紧邻高层建筑地铁深基坑基底注浆加固措施研究

张恒文 赵子寅

北京城建设计发展集团股份有限公司（100000）

0 前言

随着城市轨道交通的发展，明挖法是最基本、最常用的施工方法[1]。当明挖基坑紧邻高层建筑物且基底地层为结构松散、孔隙大、髙渗透性的圆砾层时，会引起较大的地表隆降和建筑物变形，如何保证施工过程中基坑和建筑物安全成为亟需解决的难题。

目前，李卓峰[2]等结合现场监测数据研究了坑底加固控制地铁基坑开挖引起土体位移规律；朱志祥[3]等研究了水泥土搅拌注浆工艺在软土地基深基坑中的施工效果。技术人员对软土地基研究较多，对富水圆砾地层研究较少。实际施工过程中卵石地层注浆孔间距的取值多依据工程经验而定。因此，有必要对富水圆砾地层注浆加固措施进行探讨，确定合理的注浆加固参数。

1 工程概况

某地铁车站,基坑开挖埋深度17.8~18.8 m，基坑总长217.0 m，标准段基坑总宽20.7 m，主体围护结构采用800 mm厚地下连续墙加钢筋混凝土内支撑支护形式。地连墙高度约29.6 m，其中上部22.6 m钢筋混凝土连续墙，下部7 m素混凝土连续墙。土层从上往下依次为淤泥质土、粉质黏土、细砂、圆砾及卵石。基坑底位于圆砾和卵石上，地下水位在地面以下0.73～5.28 m。标准段围护结构剖面图如图1所示。基坑北侧紧邻高层建筑物，为地下一层地下室＋地面2层商铺+16层居民楼，框架结构，基础类型为桩基。基坑与邻近高层建筑最小净距为13 m，平面图如图2所示。

图1 标准段围护结构剖面图（单位:m）

图2 地铁基坑与紧邻建筑图位置关系图（单位:m）

2 圆砾地层基底加固措施探讨

根据围护结构剖面图，车站基坑底位于圆砾层上，地连墙墙底未插入不透水层。卵石层厚约16 m，厚度较大，平均粒径49 mm，渗透系数达45 m/d，透水性强。基坑深度大，地下水位较高，水头大。基坑北侧建筑物桩基为摩擦桩，桩基位于结构力学性能较差的松散圆砾地层，基坑坑底隆起及地连墙水平位移极易引起地层较大变形，建筑物不均匀沉降控制难度大，需要采取基坑基底加固措施。

鉴于高压旋喷桩和深层搅拌桩受围护结构限制存在加固盲区，加固效果欠佳。为了弥补地连墙插入深度不足，提高圆砾和卵石地层的强度，减少围护结构位移，保护基坑周边建筑物，防止坑底土体隆起，保证施工质量，可选用袖阀管注浆，因为袖阀管注浆深度大，可多点、定量、均衡地注浆，注浆体在地层中分布均匀。本工程选择7 m厚φ76袖阀管注浆，基底注浆采用单浆液，紧邻建筑物的2排孔注浆时采用添加水泥质量10%的水玻璃双液浆，以增强止水效果，防止跑浆。注浆孔采用梅花形布置，注浆压力 0.8~2.0 MPa，水灰比 W∶C=1∶1。

3 袖阀管注浆孔间距优化

研究表明，注浆孔间距是衡量孔间加固土体密实程度的关键指标[4]。注浆孔间距以1.0~2.0 m居多，但针对富水圆砾地层，注浆孔间距需进行特殊研究。采用FLAC3D建立三维计算模型，探讨不同注浆孔间距下基坑临近建筑物的最大沉降，得到合理的袖阀管注浆孔间距。

3.1 计算模型

基坑模型尺寸400 m×280 m×70 m，共计划分网格246 780个。模型底端采取固定端约束，模型周边四个面均采取滑动端法向约束。采用beam单元模拟混凝土支撑和钢支撑，采用实体单元模拟地连墙。基坑北侧高层建筑物桩基以桩单元模拟，承台和上部建筑物采用实体单元模拟。计算模型如图3所示。

图3 计算模型

3.2 合理注浆孔间距

由图4可知，随着袖阀管注浆孔间距逐渐增大，周边建筑物沉降呈线性增加，表明注浆加固效果越差。当注浆孔间距超过1.8 m时，周边建筑物沉降超过了20 mm警戒值，因此注浆孔间距不宜超过1.8 m。注浆孔间距小时，经济性较差。综合考虑安全性和经济性，富水圆砾地层袖阀管注浆间距宜为1.8 m。

图4 不同注浆孔距下建筑物沉降曲线

4 结语

基于富水圆砾地层结构松散、孔隙大、髙渗透性特点，建议采用袖阀管，注浆对基底进行封堵加固。

采用FLAC3D三维数值模拟，以周边高层建筑物沉降预警值为判定指标，综合考虑安全性和经济性，得出富水圆砾地层袖阀管注浆间距宜为1.8 m。