房屋基础及地表三向交叉注浆加固施工技术

2020-02-28刘文胜刘潇璐

绿色环保建材 2020年8期

刘文胜曾锐刘潇璐

中建五局土木工程有限公司

1 引言

房屋地基传统加固方法为在房屋旁边施工浆砌片石或片石混凝土挡土墙、墙背回填土；而浆砌片石或片石混凝土挡土墙，不能抵挡因附属结构基坑往下开挖而不断产生单向侧压力，导致房屋基础沉降和地表发生开裂。尤其是在城市轨道交通工程建设中，既要保证工程施工安全又要防止房屋基础沉降和地表发生开裂，采取何种安全控制技术措施，需值得我们做进一步的深入研究。

2 工程概况

降桥站是南宁市轨道交通5号线一期工程从南到北的第16个站，位于昆仑大道与降桥路交叉口，为地下三层双柱三跨矩形框架岛式车站，车站总长156.2m，呈东西走向。共设3个出入口（1号出入口为1a、1b），2组风亭和1组冷却塔。车站附属围护结构为灌注桩+内支撑，采用明挖法施工；车站附属结构位于学校宿舍楼西北角8m和学校山坡悬坎壁旁。由于学校宿舍楼基础为砖砌体基础，坐落于泥岩之上，在车站附属结构基坑开挖时，势必会对学校宿舍楼造成一定程度的影响，为了防止学校宿舍楼基础沉降和地表发生开裂，需要对学校宿舍楼基础及地表进行注浆加固、沉降变形控制，以提高房屋基础及地表土体整体承载能力。

3 施工方法

3.1 施工工艺流程

施工准备→围护桩施工及桩身完整性检测→围护结构冠梁及挡墙施工→房屋基础及地表三向交叉注浆加固施工→监控量测→结束。

3.2 施工操作要点

3.2.1 施工准备

车站附属结构工程施工前，须完成学校宿舍楼周边地下管线探明和宿舍楼结构查勘及安全性鉴定工作。（1）地下管线探明。施工前，须对学校宿舍楼加固区域内地下雨水管、污水管、燃气管、给水管及电力管线进行详细调查，采取相应的保护措施确保管线安全。（2）宿舍楼结构查勘及安全性鉴定。施工前，须对学校宿舍楼的现有裂缝、安全性，委托有公估资质、房屋鉴定资质的检测机构进行现场查勘和安全性鉴定评级，并保存好被检标的物现状证据影像资料和检测报告。经现场查勘标的物出现批灰和腻子层局部有脱落、渗漏等现象，宿舍楼安全性鉴定评级为CSU级。

3.2.2 围护桩施工及桩身完整性检测

（1）围护桩施工。待附属结构B号出入口施工范围内地下管线探明清楚后，在施工图设计位置处放样和施工围护桩。围护桩为Φ1000@1200mm或Φ1200@1500mm的永久性结构钻孔桩，其混凝土为C35水下混凝土，每m3混凝土材料用量为水泥：粉煤灰：混合砂（其掺配比例为卵石：碎石=1：1）：碎石（5mm～31.5mm）：水：减水剂=295：75：915：950：160：7.4（单位用量为kg），该混凝土配合比中水胶比为0.43，坍落度初始值为200mm、1h经时变化量为25mm，28天抗压强度为46.4MPa，符合设计和施工要求。（2）桩身完整性检测。当围护桩混凝土强度达到设计强度70%且不低于15MPa时，委托有桩基检测资质的检测机构，对围护桩采用低应变动测法且按检测数量不少于总桩数数量20%且不少于10根的频率进行桩身完整性检测。经现场检测该围护桩桩身完整性均为Ⅰ类桩，符合设计和施工技术规范要求。

3.2.3 围护结构冠梁及挡墙施工

在学校宿舍楼地段且桩身完整性合格的围护桩顶面上，施作尺寸为1000mm×500mm/1200mm×500mm的永久性结构冠梁；当冠梁混凝土强度达到5MPa时，在其顶面施作永久性混凝土挡墙，挡墙顶面高出学校宿舍楼地面300mm。在冠梁底面向下6.0m位置处施作第一道混凝土支撑腰梁（兼附属结构B号出入口顶板压顶梁）、附属结构B号出入口第一道混凝土支撑梁，再往下3.0m或6.0m位置处施作附属结构B号出入口第二道钢支撑或混凝土支撑梁、第二道混凝土腰梁，钢支撑采用Φ609mm t=16。冠梁采用C35混凝土，挡墙采用C30混凝土，第一道支撑腰梁和混凝土支撑梁采用C35混凝土，第二道支撑腰梁和混凝土支撑梁采用C30混凝土。

3.2.4 房屋基础及地表三向交叉注浆加固施工

注浆加固前，须探明宿舍楼加固区域内管线是否有破损，并采取有效措施防止在注浆过程对管线造成塞孔等影响；注浆加固时，须严格控制注浆控制压力值和加强监控量测，发现问题及时处理，确保学校宿舍楼及其加固区域内地下管线的正常使用及施工安全。

3.2.4.1房屋基础袖阀管斜向注浆施工

（1）由于学校宿舍楼建于20世纪70年代，为四层砖混结构建筑，基础为砖砌体基础，其西北角距离附属结构B号出入口围护桩净距约为8.0m。在宿舍楼西北侧和北侧长度为17.0m且距离宿舍楼外侧2.0m～2.8m范围内错开布置两排间距1.0m×0.8m袖阀管注浆孔。在靠近宿舍楼前排袖阀管注浆孔位置处，使用钻孔机朝宿舍楼斜向下45°角度与宿舍楼基础底边外侧角点相切钻出深度为5.0mΦ53mm圆孔，同理在第二排袖阀管注浆孔位置处使用钻孔机朝宿舍楼斜向下45°角度且与前排袖阀管注浆孔位保持0.8m间距平行钻出深度为5.0mΦ53mm圆孔。

（2）将管壁布设有梅花状溢浆孔的袖阀管插入注浆点圆孔中，使袖阀管处于圆孔中间位置，其尾端外露出地面200mm。袖阀管采用Φ48mm、壁厚3.3mm（PVC材质），在其前端和中部位置外周壁分别安装上内径48mm固定架，距袖阀管后端1.0m内不开孔作为止浆端，剩余部分按200mm～300mm梅花形布设梅花状Φ6mm溢浆孔。注浆材料采用水泥-水玻璃双浆液，注浆方式采用袖阀管分段后退式、分段布距为500mm，注浆压力控制在0.5MPa～0.8MPa，注浆速度控制在10L/min～50L/min，注浆压力逐步提升，达到注浆终压后稳压10min，在袖阀管尾端采用M30水泥砂浆封堵袖阀管。

（3）单孔注浆结束标准，是以定压为主、定量为辅相结合的方式进行控制。注浆过程中，压力逐渐上升、流量逐渐下降，当注浆压力达到设计注浆压力时即可上提注浆芯管，进入下一段注浆或结束注浆；当注浆量达到设计注浆量时即可上提注浆芯管，进入下一段注浆。

（4）整体范围注浆结束标准。当所有的注浆孔均达到单孔注浆结束标准、无漏注浆现象；按照总注浆孔的2%～5%的频率抽取注浆孔进行注浆饱满度现场检测。

3.2.4.2地表袖阀管竖向注浆施工

（1）网格注浆点设置。在附属结构B号出入口围护桩至学校宿舍楼范围内，使用石灰分别画出从每根围护桩桩心位置至学校宿舍楼外侧的注浆横线，相邻横线间距为围护桩相邻间距；同理使用石灰分别画出从围护桩为起点直至学校宿舍楼外侧的注浆纵线，相邻纵线间距为0.8m，纵线、横线交叉点即为网格注浆点。（2）注浆点竖向注浆施工。在所有网格注浆点位置处，分别使用钻孔机垂直向下钻出深度为5.0mΦ53mm圆孔，将管壁布设有梅花状溢浆孔的袖阀管插入注浆点圆孔中，使袖阀管处于圆孔中间位置，其尾端外露出地面200mm。袖阀管采用Φ48mm、壁厚3.3mm（PVC材质），在其前端和中部位置外周壁分别安装上内径48mm固定架，距袖阀管后端1.0m内不开孔作为止浆端，剩余部分按200mm～300mm梅花形布设梅花状Φ6mm溢浆孔。注浆材料、注浆方式、注浆参数、单孔或整体范围注浆结束标准，按房屋基础斜向注浆要求进行施工，在袖阀管尾端采用M30水泥砂浆封堵袖阀管。（3）路面硬化施工。当地表注浆施工完毕，按要求埋设地表土体深层水平位移监测点，待袖阀管中水泥砂浆强度满足设计要求后，切割外露多余的房屋基础和地表袖阀管，在附属结构B号出入口围护桩至学校宿舍楼范围内进行厚度200mmC25混凝土路面硬化施工，混凝土全部覆盖袖阀管。

3.2.4.3围护桩桩间袖阀管横向注浆施工

（1）围护桩桩间袖阀管横向注浆施工。待附属结构B号出入口围护结构冠梁及挡墙混凝土强度达到设计强度要求后，即可开挖冠梁至第一道混凝土支撑腰梁（兼附属结构B号出入口顶板压顶梁）6.0m范围的土石方，开挖采用机械分层开挖方式，每层开挖深度为1.0m，共分6层进行开挖。每开挖完一层土石方后立即对围护桩外侧破除100mm至混凝土界面，在相邻围护桩间自上而下按0.8m间距，分别使用钻孔机垂直于围护桩钻出深度为5.0m的Φ53mm圆孔；将管壁布设有梅花状溢浆孔的袖阀管插入注浆点圆孔中，使袖阀管处于圆孔中间位置，其尾端外露出地面200mm。袖阀管采用Φ48mm、壁厚3.3mm（PVC材质），在其前端和中部位置外周壁分别安装上内径48mm固定架，距袖阀管后端1.0m内不开孔作为止浆端，剩余部分按200mm～300mm梅花形布设梅花状Φ6mm溢浆孔。注浆材料、注浆方式、注浆参数、单孔或整体范围注浆结束标准，按房屋基础斜向注浆要求进行施工，在袖阀管尾端采用M30水泥砂浆封堵袖阀管。（2）待袖阀管中水泥砂浆强度满足设计要求后，切割外露多余的桩间袖阀管，立即对围护桩及桩间进行厚度不少于100mm的C20喷射混凝土施工，喷射混凝土全部覆盖袖阀管。

3.2.4.4注浆材料及配比

注浆材料采用普通水泥浆、水玻璃和抗分散剂型外加剂的复合型浆液，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，水玻璃采用模数为2.4～2.8、浓度为30～45Be；复合型浆液配比：水灰比为（0.6～1.0）：1，体积比为1：（0.1～0.3）。

3.2.5 监控量测

学校宿舍楼由于距离附属结构B号出入口基坑较近且建设年代较长、基础较浅，在基坑开挖时容易出现不均匀沉降、倾斜及裂缝等情况。在附属结构B号出入口施工期间，对宿舍楼进行沉降、裂缝及倾斜监测，对地表进行土体深层水平位移监测。

（1）监测点布设。在宿舍楼四角、沿外墙每15.0m处或每隔3根柱基上，且每边不少于3点布设沉降监测点；在宿舍楼底部4角或最外轮廓布设倾斜监测点；在宿舍楼有裂缝的两侧布设两个标志点；在距离宿舍楼外侧3.0m和距离附属结构B号出入口围护桩2.0m位置处地面，分别布设不少于2点土体深层水平位移监测点。（2）监测点埋设方法。沉降和倾斜监测点埋设方法：先在宿舍楼基础或墙上钻孔，然后将预埋件放入孔内，孔与监测点四周空隙使用水泥砂浆填实，并在预埋件上涂上防腐剂，监测点布设在宿舍楼角点上，埋设高度须方便观测，同时监测点须采取保护措施，做好明显标志，并进行编号，避免在施工和使用期间受到破坏；裂缝标志点布设方法采用划平行线或贴金属标志；土体深层水平位移监测点布设方法采用钻孔方式，将钻孔钻至基坑深度的1.5倍深度位置，将测斜管放入孔中，在测斜管中倒入清水避免浮起，将测斜管下入底部后在周围回填细沙将其密实。（3）监测方法。采用天宝DiNi03电子水准仪配合因瓦条码水准尺进行沉降监测；采用差异沉降法进行倾斜监测；采用千分尺或游标卡尺对裂缝进行裂缝监测；采用徕卡TS30全站仪使用坐标法进行土体深层水平位移监测。（4）预警值和控制值。根据设计单位提出的监控量测控制指标，将施工过程中监测点的预警状态按严重程度由小到大分为三级：黄色监测预警、橙色监测预警和红色监测预警。建筑物沉降控制值±10mm，单日变形量控制值±2mm；建筑物倾斜控制值2/1000，单日变形量控制值大于1/1000；土体深层水平位移控制值±15mm；单日变形量控制值±3mm。①黄色监测预警：“双控”指标均超过监控量测控制值的70%时，或双控指标之一超过监控量测控制值的85%时。②橙色监测预警：“双控”指标均超过监控量测控制值的85%时，或双控指标之一超过监控量测控制值时。③红色监测预警：“双控”指标均超过监控量测控制值，或实测变化速率出现急剧增长时。（5）监测周期及频率。①监测周期自附属结构B号出入口土方开挖开始监测，持续至各项监测指标趋于稳定或附属结构B号出入口上方回填土施工完成为止；②监测周期及频率为：当H≤5m时，量测时间间隔为1次/2天；当5m＜H≤10m时，量测时间间隔为1次/1天；当10m＜H≤15m时，量测时间间隔为2次/1天（H为基坑开挖深度）。报警期监测频率提高到3次/1天，抢险期监测频率提高到1次/2小时，并可根据实际情况提高监测频率；③土方开挖后可根据监测数据变化情况调整监测频率，待施工完成数据稳定后结束监测。（6）监测数据及时预警。每天对监测数据及时进行综合整理分析，当监测数据发生异常时，应立即进行复测，并追查原因；当监测数据达到控制值的70%时，须及时通知现场施工负责人，上报监理、建设单位等相关单位，并提出预警。

4 应用效果

对宿舍楼基础及地表从竖、横及斜三向进行注浆加固，土体密实具有很好的均质性和自立性。在附属结构B号出入口基坑开挖至附属结构施工完毕期间，宿舍楼地表水平位移、宿舍楼沉降、裂缝及倾斜等指标符合施工技术规范的规定要求，宿舍楼没有发生沉降、倾斜，宿舍楼没有增加新裂缝数量，原有裂缝宽度、长度没有发生明显变化。附属结构B号出入口施工完毕后，我项目部重新委托有公估资质、房屋鉴定资质的检测机构对宿舍楼进行现场查勘及安全性鉴定评级，该宿舍楼经现场检测安全性鉴定评级仍为CSU级。