注浆法在基坑工程中的应用

1、基坑地层注浆加固

基坑地层注浆加固是通过注浆的手段增加土体的强度、刚度和抗渗性，使其满足基坑工程的要求。

基坑地层注浆加固的目的一般如下所述：

(1)减少挡土墙的水平位移。

(2)使基坑挡土墙被动区产生较大抗力。

(3)减小基坑挡土墙主动区土压力。

(4)增加基坑底部抗隆起稳定性。

(5)在长、大基坑中，防止因分段开挖造成的基坑内土体纵向失稳。

(6)防止挡土墙接缝漏水。

(7)增加挡土墙的垂直承载力。

基坑地层注浆加固包括基坑内底部土体加固、基坑外阴角加固、围护墙接缝防水、围护墙底部脚趾加固等，从平面布局上区分有满膛加固、抽条加固等形式。如前所述，基坑内底部土体加固和基坑外阴角加固等大面积的加固已逐渐被深层搅拌、高压喷射注浆等强度较高、稳定性较好的加固方法所替代，注浆法在这方面较多地应用在开挖深度小、变形要求低的基坑工程或是局部加固上；围护墙接缝防水施工现在也较多地采用高压喷射注浆的方法，因为注浆法毕竟存在一定的不确定性和不连续性，尤其在细颗粒土层中较为明显，目前更多地应用于开挖深度小、地质条件较好、周边环境保护要求较低的基坑工程；围护墙底部脚趾注浆目前应用较为广泛。

围护墙底部脚趾注浆采用埋管注浆法施工，浆液一般采用水泥浆液。其他注浆施工可采用袖阀管注浆法、注浆管注浆法、花管注浆法，其加固机理一般主要表现为劈裂注浆形式，浆液可根据需要选用水泥浆液或水泥-水玻璃双液浆；以增加土体强度、刚度为目的的注浆施工还可采用压密注浆工艺，如 CCG 工法等。

例：工程实例 1 －上海延安东路越江隧道浦西引道段 106A －104 地基注浆加固

延安东路越江隧道是上海第二条穿越黄浦江底的公路隧道，全长 2261m，其主体部分是圆形隧道，直径为 11m，采用盾构法施工。在 1 号井以西的引道段采用地下连续墙围护进行开挖施工，当引道段接近河南路时，分成两条独立的车道，所以在 106A 段的跨度达 21.4m，在 106～105 段的开挖深度达 11m。基坑位于市中心区域，北侧约 10m 处有一幢 6 层高亚洲大楼，南侧有一幢综合贸易楼，西侧为交通要道河南路。为减少开挖时围护结构的位移，保护周围的建筑物，保证交通安全，采用注浆法对基坑内深层土体进行加固。

施工地区地层大致可划分为 3 层：

(1)杂填土：厚度 4.3～4.5m，主要由沥青、花岗岩抛石块石及碎石、砖瓦、废钢板、回填土等组成。

(2)淤泥质粉质黏土：厚度 7.5～8.5m，灰色饱和流塑，局部含有少量薄层粉细砂和贝壳，含水量 32.8%，孔隙比 0.85。

(3)淤泥质黏土：灰色软塑，局部含少量薄层粉细砂、贝壳和植物根茎，含水量 50.7%，孔隙比 1.39。

注浆采用袖阀管注浆法，注浆孔孔距 1.5m，排距 1.5m，孔深 25m，注浆加固深度范围-10～-25m，注浆加固面积 414m2 ，体积 7245m3 ，钻孔 212 只，注入水泥浆液近 2000m3 。

注浆加固后，土体N值由未加固时的0～1 提高到3~5，用跨孔法测定声波的横波速度，注浆后有明显提高，横波速度(v t)提高20%～45%，动弹模量(E d )提高68%～138%，动剪切模量(G d )提高52%～138%，详见表21-7。

注浆加固后约 2 个月，当开挖到注浆加固深度时，可见层厚 1～2cm 的薄片状浆液凝固体分布在土体中，土体空隙处和薄弱处都充满了浆液凝固体，地下连续墙与软土的接触部位有大量浆液凝固体，提高了地下连续墙与土体的摩擦力。基坑开挖地下连续墙最大位移量仅为 2.5cm，周围最大沉降量为 2.5cm。

例：工程实例 2 －上海地铁 M8 线鞍山路车站基坑注浆加固

上海地铁 M8 线鞍山路车站基坑长约 149m，标准段宽 19.6m，挖深约 13.12m；两侧端头井宽约 23.8m，挖深约 14.27～14.97m。该车站基坑为二级环境保护基坑，采用明挖法施工，地下连续墙围护，基坑底部处于灰色淤泥质黏土和灰色黏土中。

为了提高基坑底部的土体强度和基床系数，增强坑底稳定和围护结构的刚度，减少基坑围护变形和坑外土体变形，端头井、标准段与部份连续墙外侧实施了 CCG 注浆工法加固。

设计强度为静力触探试验 p s 平均值 1.2MPa，设计注浆形成的柱状砂浆体直径为φ600mm，间距为 1.3m，桩长为坑底下 3～3.4m，部份连续墙外侧砂浆体直径为φ600 ，桩长 16.8m。

在注浆施工同时，基坑内进行了井点降水。

在注浆区龄期超过 28 天后，依据规范要求，按照监理所确定的抽检位置，采用静力触探试验法，对注浆加固区进行了强度测试，共测试 8 个孔，加固后的土体强度较原状土有很大的提高，坑底灰色淤泥质黏土的静力触探试验 p s 值由原来的 0.46MPa 提高到 0.8MPa～1.4MPa；坑底灰色黏土的静力触探试验 p s 值由原来的 0.59MPa 提高到 1.0MPa～1.5MPa，抽检孔位的加固区土体 p s 平均值达到 1.24MPa。基坑开挖时，可见一个个压密注浆后形成的砂浆结石体，基坑底板浇筑完成后，地下墙围护位移为 1.5cm，基坑周围的建筑、地下管线均安然无恙。

在这个基坑东端头井开挖中，由于需先挖除坑内 5m 深的地下防空洞，造成了南北两侧地下连续墙发生了较大的水平变形。后在两侧地下连续墙墙体旁，深 11m～13m 范围内，采用 CCG 注浆工法实施纠偏，取得了显著的纠偏效果。

2、周围环境保护跟踪注浆

随着工程建设的不断发展，基坑工程面对的环境条件越来越复杂，在环境保护方面的要求也不断提高，跟踪注浆作为控制基坑周围建筑物、管线等变形的有效辅助手段，得到了广泛应用。

跟踪注浆从其作用机理来说可分为主动区补偿地层损失注浆、被动区注浆和矫正变形注浆 3 大类。

主动区补偿地层损失注浆的作用机理是在基坑开挖过程中，通过注浆的手段及时补偿由于开挖引起的水土损失，减小周边建筑物、地下管线等的变形量。

被动区注浆的作用机理是利用注浆时引起水土压力增加，作用在围护墙上，短时间内增大被动区抵抗围护墙变形的能力，减弱围护墙变形增大的趋势，同时随着浆液凝固，可提高被动区土体强度而对围护墙的变形起限制作用。

矫正变形注浆的作用机理是基坑周围建筑物和管线由于开挖施工产生了变形，通过注浆的手段稳定其变形速率，在可能的情况下，利用注浆时土体膨胀、隆起的特性，对变形进行适当的矫正，减少变形量和不均匀变形量。

这 3 类跟踪注浆方法既可以分别使用，也可以结合使用，结合使用往往可以起到更好的效果。主动区补偿地层损失注浆区域和被保护建筑物、管线之间(包括矫正变形注浆区域)宜设置隔离桩，以避免相互之间的干扰，隔离桩可采用树根桩或钻孔灌注桩，顶部可采用钢筋混凝土圈梁连结。隔离桩同时还具有切断土体滑裂面、调和沉降曲线的作用，是基坑工程环境保护的有力措施。

跟踪注浆可采用袖阀管注浆法、注浆管注浆法、花管注浆法等方法施工，被动区注浆和矫正变形注浆还可采用低坍落度浆液压密注浆的方法进行施工，例如采用低坍落度水泥砂浆的 CCG 工法。

被动区注浆和矫正变形注浆在采用袖阀管注浆法、注浆管注浆法、花管注浆法等方法施工时选用的浆液应具有快凝早强的特性，例如水泥-水玻璃双液浆。主动区补偿地层损失注浆可根据实际情况选用水泥浆液或水泥-水玻璃双液浆。

跟踪注浆的目的是控制基坑周围建筑物、管线等的变形，同时注浆还具有非常明显的副作用，特别是在主动区进行注浆时带有一定的风险，因此跟踪注浆必须在严格的信息化施工管理下进行。

需要指明的是，跟踪注浆只是基坑工程周围环境保护的辅助手段，其最主要的措施还是科学合理的支护体系设计和开挖施工管理。

工程实例 1 －上海地铁二号线河南路车站东海商都保护跟踪注浆

河南路车站是上海地铁 2 号线建造难度较大的一座车站，具有高难度的环境保护要求。车站基坑标准段开挖深度约 16m，宽 22m，采用地下连续墙钢支撑支护体系。

东海商都与地下连续墙相距仅约 1m，对围护形成约为 80kN/m 2 的大面积超载。东海商都建于 20 世纪 30 年代，采用独立木桩基础，对地层位移非常敏感，其环境保护等级为特级。为保护东海商都，其邻近的基坑部分采用顺做 1 层逆做 2 层的施工方法，在围护结构和东海商都之间设置拱形的隔离桩，隔离桩采用树根桩方法施工，在开挖期间采取了跟踪注浆的辅助手段。

跟踪注浆包括主动区补偿地层损失注浆和被动区注浆，浆液均为水泥-水玻璃双液浆。主动区补偿地层损失注浆在隔离桩和地下连续墙之间的区域施工，采用了袖阀管注浆法，由于东海商都的木桩与围护墙距离很近，主动区注浆量较小；被动区注浆在靠近地下连续墙的开挖面以下区域施工，采用了注浆管注浆法。图 21-17 是东海商都与地铁车站基坑相对位置的平面示意图，图 21-18 是注浆孔的平面布置图。

跟踪注浆时对地下连续墙变形、建筑物沉降等进行了严密的监测，并根据监测结果指导跟踪注浆的施工。通过监测数据发现，被动区注浆施工时，在每一次注浆及稍后时间内地下连续墙变形和建筑物沉降的增量都明显减少，甚至出现负值；整个开挖工程中，进行跟踪注浆的时间段与未进行跟踪注浆的前期相比，建筑物的沉降速率有明显的降低。这些情况都充分说明了跟踪注浆有效地抑止了变形的发展。

由于采取了一系列有效的保护措施，包括在严格信息化施工管理下的跟踪注浆，成功地在基坑开挖期间对东海商都进行了保护。

例：工程实例 2 －大上海时代广场基坑工程φ900 上水管保护跟踪注浆

大上海时代广场工程位于上海繁华闹市区，东邻柳林路、柳林大厦，西靠淮海公园，南面是大量旧式民居，北面为淮海中路。基坑开挖面积约 11000m 2 ，开挖深度 17.05m，局部最深处达 19m，围护采用 1m 厚地下连续墙，支撑设 4 道，其中角撑均为钢筋混凝土支撑，中部直撑第 1 道为钢筋混凝土支撑，其余 3 道为钢支撑。该工程地质条件较差，土层分布复杂，为典型的上海地区软土地基。

该基坑四周存在大量分布复杂的地下管线，其中位于柳林路上的一根φ900 上水管是该基坑工程环境保护的重点对象。该管线管径大、年代久，一旦破坏影响极大且难以修理，而在附近基坑施工已使其发生过一定的沉降，采用雷达探测方法发现该管线所处的柳林路道路地基状况不佳。

在施工前期未能对该管线进行直接监测，仅对其相邻的电缆线布置了测点。当基坑开挖深度达 12m 时，测点的累计沉降值达到 38.3～51.3mm，考虑到至基坑底部还有 5m，为保证该管线安全，对其进行了跟踪注浆保护，注浆采用袖阀管注浆法施工，浆液为水泥-水玻璃双液浆。

为保证注浆效果，防止注浆对管线产生不利影响，在跟踪注浆施工前对该管线进行了直接测点布置，布置方法为以每节管段长(6m)为间距开挖路面使管线局部暴露，在管顶焊1根钢筋作为沉降测点，对应监测点位置在管线一侧以 2m 为间距布置注浆孔。

跟踪注浆在严格信息化施工管理下进行，根据每日监测点的沉降监测数据绘制管线的沉降曲线，并计算出每段的曲率半径，对曲率半径超出允许值的区段计算出欲使其恢复至允许值范围的注浆抬高量，在此基础上选择合适的注浆点，对管线进行抬升，施工时进行即时监测控制管线抬高量。