新旧建筑间主动式地基加固综合支护施工技术构建
刘伟云
内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗住房和城乡建设综合服务中心 017200
一、引言
既有建筑的地基土早已达到了一个相对静力平衡的状态,在新的建筑基础施工中,基坑开挖和土体卸荷都会破坏这个平衡,使得既有建筑地基土产生应力重新分配的现象,从而引起既有建筑物发生不均匀沉降现象,并有可能出现既有的建筑物出现裂缝或倾倒的情况。而采用主动式地基加固综合支护施工技术,则是把新建建筑的基础支护工程和既有建筑主动式的地基加固工程结合,实现了对既有建筑沉降的主动控制,确保了新旧建筑施工过程中的安全与稳定。
二、施工流程
2.1 施工前期准备
正式开工前应完成现场勘查工作,查明现有建筑物下土层性质及地下水埋藏状况;掌握现有建筑的结构型式、基础形式、建成年份、使用状态等相关数据。基于以上调查结果制定新建建筑基坑支护方案及既有建筑主动式地基加固方案。明确基坑开挖深度、支护方式及其相关参数值,地基加固的方式、范围及相关参数值,注浆孔布设方式 [1]。配备必要的施工机械,包括钻孔灌注桩机、水泥搅拌桩机、预应力锚索张拉设备、钻孔注浆机等,保证其完好并能满足工程需要。准备施工辅助设施:搭设施工围栏或围墙,修建堆料场站;敷设施工用水用电管线,安装电箱线路及照明灯具等,为施工创造良好的条件。
2.2 新建建筑基坑支护桩施工
按施工方案的要求先进行钻孔灌注护坡桩的施工;利用专用的钻孔灌注桩机,按图纸所规定的桩位及桩径进行钻孔工作,在钻孔的过程中要严格的把握好其垂直度及深度;当钻孔完成之后再进行吊放钢筋笼,并浇筑混凝土来达到钻孔灌注护坡桩的效果;接着便是在邻近钻孔灌注护坡桩的地方使用水泥搅拌桩机来进行水泥搅拌止水桩的施工操作,把水泥浆跟土壤很好的搅和在一起,从而产生出有止水效果的桩体;等到钻孔灌注护坡桩和水泥搅拌止水桩都已施工完毕后就开始进行冠梁的施作。将各支护桩桩头凿毛清理干净,绑扎冠梁钢筋,支设模板,浇筑混凝土,使冠梁将各支护桩牢固连接在一起,增强支护结构的整体性。
2.3 既有建筑主动式地基加固第一排加固体施工
新建建筑基坑支护桩施工完成后,基坑一次开挖到一定高度(即:既有建筑的基础埋深 + 施工现场土体的自重压力 + 现场围护措施作用产生的有效抗力)以上;结合既有建筑基础埋深,施工现场土体地质条件和设计注浆孔布置图等资料,确定基坑一阶段开挖后的基底面位置,该处需低于第一排注浆孔位置,便于钻孔注浆机的布置安装。(2)基坑一次开挖完后,开始进行新建建筑基坑支护的一阶锚固结构施工,包括第一排预应力锚索和第一排腰梁的施工。保证第一排注浆孔距第一排预应力锚索入桩位置竖直方向的距离 r 满足设计要求(r通常是一个定值),且小于等于 10m ,大于 5m, 。然后,在基坑第一次开挖的基底面布设钻孔注浆机,对第一排注浆孔进行钻机成孔作业。成孔完成后,在注浆孔内进行注浆施工,采用水泥水玻璃双浆液,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,共同抵抗土体的压力。
2.4 基坑后续开挖及综合支护施工
完成第一排加固体施工后,继续向下开挖基坑,并同步观测既有建筑物的基础沉降、位移变化情况;根据既有的建筑物基础的沉降、位移的变化情况来确定具体的施工方案:若此时已有建筑物基础的沉降、位移已超过其允许的安全极限,则可采用“完全主动”式的施工方法 [2]。首先严格按照新建建筑物基坑周边支护工程中每排锚杆或围檩(板)以及原有建筑物主动式地基加固工程中的每排加固体的具体设计位置及间距布置开挖边线,并严格按照开挖边线自上而下的依次开挖基坑;而后根据所开挖基坑的标高高低不同将其划分为若干个层次的工作平台,每一层面均以该层面的基底为施工作业面,从最上面的一层面开始,沿竖向分别对相应设计位置上的锚固结构和加固体进行逐层交替的综合施工,直至最后一层面的所有锚固结构与 n 排加固体的施工结束为止。最终将基坑开挖到设计要求的基坑深度,完成主动式地基加固综合支护结构施工。
当现有建筑物的沉降、变形尚处于安全允许范围内时,可采取“阶段性主动”施工措施:继续实施新建建筑基坑的二次开挖工作;随着新基坑的向下开挖,依次按照设计要求完成基坑二次开挖深度范围之内的相应锚固体系的施工安装与加固工作。一旦现有建筑物出现沉降或变形超出安全限值,则立即终止基坑二次开挖的工作内容。待新基坑的二段开挖至接近地表后,在其底部设置相应的注浆操作平台,并将该平台布置为盘扣脚手架的形式且放置于邻近支撑桩的一侧,即在其上部形成一个距离地面较低的高度,以便满足后续开展相关注浆工作的需要。此时可在该平台上部铺设第二排钻孔注浆机以完成对应注浆孔位的钻进及注浆施作等工作,从而形成对应的第二排加固体 [3]。然后,对注浆操作架进行第一次降节,分层拆除盘扣脚手架,使盘扣脚手架的顶面降至第三排注浆孔以下第三排钻孔注浆机布设位置处,进行第三排加固体的施工。重复上述降节和施工加固体的步骤,直至所有各排注浆加固体的降节分层施工完毕。
三、关键技术要点
3.1 注浆参数控制
合理的注浆参数的选择对既有建筑主动式地基加固的效果起着至关重要的作用,在布置注浆孔的时候要结合具体的土质情况及加固范围来决定注浆孔的数量及其分布;在每一根水泥搅拌止水桩上开注浆孔,注浆孔按高度分若干层,其位置均处于第一排预应力锚索入桩位置之下。单孔注浆扩散半径 R 是一个定值,第一排注浆孔设于第一排预应力锚索入桩位置下定值 R 处,使第一排注浆孔注浆后所形成加固体顶面刚好与其相对应的第一排预应力锚索入桩位置平齐。每排注浆孔之间的竖向间距应相等且小于 2r,每排相邻两个注浆孔的横向间距也应相等且小于2r,从而确保各排注浆孔注浆形成的加固体能够相互搭接,最终固结为一整体。
注浆次序采用隔两排一循环注浆方式,即:隔一个注浆孔位注浆(第一轮),再隔一个注浆孔位注浆(第二轮)。每个注浆孔段均安装一台钻孔注浆泵;相邻注浆孔注浆的时间间隔不少于24 小时,以免发生相邻注浆孔之间浆体互相影响,造成注浆失败;单孔注浆进尺宜为 10~21 米,实际长度视现场情况而定。注浆材料选用水泥-水玻璃双浆液。水泥浆起骨架作用,水玻璃则起到调凝剂的作用,使浆液能在短时期内形成一定强度。并且使用改性水玻璃来封闭注浆孔道口,保证了注浆孔的密闭性及完整性,有效防止灌入的浆液从孔道外漏。
3.2 沉降监测与控制
必须加强对既有建筑物的基础沉降监测工作。要按照规范要求在既有建筑物的基础上布设测点,并利用高精度水准仪或者全站仪等仪器定期对其进行测量。每次施作完成后应及时复核其标高是否满足设计要求以及有无明显下沉趋势并及时做好记录分析。沉降观测频率应结合工程施工进展情况及沉降变化情况确定:在基坑开挖阶段,可以多做几次(一天两次到三次),待以后沉降趋向稳定,则逐渐减少观测次数 [4]。当监测数据显示既有建筑的沉降变形量接近安全临界值时,应立即采取相应的控制措施,如调整基坑开挖速度、加快主动式地基加固施工进度或采取临时支撑等措施,确保既有建筑的安全。
3.3 施工安全保障
由于施工作业面狭小且临近既有建筑物,存在较大的安全隐患,在工程施工中应加大安全管理力度,做好以下几项工作:1)组织全体施工人员参加安全生产教育,并使所有职工掌握本岗位的操作规程及相关的安全知识;2)在工地现场周围设立醒目的安全警示牌,对可能产生危险的地方要设专人监护或围栏保护;3)加强对进场施工机械的管理,做到及时保养维修,保证其正常运转并处于良好状态;4)在施工过程中的钻机就位、开挖、清土以及灌浆等各种工序均需严格按照规范要求实施,以避免出现各种安全事故的发生(如:机械伤人、电气漏电);5)建立一套完整的应急救援预案,以便于在紧急事故发生后能快速做出反应,并有条不紊地开展各项救援活动,最大限度地减少损失。
结束语
主动式地基加固综合支护施工技术是利用新建建筑基坑支护与既有建筑主动式地基加固相结合的方式实现对新旧建筑物之间地基稳定性进行主动控制的一种方法,在很大程度上避免了因新建建筑施工作业造成既有建筑产生不均匀沉降而导致的安全隐患,具有较强的灵活性和适应性。未来,需要进一步深入研究主动式地基加固综合支护施工技术的优化和创新,为城市建设提供更加安全、可靠、高效的地基加固和支护解决方案。
参考文献:
[1] 刘帅杨,卢立楠,张镨文,等 . 新旧建筑间主动式地基加固综合支护施工技术 [J]. 山西建筑,2025,51(15):84-87.
[2] 师翻宝 . 基于水泥土搅拌桩的建筑软土地基加固技术探讨 [J]. 产品可靠性报告,2025,(06):127-128.
[3] 李娟,郭立伟,陈义. 建筑施工中地基处理与加固技术的优化路径研究[J].中国建筑金属结构,2025,24(11):76-78.
[4] 周虎 . 建筑设计中结构与地基加固技术的应用探讨 [J]. 陶瓷,2025,(06):214-216.