍樓及其加固區(qū)域內(nèi)地下管線的正常使用及施工安全。

3.2.4.1房屋基礎(chǔ)袖閥管斜向注漿施工

（1）由于學(xué)校宿舍樓建于20世紀(jì)70年代，為四層磚混結(jié)構(gòu)建筑，基礎(chǔ)為磚砌體基礎(chǔ)，其西北角距離附屬結(jié)構(gòu)B號(hào)出入口圍護(hù)樁凈距約為8.0m。在宿舍樓西北側(cè)和北側(cè)長度為17.0m且距離宿舍樓外側(cè)2.0m～2.8m范圍內(nèi)錯(cuò)開布置兩排間距1.0m×0.8m袖閥管注漿孔。在靠近宿舍樓前排袖閥管注漿孔位置處，使用鉆孔機(jī)朝宿舍樓斜向下45°角度與宿舍樓基礎(chǔ)底邊外側(cè)角點(diǎn)相切鉆出深度為5.0mΦ53mm圓孔，同理在第二排袖閥管注漿孔位置處使用鉆孔機(jī)朝宿舍樓斜向下45°角度且與前排袖閥管注漿孔位保持0.8m間距平行鉆出深度為5.0mΦ53mm圓孔。

（2）將管壁布設(shè)有梅花狀溢漿孔的袖閥管插入注漿點(diǎn)圓孔中，使袖閥管處于圓孔中間位置，其尾端外露出地面200mm。袖閥管采用Φ48mm、壁厚3.3mm（PVC材質(zhì)），在其前端和中部位置外周壁分別安裝上內(nèi)徑48mm固定架，距袖閥管后端1.0m內(nèi)不開孔作為止?jié){端，剩余部分按200mm～300mm梅花形布設(shè)梅花狀Φ6mm溢漿孔。注漿材料采用水泥-水玻璃雙漿液，注漿方式采用袖閥管分段后退式、分段布距為500mm，注漿壓力控制在0.5MPa～0.8MPa，注漿速度控制在10L/min～50L/min，注漿壓力逐步提升，達(dá)到注漿終壓后穩(wěn)壓10min，在袖閥管尾端采用M30水泥砂漿封堵袖閥管。

（3）單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，是以定壓為主、定量為輔相結(jié)合的方式進(jìn)行控制。注漿過程中，壓力逐漸上升、流量逐漸下降，當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)注漿壓力時(shí)即可上提注漿芯管，進(jìn)入下一段注漿或結(jié)束注漿；當(dāng)注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量時(shí)即可上提注漿芯管，進(jìn)入下一段注漿。

（4）整體范圍注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)所有的注漿孔均達(dá)到單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)、無漏注漿現(xiàn)象；按照總注漿孔的2%～5%的頻率抽取注漿孔進(jìn)行注漿飽滿度現(xiàn)場檢測(cè)。

3.2.4.2地表袖閥管豎向注漿施工

（1）網(wǎng)格注漿點(diǎn)設(shè)置。在附屬結(jié)構(gòu)B號(hào)出入口圍護(hù)樁至學(xué)校宿舍樓范圍內(nèi)，使用石灰分別畫出從每根圍護(hù)樁樁心位置至學(xué)校宿舍樓外側(cè)的注漿橫線，相鄰橫線間距為圍護(hù)樁相鄰間距；同理使用石灰分別畫出從圍護(hù)樁為起點(diǎn)直至學(xué)校宿舍樓外側(cè)的注漿縱線，相鄰縱線間距為0.8m，縱線、橫線交叉點(diǎn)即為網(wǎng)格注漿點(diǎn)。（2）注漿點(diǎn)豎向注漿施工。在所有網(wǎng)格注漿點(diǎn)位置處，分別使用鉆孔機(jī)垂直向下鉆出深度為5.0mΦ53mm圓孔，將管壁布設(shè)有梅花狀溢漿孔的袖閥管插入注漿點(diǎn)圓孔中，使袖閥管處于圓孔中間位置，其尾端外露出地面200mm。袖閥管采用Φ48mm、壁厚3.3mm（PVC材質(zhì)），在其前端和中部位置外周壁分別安裝上內(nèi)徑48mm固定架，距袖閥管后端1.0m內(nèi)不開孔作為止?jié){端，剩余部分按200mm～300mm梅花形布設(shè)梅花狀Φ6mm溢漿孔。注漿材料、注漿方式、注漿參數(shù)、單孔或整體范圍注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，按房屋基礎(chǔ)斜向注漿要求進(jìn)行施工，在袖閥管尾端采用M30水泥砂漿封堵袖閥管。（3）路面硬化施工。當(dāng)?shù)乇碜{施工完畢，按要求埋設(shè)地表土體深層水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，待袖閥管中水泥砂漿強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求后，切割外露多余的房屋基礎(chǔ)和地表袖閥管，在附屬結(jié)構(gòu)B號(hào)出入口圍護(hù)樁至學(xué)校宿舍樓范圍內(nèi)進(jìn)行厚度200mmC25混凝土路面硬化施工，混凝土全部覆蓋袖閥管。

3.2.4.3圍護(hù)樁樁間袖閥管橫向注漿施工

（1）圍護(hù)樁樁間袖閥管橫向注漿施工。待附屬結(jié)構(gòu)B號(hào)出入口圍護(hù)結(jié)構(gòu)冠梁及擋墻混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后，即可開挖冠梁至第一道混凝土支撐腰梁（兼附屬結(jié)構(gòu)B號(hào)出入口頂板壓頂梁）6.0m范圍的土石方，開挖采用機(jī)械分層開挖方式，每層開挖深度為1.0m，共分6層進(jìn)行開挖。每開挖完一層土石方后立即對(duì)圍護(hù)樁外側(cè)破除100mm至混凝土界面，在相鄰圍護(hù)樁間自上而下按0.8m間距，分別使用鉆孔機(jī)垂直于圍護(hù)樁鉆出深度為5.0m的Φ53mm圓孔；將管壁布設(shè)有梅花狀溢漿孔的袖閥管插入注漿點(diǎn)圓孔中，使袖閥管處于圓孔中間位置，其尾端外露出地面200mm。袖閥管采用Φ48mm、壁厚3.3mm（PVC材質(zhì)），在其前端和中部位置外周壁分別安裝上內(nèi)徑48mm固定架，距袖閥管后端1.0m內(nèi)不開孔作為止?jié){端，剩余部分按200mm～300mm梅花形布設(shè)梅花狀Φ6mm溢漿孔。注漿材料、注漿方式、注漿參數(shù)、單孔或整體范圍注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，按房屋基礎(chǔ)斜向注漿要求進(jìn)行施工，在袖閥管尾端采用M30水泥砂漿封堵袖閥管。（2）待袖閥管中水泥砂漿強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求后，切割外露多余的樁間袖閥管，立即對(duì)圍護(hù)樁及樁間進(jìn)行厚度不少于100mm的C20噴射混凝土施工，噴射混凝土全部覆蓋袖閥管。

3.2.4.4注漿材料及配比

注漿材料采用普通水泥漿、水玻璃和抗分散劑型外加劑的復(fù)合型漿液，水泥采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水玻璃采用模數(shù)為2.4～2.8、濃度為30～45Be；復(fù)合型漿液配比：水灰比為（0.6～1.0）：1，體積比為1：（0.1～0.3）。

3.2.5 監(jiān)控量測(cè)

學(xué)校宿舍樓由于距離附屬結(jié)構(gòu)B號(hào)出入口基坑較近且建設(shè)年代較長、基礎(chǔ)較淺，在基坑開挖時(shí)容易出現(xiàn)不均勻沉降、傾斜及裂縫等情況。在附屬結(jié)構(gòu)B號(hào)出入口施工期間，對(duì)宿舍樓進(jìn)行沉降、裂縫及傾斜監(jiān)測(cè)，對(duì)地表進(jìn)行土體深層水平位移監(jiān)測(cè)。

（1）監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)。在宿舍樓四角、沿外墻每15.0m處或每隔3根柱基上，且每邊不少于3點(diǎn)布設(shè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)；在宿舍樓底部4角或最外輪廓布設(shè)傾斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)；在宿舍樓有裂縫的兩側(cè)布設(shè)兩個(gè)標(biāo)志點(diǎn)；在距離宿舍樓外側(cè)3.0m和距離附屬結(jié)構(gòu)B號(hào)出入口圍護(hù)樁2.0m位置處地面，分別布設(shè)不少于2點(diǎn)土體深層水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)。（2）監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)方法。沉降和傾斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)方法：先在宿舍樓基礎(chǔ)或墻上鉆孔，然后將預(yù)埋件放入孔內(nèi)，孔與監(jiān)測(cè)點(diǎn)四周空隙使用水泥砂漿填實(shí)，并在預(yù)埋件上涂上防腐劑，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)在宿舍樓角點(diǎn)上，埋設(shè)高度須方便觀測(cè)，同時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)須采取保護(hù)措施，做好明顯標(biāo)志，并進(jìn)行編號(hào)，避免在施工和使用期間受到破壞；裂縫標(biāo)志點(diǎn)布設(shè)方法采用劃平行線或貼金屬標(biāo)志；土體深層水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)方法采用鉆孔方式，將鉆孔鉆至基坑深度的1.5倍深度位置，將測(cè)斜管放入孔中，在測(cè)斜管中倒入清水避免浮起，將測(cè)斜管下入底部后在周圍回填細(xì)沙將其密實(shí)。（3）監(jiān)測(cè)方法。采用天寶DiNi03電子水準(zhǔn)儀配合因瓦條碼水準(zhǔn)尺進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)；采用差異沉降法進(jìn)行傾斜監(jiān)測(cè)；采用千分尺或游標(biāo)卡尺對(duì)裂縫進(jìn)行裂縫監(jiān)測(cè)；采用徠卡TS30全站儀使用坐標(biāo)法進(jìn)行土體深層水平位移監(jiān)測(cè)。（4）預(yù)警值和控制值。根據(jù)設(shè)計(jì)單位提出的監(jiān)控量測(cè)控制指標(biāo)，將施工過程中監(jiān)測(cè)點(diǎn)的預(yù)警狀態(tài)按嚴(yán)重程度由小到大分為三級(jí)：黃色監(jiān)測(cè)預(yù)警、橙色監(jiān)測(cè)預(yù)警和紅色監(jiān)測(cè)預(yù)警。建筑物沉降控制值±10mm，單日變形量控制值±2mm；建筑物傾斜控制值2/1000，單日變形量控制值大于1/1000；土體深層水平位移控制值±15mm；單日變形量控制值±3mm。①黃色監(jiān)測(cè)預(yù)警：“雙控”指標(biāo)均超過監(jiān)控量測(cè)控制值的70%時(shí)，或雙控指標(biāo)之一超過監(jiān)控量測(cè)控制值的85%時(shí)。②橙色監(jiān)測(cè)預(yù)警：“雙控”指標(biāo)均超過監(jiān)控量測(cè)控制值的85%時(shí)，或雙控指標(biāo)之一超過監(jiān)控量測(cè)控制值時(shí)。③紅色監(jiān)測(cè)預(yù)警：“雙控”指標(biāo)均超過監(jiān)控量測(cè)控制值，或?qū)崪y(cè)變化速率出現(xiàn)急劇增長時(shí)。（5）監(jiān)測(cè)周期及頻率。①監(jiān)測(cè)周期自附屬結(jié)構(gòu)B號(hào)出入口土方開挖開始監(jiān)測(cè)，持續(xù)至各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)趨于穩(wěn)定或附屬結(jié)構(gòu)B號(hào)出入口上方回填土施工完成為止；②監(jiān)測(cè)周期及頻率為：當(dāng)H≤5m時(shí)，量測(cè)時(shí)間間隔為1次/2天；當(dāng)5m＜H≤10m時(shí)，量測(cè)時(shí)間間隔為1次/1天；當(dāng)10m＜H≤15m時(shí)，量測(cè)時(shí)間間隔為2次/1天（H為基坑開挖深度）。報(bào)警期監(jiān)測(cè)頻率提高到3次/1天，搶險(xiǎn)期監(jiān)測(cè)頻率提高到1次/2小時(shí)，并可根據(jù)實(shí)際情況提高監(jiān)測(cè)頻率；③土方開挖后可根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化情況調(diào)整監(jiān)測(cè)頻率，待施工完成數(shù)據(jù)穩(wěn)定后結(jié)束監(jiān)測(cè)。（6）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)預(yù)警。每天對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行綜合整理分析，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)生異常時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行復(fù)測(cè)，并追查原因；當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到控制值的70%時(shí)，須及時(shí)通知現(xiàn)場施工負(fù)責(zé)人，上報(bào)監(jiān)理、建設(shè)單位等相關(guān)單位，并提出預(yù)警。

4 應(yīng)用效果

對(duì)宿舍樓基礎(chǔ)及地表從豎、橫及斜三向進(jìn)行注漿加固，土體密實(shí)具有很好的均質(zhì)性和自立性。在附屬結(jié)構(gòu)B號(hào)出入口基坑開挖至附屬結(jié)構(gòu)施工完畢期間，宿舍樓地表水平位移、宿舍樓沉降、裂縫及傾斜等指標(biāo)符合施工技術(shù)規(guī)范的規(guī)定要求，宿舍樓沒有發(fā)生沉降、傾斜，宿舍樓沒有增加新裂縫數(shù)量，原有裂縫寬度、長度沒有發(fā)生明顯變化。附屬結(jié)構(gòu)B號(hào)出入口施工完畢后，我項(xiàng)目部重新委托有公估資質(zhì)、房屋鑒定資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)宿舍樓進(jìn)行現(xiàn)場查勘及安全性鑒定評(píng)級(jí)，該宿舍樓經(jīng)現(xiàn)場檢測(cè)安全性鑒定評(píng)級(jí)仍為CSU級(jí)。

5 結(jié)束語

城市軌道交通工程屬于國家民生基礎(chǔ)設(shè)施工程，其建設(shè)期間既要保證工程施工安全的同時(shí)又要保證不致使公共財(cái)產(chǎn)、國家和人民利益遭受重大損失。在城市軌道交通工程建設(shè)中，我們需要不斷地總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)、改進(jìn)施工工藝，以達(dá)到最優(yōu)安全控制技術(shù)措施，確保工程建設(shè)順利完成，縮短工程施工工期、減少工程施工成本的效果。