压密注浆在基坑围护帷幕止水的应用的案例

程彬

摘要：在基坑临近河道和浅部有较厚填土临近已有建筑物，需要防止浅部潜水的侧向渗流以及河水渗流倒灌采取有效的止水措施。尤其在城区浅部存在较深厚的杂填土时，常规的水泥土搅拌桩施工困难，采用压密注浆加固土体形成帷幕止水，施工方便，效果良好。

关键词： 古城区基坑开挖；浅部地层；砖瓦碎石填土；压密注浆帷幕止水

引言

在基坑临近河道和浅部有较厚填土临近已有建筑物，需要防止浅部潜水的侧向渗流以及河水渗流倒灌采取有效的止水措施。尤其在城区浅部存在较深厚的杂填土时，常规的水泥土搅拌桩施工困难，采用压密注浆加固土体形成帷幕止水，施工方便，效果良好。

根据地质勘察资料显示，在苏州城区普遍分布有3.00米到5.00米的砖瓦碎石的填土层，其下为可塑的粘土层，为不透水层。古城区的建筑，一般不得超过5层，多为3～4层，下设一层地下室，开挖深度一般在5.0m，坑底抗渗流稳定，通常需要考虑基坑开挖后浅部潜水流失造成周边环境的影响。因此考虑其填土的特性和当今的地基加固技术，对其填土采用压密注浆加固处理作为帷幕止水浮现于我们眼前。

1、工程概述

由苏州市平江历史街区保护整治有限责任公司投资拟建的平江历史街区大儒巷停车场工程位于苏州市平江路西、大儒巷北侧。

本工程地下一层，地上三层，建筑高度9.4m，框架结构；总建筑面积6986㎡；其中地下建筑面积2000㎡。本工程设计±0.000相当于黄海高程3.500m（国家85高程）；场地自然地面标高3.30m。

底板顶标高为-3.550m，底板厚400mm，垫层厚100mm，基底标高-4.05m；基础地梁基底标高-4.40m，考虑坑内排水沟加深300㎜，基底标高-4.70m。集水井部分基底标高为-5.00m。基坑实际开挖深度为自然地面以下4.20m；集水坑段5.00m。

2、地质资料

根据岩土工程勘察资料，该场地土层分布如下；

①1杂填土：杂色，物质构成不均，主要由碎石垫层组成，夹有少量粘性土和砂性土。该土层层厚约1.00～1.80m。

①2素填土：灰～灰黄色，软塑，以粘性土为主,夹少量有机质，土质不均。层厚约1.00～1.70m，层顶标高-0.05～1.64m。

①3淤泥质填土：灰～灰黑色，流塑，含少量瓦砾、碎砖石、腐植物,分布在暗浜，土质不均。层厚约1.00～2.80m，层顶标高-0.05～1.64m。

②粘土：黄褐色,可塑,土质较均匀,切面光滑,干强度、韧性中等 ,中压缩性。层厚0.80～2.50m，层顶标高-1.00～1.21m。

③粉质粘土：灰黄色，可塑,下部夹薄层粉土，无光泽反应,摇震反应迅速,低干强度,低韧性,中压缩性,含少量云母碎屑,局部粘粒含量较高,并见灰色软粘性土薄层及团块,全场地分布。层厚0.90～2.30m，层顶标高-2.14～-1.29m。

④粉质粘土夹粉土：灰黄色,流塑，夹薄层粉土，层理发育，粉粒多，低干强度,低韧性,中压缩性。层厚1.30～3.00m，层顶标高-3.84～-2.81m。

⑤粉土夹粉质粘土：灰黄色、中密，很湿，夹粉质粘土薄层，切面光滑,干强度、韧性中等 ,中压缩性。层厚6.80～7.90m，层顶标高-7.83～-6.59m。

注：以上标高以地质勘察引测基准点为准。

基坑设计参数一览表

土层代号及名称 重度

γ 固结快剪

（峰值） 渗透系数

KN/m3 C(kPa) Ø(0) （cm/s）

①1杂填土 18.0 10.0 15.0 （1.0E-04）

①2素填土 18.0 15.0 10.0 1.00E-05

①3淤泥质填土 17.8 10.0 6.0 6.00E-07

②粘土 19.6 48.6 12.6 3.50E-07

③粉质粘土 19.4 42.8 3.3 3.50E-06

④粉质粘土夹粉土 18.9 15.0 21.5 4.50E-05

3、地基加固方案分析：

该场地地下水主要为浅部孔隙潜水及下部微承压水。潜水主要存于地层上部①填土层中，透水性及富水性较差，稳定水位埋深为0.80m～1.20m，稳定水位的标高为1.70m。潜水主要以大气降水、地面渗透补给为主，通过自然蒸发与侧向径流排泄。

微承压水赋存于⑤粉土层中，其透水性及富水性较好。稳定水位埋深约为1.50～1.60m，稳定水位的标高为1.30m (黄海高程)。

微承压水赋存于⑤粉土层中，其透水性及富水性较好。稳定水位埋深约为1.40～1.80m，稳定水位的标高为1.30m (黄海高程)，其顶板埋深8.00～9.80m。基坑开挖深度3.90m(集水坑4.50 m)；隔水层厚4.00～5.50m；根据《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002）附录W基底抗渗流稳定性公式：

rm(t+Δt)≥1.1Pw (W.0.1)

(19.4×2.00+18.9*2.0)/(5.0×10.0)=1.53>1.1

根据上述理论验算，基底抗渗流稳定；

基坑降排水方法如下：

1）地表水：基坑四周支护范围内的地表进行修整，构筑排水堤，防止地表降水流向基坑。

2）坡面排水：在支护面层背部插入长0.5m，直径50mm的水平排水管，排水管里端梅花形打眼外裹尼龙网，外端伸出面层，间距2.0×1.5m，以便将喷混凝土面层后的积水排出。减小面层压力。

3）基坑内排水：采用基坑底布置明沟即在基坑底四周紧靠坑壁设置深明沟加集水坑，将水浅层水和坑底明沟底以上土层的水渗入明沟并导入集水坑，用水泵将积水排出坑外（由土建总包方设置施工）。

4）孔隙潜水：由于本基坑周边为古建筑和纵多市政管线，地下水的流失，水位漏斗一旦形成，在漏斗区内地面将不均匀沉降，可能对周边建筑和管线产生不良作用，甚至破坏。因此需要重点控制地下水水位变化，尽可能维持地下水的原始状态；对浅部孔隙潜水的控制，采用压密注浆形成一道帷幕止水；

4、压密注浆止水帷幕的设计

本场地地质条件较差，填土厚，而场地浅部土质，为结构松散的杂填土、填土， 地下水的流失，水位漏斗一旦形成，在漏斗区内地面将不均匀沉降，可能对周边建筑和管线产生不良作用，甚至破坏。因此需要重点控制地下水水位变化，尽可能维持地下水的原始状态；对浅部孔隙潜水的控制，采用压密注浆形成一道帷幕止水；同时提高土体的强度和自稳能力，提高基坑的整体稳定性。

4.1注浆孔的布置

沿基坑顶边界线向外0.5m布设注浆孔，设注浆孔三排，排间距0.80m，孔间距0.80m，注浆孔呈梅花形布设，以进入粘土0.50m为原则，注浆深度5.00m。

压密注浆施工时采用水泥，浆液必须搅拌均匀，水灰比0.6。要求注浆水泥量控制在100kg/m3，注浆压力0.2～0.3MPa，认真做好注浆记录。考虑地面为水泥道路，成孔时需要凿穿水泥道路面。（见注浆孔布设平面图）

4.2技术分析及措施

4.2.1注浆原理

土层加固改良后，浆液呈脉状充填于四周土层裂隙中，浆液扩散半径一般为0.4～0.8m。施工时采用分层注浆，提高注浆效果，控制好注浆压力、浆量，增加加固体半径，注浆孔按间距0.80m网格状布设，将加固体连成一片，提高加固体承载力。并且有效的减少土体的固结的孔隙，达到减少土层渗透系数，可以有效的提高土层的密实度。

4.2.2施工工艺

由于场地周边环境复杂，大量注浆可能对周边的建筑和路面造成隆起等不利影响，因此采用先外侧封闭注浆，后中间的施工顺序。

即先施工外侧两排注浆孔，形成一个相对封闭注浆围幕。再施工内侧注浆孔。在施工时采用间隔跳注，分批次对其进行注浆。

针对本工程场地土层工程地质条件，根据(JGJ79－2002)规范制定注浆施工工艺流程如下：

4.2.3注浆要求

1）压密注浆施工时采用水泥，浆液必须搅拌均匀，水灰比0.6。

2）要求注浆量控制在80kg/m3，注浆压力0.2～0.4MPa，认真做好注浆记录。控制注浆压力，第一次（外围段）注浆压力≤0.2 MPa。第二次注浆孔，注浆压力0.2～0.4 Mpa，加大压力克服粘土的抗拉强度，迫使原状土张开裂隙实行劈裂灌浆，改善其物理力学性能提高其内聚力。

3）单孔注浆停止条件（满足以下任意一条均可）：（1）达到设计用浆量80kg/m3；（2）水泥浆冒出地表；（3）注浆压力大于0.4Mpa稳定3分钟以上。

4）根据压密注浆规范结合本工程实际情况，采用跳注法，间隔作业，先制孔，后成孔，再注浆，先外围，后内部。

5）认真做好注浆记录。

5、压密注浆帷幕止水效果

根据随后基坑施工，土方开挖，对基坑外地下水水监测，地下水位变幅在0.5m内；对基坑坑壁观测，坡面干燥，无渗漏迹象，止水效果良好。

6、结语

对于浅部明水、孔隙潜水的防渗漏，采用压密注浆处理措施，经济合理，施工方便。根据我公司在苏州城区多个项目的应用，如苏州邓蔚路1号交易中心基坑帷幕止水、阊胥路商业大厦基坑帷幕止水等数个项目的实施，均取得良好的止水效果，笔者认为压密注浆在基坑围护帷幕止水中的应用值得推广。

参考文献：

[1]基坑工程书册（第二版） 2009

[2]工程地质手册（第四版）.中国建筑工业出版社，2007

[3]邹金锋.劈裂注浆机理分析及应用研究 2004

[4]巨建勋.压密注浆加固机理研究 D .长沙 中南大学土木建筑学院 2006。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。