一种新旧建筑间主动式地基加固综合支护的施工方法与流程

本发明属于既有建筑地基加固领域，特别是一种新旧建筑间主动式地基加固综合支护的施工方法。

背景技术：

1、随着城市化进展，老旧城区大量建筑使用年限接近设计基准期，在老旧既有建筑附近规划新建建筑时，新建建筑需要进行土护降施工，土护降的支护结构往往按设计已经可以抵抗既有建筑地基土对新建建筑基坑一侧的土侧压力。

2、然而随着新建建筑基坑的向下挖掘并进行新建建筑土护降施工时，近20米深的基坑导致附近既有建筑地基出现不均匀沉降变形，进而影响既有建筑的安全和正常使用，不均匀沉降变形也将导致既有建筑地基土对新建建筑支护的主动土压力变大，影响新建建筑的支护结构。

3、为避免既有建筑出现沉降变形，常用方式是对既有建筑地基进行加固。其中，预加固处理中，注浆加固处理方式较为常见。特别是针对既有建筑基础底部为砂土、粉土、人工填土等土层地基加固处理时，一般采用在既有建筑周围未动的地面表面采用垂直向下或倾斜向下的压密注浆法，在既有建筑四周对既有建筑进行注浆地基加固，建筑地基四周形成斜向加固体实现加固。而这种加固方式存在以下问题：

4、一、注浆施工起始位置位于新旧建筑之间的地面表面，施工空间受限，施工不便。

5、二、注浆加固区域需要离既有建筑的地面较近，因此钻孔注浆时容易产生既有建筑物室内地面冒浆破坏的情况；同时既有建筑物底部给排水管或室内管道也存在进浆风险而产生堵塞的情况，对周围环境扰动程度较高，施工时会加倍影响既有建筑的正常使用。

6、三、垂直向下或倾斜向下的压密注浆法形成的斜向加固体的加固深度很难达到地基加固的设计深度，加固宽度很难达到既有建筑的中央部分,进行既有建筑的沉降控制时，加固体斜向导致沉降控制量监测困难。

7、四、新建建筑施工支护结构与注浆加固控制既有建筑的沉降为两个施工阶段，无法在出现沉降问题时及时修正。

8、因此急需既能控制既有建筑不均匀沉降又能实现新建建筑施工可控、适用范围广的新旧建筑间主动式地基加固综合支护的施工方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种新旧建筑间主动式地基加固综合支护的施工方法，要解决新旧相邻建筑中，为控制既有建筑产生的沉降而进行地面传统向下压密注浆法进行地基加固处理时，存在施工空间受限，影响既有建筑使用，加固体加固深度不够、沉降控制量监测困难，新建建筑与既有建筑基坑支护加固两阶段施工的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种新旧建筑间主动式地基加固综合支护的施工方法，新旧建筑紧邻，主动式地基加固综合支护结构包括交叉一体综合施工的新建建筑基坑支护施工和既有建筑的主动式地基加固施工，施工步骤如下：

4、步骤一，新建建筑基坑支护的施工设计：

5、基坑设计开挖深度：大于20米，满足基坑安全等级一级；

6、基坑支护形式：桩锚支护，支护结构包括钻孔灌注护坡桩、水泥搅拌止水桩、冠梁、腰梁和预应力锚索；

7、钻孔灌注护坡桩位于与既有建筑地基相邻一侧、沿新建建筑基坑边缘间隔施工有一排，水泥搅拌止水桩施工在相邻的钻孔灌注护坡桩之间，钻孔灌注护坡桩与水泥搅拌止水桩共同形成支护桩，冠梁沿支护桩横向依次连接各桩桩头，腰梁沿支护桩的高度方向间隔按道设置，预应力锚索在腰梁位置横向间隔成排锚入水泥搅拌止水桩内，锚入深度直至既有建筑基础的下方土体内，预应力锚索设置的排数与腰梁设置的道数一一对应，腰梁和预应力锚索共同形成锚固结构；

8、步骤二，既有建筑主动式地基加固的施工设计：

9、步骤a，确定地基加固的形式和范围：

10、加固形式：深孔注浆，注浆方向为对既有建筑基础的下方土体进行0度角水平分层注浆加固，注浆形成的加固体最终为顶面和底面均为平面的整体加固体；

11、注浆加固的范围：根据既有建筑基础的下方土体的土质情况以及既有建筑的外轮廓尺寸，确定加固范围，加固范围包括三个维度，分别为加固跨度、加固水平深度和加固竖向深度，

12、加固跨度大于临近新建建筑基坑边缘一侧既有建筑外轮廓的长度，

13、加固水平深度至少为既有建筑基础的一半宽度，

14、加固竖向深度根据既有建筑基础的下方土体的土质情况设计；

15、步骤b，深孔注浆的技术参数确定，包括设计注浆孔、选择注浆顺序和选择注浆浆液：

16、设计注浆孔的位置和个数：

17、在钻孔灌注护坡桩桩间的每根水泥搅拌止水桩上均开设注浆孔，注浆孔沿水泥搅拌止水桩的高度方向共设置有n排，n≥1，均位于第一排预应力锚索的入桩位置以下；

18、单孔注浆的扩散半径为固定值r，第一排注浆孔位于第一排预应力锚索的入桩位置以下固定值r处，第一排注浆孔注浆形成的第一排加固体的顶面与第一排预应力锚索的入桩位置平齐，每排注浆孔之间的竖向间距相等并且小于2r，每排相邻两个注浆孔的横向间距相等并且小于2r，以保证各排注浆孔注浆形成的加固体均位于相邻加固体的扩散半径内，加固体最终固结为一整体；

19、选择注浆顺序：每排注浆孔采用跳孔注浆的方式进行，每隔两个注浆孔的孔位注浆一次，每三个注浆孔设置一台钻孔注浆机，相邻注浆孔注浆时间间隔不小于24h，单孔注浆长度为10m～21m；

20、选择注浆浆液：水泥水玻璃双浆液注浆，改性水玻璃配合封注浆孔；

21、步骤三，新建建筑基坑支护的支护桩施工：

22、根据步骤一中新建建筑基坑支护设计，首先施工钻孔灌注护坡桩、水泥搅拌止水桩和冠梁，然后准备在既有建筑范围进行新建建筑基坑开挖；

23、主动式地基加固综合支护结构的第一次施工，包括新建建筑基坑第一次开挖、新建建筑基坑支护的第一排锚固结构以及既有建筑主动式地基加固的第一排加固体；

24、步骤四，新建建筑基坑第一次开挖：

25、基坑第一次开挖深度：根据既有建筑的基础埋深、施工现场土体地质情况以及步骤二中设计注浆孔的位置，第一次开挖的基底面为步骤二的步骤b中第一排注浆孔的位置以下适应第一排的钻孔注浆机的布设作业面；

26、步骤五，新建建筑基坑支护的第一排锚固结构施工：

27、第一排预应力锚索和第一道腰梁均在第一排注浆孔以上施工，保证第一排注浆孔距离第一排预应力锚索入桩位置的竖向距离为固定值r；

28、步骤六，既有建筑主动式地基加固的第一排加固体施工：直接在基坑第一次开挖的基底面布设钻孔注浆机，对第一排注浆孔钻机成孔，钻孔位置避开第一排预应力锚索位置，然后在注浆孔内进行注浆施工形成第一排加固体，第一排加固体与新建建筑基坑支护一体受力；

29、步骤七，基坑继续向下开挖，下挖的同时监测既有建筑基础的沉降变形量，此时情况选择后续基坑施工步骤，分为完全主动式和阶段主动式；

30、当既有建筑的沉降变形量此时已经达到安全临界值时，选择完全主动式：

31、步骤a，根据新建建筑基坑支护的各排锚固结构和既有建筑主动式地基加固的各排加固体的设计位置，由上之下先进行基坑开挖，然后依据标高采用各次开挖的基底面作为工作面，对锚固结构和加固体进行逐层交替综合施工，直至设计的各排锚固结构和n排加固体全部施工完毕；

32、步骤b，基坑最终开挖至设计基坑深度，完成主动式地基加固综合支护结构施工；

33、当既有建筑的沉降变形量此时还未达到安全临界值时，选择阶段主动式：

34、步骤c，新建建筑基坑第二次开挖：基坑继续内向下开挖，下挖的同时监测既有建筑基础的沉降变形量，在下挖过程中按设计逐排施工基坑第二次开挖深度范围内的锚固结构，当既有建筑的沉降变形量达到安全临界值时停止基坑第二次开挖；

35、步骤d，架设注浆操作架：第二次开挖的基底面形成注浆操作架的架设工作面，注浆操作架是架设工作面上、靠近支护桩一侧搭设的盘扣脚手架，盘扣脚手架的顶面为第二排注浆孔的作业面，位于第二排注浆孔的位置以下适应第二排的钻孔注浆机的布设位置处；盘扣脚手架的立杆步距根据每排注浆孔之间的竖向间距设计，在盘扣脚手架逐层立杆拆除降节后应能继续为后续各排注浆施工提供工作面；

36、步骤e，既有建筑主动式地基加固的第二排加固体施工：直接在盘扣脚手架的顶面布设第二排的钻孔注浆机，第二排注浆孔钻机成孔，钻孔位置避开各排预应力锚索位置，然后在注浆孔内进行注浆施工形成第二排加固体，第二排加固体与新建建筑基坑支护一体受力；

37、步骤f，注浆操作架第一次降节：分层拆除盘扣脚手架，此时盘扣脚手架的顶面为第三排注浆孔的作业面，降至第三排注浆孔以下第三排的钻孔注浆机布设位置处；

38、步骤g，既有建筑主动式地基加固的第三排加固体施工：直接在盘扣脚手架的顶面布设第三排的钻孔注浆机，第三排注浆孔钻机成孔，钻孔位置避开各排预应力锚索位置，然后在注浆孔内进行注浆施工形成第三排加固体，第三排加固体与新建建筑基坑支护一体受力；

39、步骤h，重复步骤f和步骤g，直至所有各排注浆加固体的降节分层施工完毕；

40、步骤i，完全拆除注浆操作架；

41、步骤j，新建建筑基坑第三次开挖：基坑自第二次开挖的基底面继续向下开挖直至设计基坑深度，下挖的同时监测既有建筑基础的沉降变形量，在下挖过程中按设计逐排施工基坑第三次开挖深度范围内其余排锚固结构，完成主动式地基加固综合支护结构施工。

42、n=4，其中前三排注浆孔位于第二排锚固结构以上，第四排注浆孔位于第二排锚固结构与第三排锚固结构之间，四排注浆孔注浆形成的四排加固体最终形成顶面和底面均为平面的整体加固体。

43、设置补浆的备用注浆孔：

44、在步骤j中，当监测到沉降变形量继续增大时，为了提前保证四排注浆完成后续开挖后能进行及时补浆，需要再布置两排补浆的备用注浆孔；其中，第一排备用孔位于第二排注浆孔下方，第二排备用孔位于第四排注浆孔下方；

45、在步骤七中，采用上孔注浆下孔成孔的方式进行备用注浆孔的成孔施工，即当第二排注浆孔和第四排注浆孔进行注浆时，在第二排注浆孔和第四排注浆孔的下侧施工各备用注浆孔。

46、既有建筑基础底部的土体地质情况由上至下依次为：

47、第一层：砂质粉土、黏质粉土层；第二层：细砂、粉砂层；第三层：粉质黏土、黏质粉土层；第四层：粉质黏土、黏质粉土层；第五层：细沙层；第六层：砂质粉土、黏质粉土层；第七层：粉质黏土、黏质粉土层；第八层：细沙层；第九层：卵石层；

48、步骤一中新建建筑基坑支护的支护深度为直至第八层细沙层；

49、步骤二中既有建筑主动式地基加固的加固竖向深度直至第二层细砂、粉砂层的底部。

50、当注浆孔位于地下水范围内时，将注浆孔的孔倾角由水平的0度角调整为斜向下的-2～-3度角。

51、步骤二中，

52、注浆浆液原材料为：水泥、水玻璃、磷酸、hpc外加剂；

53、注浆加固形式：采用后退式注浆，从孔底自内而外进行注浆，边注浆钻杆边往后退，每次后退长度为40cm；钻杆回抽幅度：5～8cm/min；

54、注浆速度：每分钟不大于20～40l；

55、注浆压力：在第二层细砂、粉砂层中注浆压力控制在0.3 mpa～0.8mpa，

56、浆液凝结时间：水泥水玻璃双浆液：120s～30min；改性水玻璃：4～10秒；

57、每次注浆结束标准：采用少量多次的注浆方式，达到设计注浆量即结束注浆。

58、步骤二中，注浆的扩散半径为固定值r=750mm，第一排注浆孔位于第一排预应力锚索入桩位置以下固定值750mm处，每排注浆孔之间的竖向间距相等等于1200mm，每排相邻两注浆孔的横向间距相等等于1400mm，第一排注浆孔注浆形成的第一排加固体的顶面与第一排预应力锚索入桩的位置平齐，距离既有建筑基础的底面距离大于1000m。

59、步骤二中，注浆加固的技术参数还包括每个注浆孔的注浆量：

60、计算公式：加固土体注浆量q=alnαβ，式中：

61、a—加固土体面积，单位：平方米；

62、l—加固土体长度、深度，单位：米；

63、α—地层填充系数：

64、β—浆液消耗系数；

65、n—地层孔隙率，根据地勘报告显示注浆位置的地层孔隙率。

66、步骤七中，既有建筑沉降变形量的安全临界值为以下各标准值的70%；

67、地表沉降控制标准：地表总沉降量允许值为30mm；

68、建筑物沉降倾斜控制标准：建筑物允许最大沉降值不大于20mm；

69、建筑物沉降：变形允许值为15mm，1mm/每天；

70、建筑物倾斜：变形允许值为≤0.001，倾斜是指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；

71、监测频率为：开始注浆时，1～2次/天；当每排注浆完成后开始下一排注浆，1次/2天。

72、与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

73、本发明将既有建筑基础加固结构与新建建筑支护结构之间通过改变施工方法，形成一种新旧相邻建筑之间主动式地基加固综合支护结构。

74、一、既有建筑基础的加固设计在新建建筑基坑支护的一侧进行水平注浆施工，基坑内可施工范围大，施工空间不受限，施工方便；地基加固的设计深度和加固宽度易实现，进行既有建筑的沉降控制时，加固体形为加固体，顶面与底面均为平面，加固体的注浆量方便计算，沉降控制量监测准确。

75、二、新建建筑施工支护结构与注浆加固控制既有建筑的沉降在施工阶段进行交替，出现沉降问题时可及时修正；

76、为避免加固施工离既有建筑的地面较近，采用第一次基坑开挖的基底做作业面，将既有基础注浆加固施工中最重要的第一次加固位置设计在第一道腰梁以下，设计注浆扩散半径，保证第一道加固体的顶面与第一排锚索入桩位置平齐，使得第一次加固体与新建建筑支护在此位置整体受力形成主动式地基加固综合支护结构，由于离既有建筑的地面最近，从物理角度改善土质性质，从而使地基能够承受既有建筑的负荷，适应附近新建工程基坑开挖时减少对其造成扰动的需要，是保证深基坑后续开挖的第一道防沉降加固措施，解决对周围环境扰动程度较高，施工时会加倍影响既有建筑的正常使用的问题。

77、三，在第一道防沉降加固措施的保护下，边监测边施工新建建筑支护结构，然后根据沉降量的监测情况，选择后续施工步骤，适应不同的施工工况。

78、完全主动式的方式可以最大限度的对土体进行加强，是一种彻底的交叉施工方式，施工过程中安全性最高；

79、阶段主动式的方式可以最大限度的节省施工工序，比较经济实用：

80、阶段主动式完成第二次基坑开挖，然后在该次基坑开挖的基底做作业面，根据其余的注浆孔位，搭设注浆操作平台，借助该平台，实现了对其余水平多排注浆加固的施工。第二次基坑内水平多排分步注浆加固过程中，注浆压力、注浆量等关键指标可控，可避免对既有建筑地基二次扰动，进一步减小建筑物不均匀沉降；

81、在第二次基坑内施作的注浆加固体与支护结构共同形成主动式地基加固综合支护结构，通过对周边既有建筑地基加固，在支护工程施工过程中，建筑物沉降监测数据稳定，控制不均匀沉降，达到了地基加固的效果，是保证深基坑后续开挖的第二道防沉降加固措施。

82、四，通过注浆管将特定的注浆液注入既有建筑地基底部的地层中，较好提高了既有建筑地基土体的密实度和整体性。采用后退式注浆工艺，钻进成孔后，连接注浆管和钻杆，从孔底自内而外进行注浆，边注浆边退钻杆。利用液压的物理原理，将浆液注入既有建筑地基底部的地层中，浆液以填充、渗透或挤密等方式在土体中流动，一定时间后，浆液凝结填充空隙或裂缝，通过压力将浆液注入土体中，在土体中形成空间网状结构骨架，将原来松散的土体结成一个密实度高的整体，提高土体密实度和整体性，减少沉降，这种注浆加固方法，适用于对砂土、粉土、人工填土等基层。