某多层条形基础建筑的沉降与倾斜控制

　　摘要：本文结合作者在工作实践中遇到的问题，阐述了某住宅小区已建工程6#栋条形基础下部有暗滨，在周边基坑施工过程中，产生沉降和倾斜的现状，针对所在场地复杂、环保要求高等特点，综合运用了多种手段对房屋进行沉降及倾斜控制，达到了安全、经济的效果。
　　关键词：沉降；倾斜
　　1工程概况
　　某住宅小区位于城市近郊，共8幢多层及2幢小高层建筑，建筑面积69044m2，分两期施工。多层建筑采用条形基础，共6层，为一期工程。根据地质勘察报告和房屋竣工图，其中的已建一期6号栋条形基础埋深为地表下1.8m，基础下局部（东北角）有暗滨存在（暗滨即受人类活动影响，被掩埋的区域。一般分布淤泥，地层分布平面变化较大），且暗滨在基础施工时未进行加固处理。暗滨竖向分布为地表下2.50-3.50m，滨内灰色填土为含有机质的淤泥质土（Ps=0.02MPa），使该建筑对7m外17层的8号栋基坑施工十分敏感，地基稍有扰动即产生较大沉降。
　　从施工前期该楼沉降趋势可以预测，若不采取措施，基坑开挖时不可避免会引起房屋较大的沉降和倾斜。综合考虑各种因素，采用在附近基坑开挖时进行实时跟踪注浆沉降控制及钻孔抽浆纠倾等措施，综合控制沉降与倾斜。
　　2沉降控制及纠倾方案
　　分析认为，6号楼异常沉降的主要原因是基坑施工对滨内填土产生的扰动及由于基坑开挖附近地下连续墙变形所引起的地表沉降。为此，首先应在该段基坑开挖前对房屋周围的软土及滨内填土进行加固处理。由于不能影响周围居民的正常生活，加固施工只能在房屋的围墙外进行，因而加固效果会因此受到一定影响，难以阻止后续该段基坑开挖时房屋的继续沉降。有鉴于此，在后续基坑开挖施工过程中对6号楼又采取了实时跟踪注浆沉降控制及钻孔抽浆纠倾等控制措施。
　　2.1围护结构主被动区及暗滨区加固
　　2.1.1围护结构主被动区注浆加固
　　基坑本身变形（主要是地下连续墙变形）控制对保护房屋、控制基坑外地面沉降具有重要意义。根据前期监测数据，由于地质不良、房屋超载的影响，房屋段基坑尚未开挖时其围护结构已发生较大的侧向变形，最大水平位移达13mm；同时考虑到后期对6号楼跟踪注浆时的注浆压力会增加该段围护结构的侧压力，为尽可能减小围护结构变形对6号楼沉降的不利影响，并确保该段基坑围护结构本身的安全，除基坑施工时严格遵循时空效应规律外，还在该段基坑开挖前，对坑外主动区和坑内被动区进行注浆加固。
　　坑外主动区压密注浆共布置一排18个注浆孔，布置在污水管与电力管线间（其他部位均有管线）；坑内被动区压密注浆共布置两排27个注浆孔。6号楼附近围护结构主被动区注浆加固孔位置见图1。
　　
　　图1：沉降控制及纠倾方案平面布置
　　2.1.2暗滨区注浆插筋桩加固
　　6号楼附近基坑开挖前，采用注浆插筋桩加固处理暗滨。由于施工不能影响附近居民正常生活，故只能对该楼围墙外部分暗滨进行加固处理，加固平面见图1。在暗滨区共布注浆插筋桩34根，桩长4.5m，桩顶标高为地表下2.2m，每根桩在地表下2.5m、3.5m、4.5m三点注浆，每点注浆量为0.15m3，控制时间在6~10min。每根桩插筋2Ф20。插筋桩采取先疏后密的方法进行施工，每0.15m3浆液加固1m3土体，每0.15m3浆液内含PO32.5普通硅酸盐水泥100kg，粉煤灰50kg。裸露地表钢筋待浆体凝固后割除。
　　2.2实时跟踪注浆
　　对6号楼围墙外暗滨部分虽进行了加固处理，但考虑到附近基坑开挖时仍可能引起该楼较大的沉降和倾斜。所以决定在基坑开挖施工时加强对6号楼的沉降监测，测点布置见图1。根据房屋沉降情况，对沉降较大部分进行实时跟踪注浆以控制沉降。
　　沉降观测表明，位于房屋东北角、东南角的F-39、F-42沉降观测点沉降较大，即房屋靠近基坑部位沉降较大。所以在6号楼靠近基坑部位设置了3个实时跟踪注浆孔，其平面位置详见图1。跟踪注浆孔采用斜孔（见图2），孔位距房屋基础水平距离为6m，孔深20m。为使单孔注浆产生的抬升力较均匀地传至房屋基础底面，注浆点设置于基础下约15m处。基坑开挖即不间断注浆，注浆速度控制在机械最慢速度，第8min注0.15m3，采用单液浆，配合比为水：水泥：粉煤灰=50：100：500。每昼夜一个注浆孔注入浆液27m3，使用水泥45kg，粉煤灰225kg。采用由上向下封闭注浆法施工并加强监测，当房屋上抬10mm时停止注浆，房屋再回落超过10mm时，在原位重新开孔继续注浆。
　　
　　图2：跟踪注浆孔剖面图
　　2.3钻孔抽浆纠倾
　　考虑到一旦房屋沉降差过大时，单一采用注浆纠偏会使注浆量和注浆压力较大，从而导致附近连续墙产生较大的变形，所以当6号楼沉降差大于4‰时，即在房屋沉降较小部位采用钻孔抽浆法以配合注浆法联合纠偏。
　　根据6号楼沉降观测数据，位于房屋西北角、西南角的F-40、F-41观测点沉降较小，即房屋远离基坑的西侧部位沉降较小。原设计方案是在6号楼沉降较小的西侧布置抽浆孔，但由于附近居民不配合，只得改为在该楼围墙外设2个抽浆斜孔，分别自围墙外伸至6号楼西侧部位，斜孔平面位置详见图1。
　　施工过程中严格控制各观测点每天沉降量及相邻观测点的沉降差，每个观测点每天最大沉降量控制在不超过10mm。
　　3沉降控制及纠倾措施效果分析
　　3.1注浆加固效果分析
　　2009年7月29日，本工程在距6号楼约50m的北端头井基坑开始开挖，此时6号楼临近基坑部位沉降加速，最大沉降点F-39平均沉降速率达0.9mm/d。至8月20日，由于6号楼沉降过大，北端头井基坑暂停开挖，但停止开挖后该楼的沉降及倾斜率仍继续增加，直到9月20日开始对6号楼东侧进行压密注浆加固才停止沉降并有明显回升。此后对6号楼东北暗滨位置进行加固及对附近连续墙内侧被动区土体加固期间，最大沉降点为F-42测点，共沉降2.28mm，平均沉降速率仅0.15mm/d。说明上述加固方法能稳定房屋的沉降和控制不均匀沉降的进一步发生，加固效果明显可靠。
　　3.2跟踪注浆效果分析
　　10月3日6号楼附近基坑开始挖土施工，同时在楼东南角、东侧、东北角三处开始跟踪注浆。10月18日，因连续墙变形过大即停止跟踪注浆。在跟踪注浆期间，6号楼的沉降具有明显的波动性。注浆时房屋有明显的抬升；注浆停止随着注浆压力消散，房屋又有一定的回落。
　　从10月3日附近基坑开挖跟踪注浆开始到10月18日跟踪注浆停止，6号楼最大沉降点F-39共下沉16mm，平均沉降速率为1.0mm/d，对比距6号楼50m处北端头井开挖时F-39测点平均沉降速率即达0.9mm/d来看，在距6号楼仅7m处开挖基坑，最大沉降点F-39平均沉降速率仅为1.0mm/d，可见跟踪注浆对控制基坑开挖期间该楼的沉降作用是明显的。这一点在和跟踪注浆停止后，F-39点沉降速率的对比中也能看出。
　　停止跟踪注浆至该段基坑封底，F-39测点平均沉降速率约5.0mm/d。尽管已考虑到基坑开挖期间跟踪注浆产生的压力对一面临空的连续墙变形会有一定影响（基坑开挖前也已对6号楼附近连续墙主被动区进行了注浆加固处理），但在6号楼附近基坑开挖至约三分之二深度时，跟踪注浆压力仍使该处连续墙产生较大侧向位移。为保证基坑本身的安全，决定停止跟踪注浆施工并对该段基坑增设一道支撑。跟踪注浆虽中途被迫停止，但该处基坑开挖过半，已为该处的基坑开挖赢得了时间。跟踪注浆停止后，6号楼沉降及倾斜率发展很快，因此决定实施抽浆纠编。
　　3.3抽浆纠偏效果分析
　　自10月18日跟踪注浆因连续墙变形过大停止后，该楼沉降和倾斜速度明显加快。10月19日，F-39测点沉降10.4mm,F-42测点沉降4.5mm，而远离基坑的F-40、F-41测点沉降仍然很小，F-41测点仅下沉0.5mm,F-40测点则上抬了4.5mm；F-39与F-40、F-42与F-41测点的相对沉降差已分别达4.33‰、3.33‰.可见此时6号楼倾斜形势非常严峻。可以预测，若不立即采取措施，随基坑开挖，6号楼的倾斜将迅速发展。为此，自10月19日开始钻孔抽浆纠倾施工，至10月27日该段基坑混凝土封底止。
　　在该段基坑封底前，临近基坑的F-39、F-42测点沉降很快，自抽浆开始至基坑封底，两点分别沉降49mm和50mm，平均沉降速率分别为4.9mm/d，5.0mm/d。而此时由于抽浆作用的影响。远离基坑的F-40、F-41测点的沉降也分别达到28mm和34mm，平均沉降速率分别为2.8mm/d、3.4mm/d。虽然房屋倾斜仍在继续增加，但由于抽浆作用使F-40、F-41测点沉降加速而倾斜速度已得到有效控制，本工程抽浆孔的布置受限制，否则纠倾效果会更明显。在停止抽浆后，远离基坑的F-40、F-41测点仍有沉降产生，只是比抽浆期间的沉降小，可见抽浆引起的沉降存在滞后效应。
　　抽浆施工结束后，各沉降观测点间的相对沉降差逐渐趋稳定，且抽浆纠倾过程中未影响上部结构的安全，说明抽浆纠倾效果明显，沉降易于控制且安全可靠。
　　4结束语
　　（1）压密注浆及插筋桩加固能稳定房屋的沉降，加固效果可靠。
　　（2）基坑开挖过程中，对临近建筑物采用跟踪注浆能有效控制其沉降和倾斜，但跟踪注浆期间建筑物的沉降具有明显的波动性，注浆时房屋有明显的抬升；注浆停止随着注浆压力消散，房屋又有一定的回落，此外，当建筑物距离基坑较近时，在基坑开挖超过一定深度后，其注浆压力对围护结构变形的影响不可忽视。
　　（3）钻孔抽浆纠倾效果明显，沉降易于控制，控制抽浆点布置和抽浆时间，能有效控制纠倾速率，抽浆结束后沉降能迅速稳定。但由于抽浆时间的影响因素很多，采用抽浆纠倾在实际操作中很难做到量化控制，带有很多的经验成分。具体工程，应根据建筑物的实际情况和实测的沉降量来制定合理的抽浆时间及抽浆频率。
　　（4）基坑开挖过程中所引起的土体扰动和变形以及支护结构的变形，往往是导致整个工程安全和环境安全的主要因素，在特定环境的软土深基坑施工过程中，综合使用多种方法比采用单一方法来保护周边环境及基坑的安全更为有效、经济。
　　参考文献
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