土体注浆加固控制建筑物不均匀沉降

□文/李超

土体注浆加固控制建筑物不均匀沉降

□文/李超

结合天津地铁某基坑近邻建筑物施工，采用土体注浆措施快速、有效地控制建筑物不均匀沉降并对建筑物沉降及裂缝加密监测频率。监测结果表明，建筑物沉降完全得到了控制，构件裂缝未有进一步发展，说明通过土体注浆延缓建筑物沉降的控制措施效果良好，为房屋的使用提供了安全保障。

深基坑；不均匀沉降；注浆；止沉

天津市属于典型软土地区，地质条件较差、地下水位较高，地铁车站基坑施工较深，基坑施工往往引起周边建筑物沉降、倾斜，地面、墙面开裂等事故。一般来说，少量或者均匀的沉降是允许的，而较大的不均匀沉降则会给工程带来非常严重的后果，会使承载力降低，结构破坏，同时影响建筑物的正常使用与安全，给居民带来不适感以及安全隐患。若沉降未得到有效控制，还有可能造成建筑物倾斜失稳，后果更加严重。

1　工程概况

天津地铁某车站一期基坑工程，基坑长75.05 m，标准段宽25.7 m，盾构井宽29.5 m，标准段基坑深27.5 m，盾构井处基坑深28.9 m，总土方量约5.63万m3，属超深基坑工程。基坑影响范围内的建筑物呈L型布置，为10、12层居民住宅楼，位于基坑标准段北侧，见图1。10层建筑物22 m×14 m，12层建筑物15 m×60 m，10层与12层建筑物间设结构性沉降缝，剪力墙框架结构，桩基础，基础深度不详，距离基坑最近16.8 m。

图1　平面图及建筑物沉降监测点布置

2　工程地质概况

根据勘察报告及区域性地下水资料，地下水类型主要为松散岩类孔隙水，可细分为潜水、第一层承压水、第二层承压水、第三层承压水。潜水含水层为粉质粘土1层、粉质粘土1层、砂质粉土⑥1t2层、粘质粉土1t3层、粘质粉土4层，本次勘察期间地下水埋深1.80～2.3 m，水位大沽标高0.28～1.50 m。第一承压水含水层为砂质粉土21层、粘质粉土22层、砂质粉土21层、粘质粉土22层、粉砂23层，水头标高-1.854～-1.941 m。第二承压水含水层为粉土21层、粉砂2t2层、砂质粉土4t2层、粘质粉土4t3层，水头大沽标高为-2.803～-2.911 m。第三层承压水含水层为砂质粉土21层、砂质粉土21层、粉砂23层，各含水层之间存在不同程度的水力联系。

3　支护结构设计

基坑围护结构采用1 200 mm厚，52、54 m深地下连续墙，地下连续墙截断第二层承压水。支撑形式采用5道钢筋混凝土支撑+1道钢换撑。基坑外侧地下连续墙缝处采用三重管双高压旋喷桩止水处理。标准段北侧及端头井处地下连续墙墙缝采用φ800 mm@ 500 mm密贴梅花型布置，标准段东侧及南侧地下连续墙墙缝采用φ800 mm@500 mm密贴一字型布置，加固深度为地面下10 m至坑底下3～7 m。水泥掺量为土体密度的30%，即540 kg/m3，加固指标＞1 MPa。

4　施工工况

工程自2015年5月15日进入土方开挖阶段，至11月1日底板主体结构施工完毕。

5月15日—6月5日进行第二层土方开挖及第2道支撑制作，基坑挖深1.1～7.7 m。

6月8日—7月2日进行第三层土方开挖及第3道支撑制作，基坑挖深7.7～13.9 m。

7月5日—7月26日进行第四层土方开挖及第4道支撑制作，西端头井挖深13.9～19.9 m，标准段挖深13.9～18.7 m。

8月3日—9月24日进行第五层土方开挖及支撑施工，西端头井挖深19.9～24.9 m，标准段挖深18.7～23.4 m。

9月22日—11月1日进行第六层土方开挖及垫层、主体结构底板施工。西端头井挖深24.9～28.9 m，标准段挖深23.4～27.5 m。

5　建筑物沉降及原因分析

进行第五层土方开挖，开挖至20 m深时，发现10层建筑物外跨消防通道的局部构件出现裂缝，见图2。经勘察：东西向为既有裂缝，裂缝宽度达16.44 mm且裂缝贵通，未发现配筋；西北至东南方向为新裂缝，裂缝宽度达6.00 mm。2015年8月8日，建筑物7#点沉降12.08 mm，9#点沉降17.48 mm，11#点沉降9.79 mm，13#点沉降7.13 mm，其不均匀沉降达到10.35 mm。而12层建筑物最大沉降8.33 mm，为14#点。各沉降量均在可控范围内。

图2　局部构件裂缝

经分析，既有裂缝为原10层与12层建筑物结构变形缝，斜裂缝为10层建筑物不均匀沉降差造成，两处裂缝对房屋结构安全无影响，但对居民使用产生影响。基坑开挖至第五层土方时，开挖深度超过建筑物桩基础的持力层，对建筑物影响较大，产生不均匀沉降。采取措施控制建筑物沉降并监测裂缝发展情况。

6　建筑物止沉加固措施

6.1注浆加固措施

为控制建筑物沉降发展，进一步控制裂缝发展，在基坑北侧与建筑物之间进行注浆填充，减小建筑物沉降速率。

在基坑北侧地下连续墙外侧设置两排袖阀管注浆孔，见图3。

图3　注浆孔布置剖面

其中第一排注浆孔距地下连续墙外侧0.8 m，为直埋袖阀管注浆，第二排成30°角斜插袖阀管注浆，两排注浆孔排距为0.4 m，孔位水平间距为1.2 m，呈梅花状布设。第一排注浆孔施工时，需避开地下连续墙接缝处双高压旋喷桩止水的位置，孔距根据现场实际情况，可做调整。

注浆材料为水泥单液浆，水泥采用强度等级42.5级普通硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比为1.1，每桶浆液的泥浆密度控制在1.512 kg/m3左右。

6.2注浆

注浆分直孔注浆和斜孔注浆。第一排直管注浆长度为底部管长的14 m，距离开挖面20 m；第二排斜管注浆长度为底部管长的5 m，距离开挖面20 m，压力控制在1 MPa左右。

注浆过程中主要通过听声音、看压力、看注浆量等方面来判断注浆的实施效果，听声音是否有异常、看压力是否过高、看注浆量是否达到设计的注入量。这个过程主要靠注浆操作员来控制，注浆中应密切注思注浆压力的变化并对每次的变化进行记录。每段注浆时，压力表应出现两次峰值，在注浆刚开始，出现第一次峰值，持续的时间很短；随后压力逐渐下降在一定范围内相对平稳，持续时间在一分钟左右，压力表出现第二次峰值，当出现第二次峰值后，将注浆内管上提进行下一段注浆。压力表出现第一次峰值是由于套壳料引起的，当套壳料被挤碎，这个峰值很快下降；随着浆液的注入，地层中间的空隙被填充，注浆压力也逐渐增大，达到第二次峰值。

保持注浆压力0.8～1.5 MPa，注入量＜1～2 L/min并稳压20 min，即可结束注浆。在注浆过程中，应观察相邻注浆孔的返水、排水、冒浆情况，若周围有浆液冒出，说明注浆效果好。做注浆记录，包括注浆压力、注浆量、水泥用量等。

7　沉降观测及效果分析

图4和图5为基坑土方开挖期间建筑物沉降变化曲线。

图4　1O层建筑物沉降时程曲线

图5　12层建筑物沉降时程曲线

由图4和图5可见，建筑物沉降随基坑土体开挖而不断增大。第二、三、四层土方开挖过程中建筑物沉降较稳定，当基坑进行第五层土方开挖时，9#点沉降速率明显加大，造成10层建筑物产生不均匀沉降。

8月10日在基坑北侧开始注浆后，沉降速率减缓，沉降得到有效控制。随着土方的继续开挖，土体注浆同步进行，建筑物沉降未继续扩展，沉降曲线趋于平稳，说明此次注浆止沉措施是合理有效的。而基坑开挖期间12层建筑物沉降最大值在15 mm以内，差异沉降小，建筑物稳定。

8　结论

采用注浆加固措施快速、有效地填充了由于基坑开挖造成的地层损失，减缓了建筑物沉降，同时，对建筑物沉降及裂缝加密监测频率。监测结果表明，建筑物沉降完全得到了控制，构件裂缝未有进一步发展。表明通过土体注浆延缓建筑物沉降的控制措施效果良好，为房屋的使用提供了安全保障。

［1］ 邓绍超，肖玉明，唐光暹. 联合加固法处理软土地基建筑物的不均匀沉降［J］.建筑施工，2015，（6）：677-679.

［2］ 刘智成，杨德春，王世君.软土地铁深基坑底加固设计对附近敏感建筑物沉降影响分析［J］.现代隧道技术，2010，47（3）：39-45.

［3］李钊，陈倩男，杜伟嘉. 建筑物沉降及加固分析［J］.黑龙江科技信息，2015，（26）：268-269..

［4］滕桃居，刘道永. 压力注浆加固地基实例分析［J］.工程力学，2001，（S2）：590-593.

［5］翟渊博，赵伟，黄香山.不均匀沉降对高层建筑的危害分析及治理研究［J］.陕西建筑，2007，（11）：39-41.

TU433

C

1OO8-3197（2O16）O1-51-O2

2O16-O1-28

李超/男，1983年出生，工程师，天津市地下铁道集团有限公司，从事天津地铁建设项目的技术营理和工程营理工作。

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