劉 洋

中建三局集團(tuán)有限公司(滬)

控制深基坑變形的坑內(nèi)加固技術(shù)研究

劉 洋

中建三局集團(tuán)有限公司(滬)

在本文中，深基坑工程實(shí)踐、控制深基坑的時(shí)空效應(yīng)、基坑加固技術(shù)、基坑開(kāi)挖變形及設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)計(jì)原理工藝類(lèi)型、施工參數(shù)的選擇原則進(jìn)行了分析和總結(jié)，在此基礎(chǔ)上結(jié)合工程實(shí)踐，在基坑加固技術(shù)的時(shí)空效應(yīng)方法是解決深基坑的城市環(huán)境巖土工程問(wèn)題的變形控制的有效方法。

深基坑；坑加固；時(shí)間和空間效應(yīng)；變形控制

過(guò)去十年來(lái)，隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市更新改造建設(shè)中遇到的大量的深基坑，基坑周?chē)鞣N地下管線和鄰近建筑物、商業(yè)中心、交通道路、地鐵、高架設(shè)施，深基坑施工場(chǎng)地狹小，施工周期短、土方大開(kāi)挖，施工條件復(fù)雜困難；特別是在軟土地區(qū)飽和軟土，由于其孔隙比大、壓縮性大、抗剪強(qiáng)度低、靈敏度高、軟塑或流塑性等特點(diǎn)。因此，安全穩(wěn)定至關(guān)重要，必須采取有效措施控制軟土深基坑開(kāi)挖過(guò)程中引起的的沉降變形在基坑土體開(kāi)挖卸荷在允許范圍內(nèi)，避免由于過(guò)度變形導(dǎo)致周邊設(shè)施，沉降裂縫和損傷。軟土地區(qū)深基坑的變形控制已成為一個(gè)非常迫切和重要的課題，需要在理論和實(shí)踐上進(jìn)行深入的研究。對(duì)這一課題的認(rèn)識(shí)和深入研究是工程分析和環(huán)境問(wèn)題的基礎(chǔ)，也是城市環(huán)境巖土工程研究的一個(gè)重要方面。

1 深基坑鋼筋控制變形的設(shè)計(jì)原則

對(duì)于緊鄰城市中心區(qū)、地鐵、高架周邊設(shè)施的深基坑防護(hù)施工，我們需要采取措施來(lái)控制深基坑變形。變形是基坑開(kāi)挖卸荷的必然結(jié)果，但我們可以采取措施控制基坑變形的大小，從而滿(mǎn)足了對(duì)周邊設(shè)施的保護(hù)要求。軟土深基坑卸載變形是影響工程地質(zhì)、設(shè)計(jì)和施工的一個(gè)重要因素。基坑卸荷變形雖然是固有且不可避免的，但我們可以采用變形控制技術(shù)來(lái)控制和減少其變形?；幼冃慰刂萍夹g(shù)包括變形控制設(shè)計(jì)和變形控制的一系列技術(shù)施工。影響深基坑變形的主要因素如下：地基的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件；深度、尺寸和基坑幾何形狀；圍護(hù)結(jié)構(gòu)剛度和深度、支護(hù)結(jié)構(gòu)的密封性能；基坑加固形式和過(guò)程；垂直式支撐系統(tǒng)，支撐布置間距和系統(tǒng)的剛度；鋼支撐，如鋼支架預(yù)壓和使用復(fù)雜的負(fù)載控制；開(kāi)挖步驟，每一步開(kāi)挖體積和相對(duì)時(shí)間和支持曝光時(shí)間控制和時(shí)間控制；基坑墊層和底板澆筑；開(kāi)挖和反常量施工方案、基坑開(kāi)挖和支撐條件建設(shè)置換；過(guò)載時(shí)，基坑開(kāi)挖及降水氣候等的影響。對(duì)這些因素的分析，由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度(厚度)的施工工藝、設(shè)備的限制和穿透深度(D/ H＞1.5)減少變形的效果較小且不經(jīng)濟(jì)；如果增加太多的支撐，會(huì)導(dǎo)致支撐豎向間距太小(H＜3M)影響挖掘作業(yè)。因此，除了減少周邊配套有限的布局調(diào)整的變形控制，結(jié)合基坑加固技術(shù)開(kāi)挖的時(shí)空效應(yīng)法是一種有效且必要控制深基坑變形的措施。

2 基坑加固的過(guò)程和形式

基坑加固技術(shù)是基坑支護(hù)中的一些技術(shù)的基礎(chǔ)加固技術(shù)。在軟土地基加固處理過(guò)程中，主要有兩種類(lèi)型的降水固結(jié)和雙液注漿、深層攪拌和高壓噴射注漿。

2.1 降水加固

從國(guó)內(nèi)外降水的發(fā)展來(lái)看，最初是為了施工方便，后來(lái)發(fā)展到鞏固基礎(chǔ)，提高承載能力，土的強(qiáng)度降低導(dǎo)致土體隆起，基坑變形控制。

2.2 注漿加固

注漿法加固地基的長(zhǎng)期存在，傳統(tǒng)的單液注漿技術(shù)應(yīng)用廣泛，但在許多情況下，由于不同土壤和土壤的不確定性，加固效果往往是由人來(lái)控制的，特別是在層狀土壤沉積在基礎(chǔ)層，在細(xì)粒土中，噴射劑流通常沿水平方向，注入劑難以滲透到顆粒的孔隙中。因此，在基坑的注漿加固中，通常需要采用雙液注漿技術(shù)，以控制注漿加固的質(zhì)量，提高鋼筋的均勻性。由于大量注漿加固土層和對(duì)離散性較大土層加固產(chǎn)生的擾動(dòng)較大，因此注漿技術(shù)在基坑工程中的應(yīng)用主要是堵漏，注漿滲透變形縫使用改正變形擠壓的方法。近年來(lái)，上海灌漿技術(shù)是一種新的發(fā)展，在原有基礎(chǔ)上的注漿技術(shù)，結(jié)合環(huán)境保護(hù)的要求，在上海新城開(kāi)發(fā)區(qū)以外的基坑主動(dòng)跟蹤補(bǔ)償注漿，進(jìn)行注漿壓力控制和指導(dǎo)。

2.3 深層攪拌水泥土加固

深層攪拌法是最適合加固飽和軟粘土的方法。采用深層攪拌法加固軟土、泥炭土、粉土、粉土、淤泥質(zhì)土，這是常用的加固淤泥、淤泥質(zhì)及地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值小于120kpa軟黏土的方法。從深層攪拌法加固技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，無(wú)論是日本、北歐國(guó)家還是我國(guó)，深層攪拌加固的基本原理都是相同的，但是也存在技術(shù)和機(jī)械設(shè)備的差異，這是中國(guó)的深層攪拌法來(lái)提高在未來(lái)所需要的技術(shù)。

2.4 高壓噴射注漿

近年來(lái)，由于高壓噴射注漿與固體的異質(zhì)性、完整性、防水性好、高強(qiáng)度建設(shè)、布局靈活，各種樁基礎(chǔ)和地下連續(xù)墻具有良好的附著力和施工設(shè)備簡(jiǎn)易、加固深度可達(dá)40米等特點(diǎn)，深基坑工程在上海廣泛應(yīng)用于深基坑變形、承壓水的閉環(huán)控制和超深水護(hù)底穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。實(shí)踐證明是有效和成功的。在上世紀(jì)90年代，日本需要在高噴灌漿工程中直徑更大、更均勻的加固注漿樁和強(qiáng)度更大的鋼筋，因此有了“ETX”法、噴射法和深層噴射攪拌法的方法；特殊項(xiàng)目減少?lài)娚渥{對(duì)周邊設(shè)施影響的方法。高壓噴射注漿技術(shù)的完善和發(fā)展是高壓噴射灌漿技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方面，而且由于高壓噴射注漿加固施工靈活，易于保證質(zhì)量，應(yīng)用范圍廣，所以高壓旋噴注漿技術(shù)是解決城市復(fù)雜地下工程的有效手段和措施，同時(shí)也代表了地基加固技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向。

3 結(jié)論

結(jié)合時(shí)間和空間效應(yīng)法在基坑加固中的合理應(yīng)用，基坑開(kāi)挖過(guò)程中基坑的變形可以減少30%～50%，工程實(shí)踐也證明了這一點(diǎn)?；拥膽?yīng)用加固技術(shù)，可以解決在軟土深基坑的一些困難和復(fù)雜的變形穩(wěn)定性問(wèn)題，控制基坑變形保護(hù)周邊環(huán)境和設(shè)施，從而為社會(huì)帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。根據(jù)基坑變形控制設(shè)計(jì)方法和施工開(kāi)挖的時(shí)間效應(yīng)，結(jié)合基坑加固技術(shù)的應(yīng)用，動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和信息化施工，實(shí)現(xiàn)根據(jù)需要控制變形階段的變形問(wèn)題可以解決上海飽和軟土深基坑工程。

[1] 劉建航，侯學(xué)淵等.基坑工程時(shí)空效應(yīng)理論與實(shí)踐.上海市科 委課題報(bào)告.上海地鐵總公司、同濟(jì)大學(xué)，1997.12.