一种控制临近基坑建构筑物变形的防护方法

摘要

本发明涉及一种控制临近基坑建构筑物变形的防护方法，包括以下步骤：(1)在靠近建构筑物一侧的地基中埋设土压力计，靠近基坑一侧埋设基坑变形测斜管，并在建构筑物上布设沉降观测点；(2)在基坑与建构筑物之间进行竖向钻孔，利用导向管将可充气/注浆的气囊袋导入钻孔内，孔口段进行密封；(3)基坑开挖时，根据土压力、周围土体位移和建构筑物沉降变化情况，启动加压设备，打开导气管对气囊袋进行充气，以对开挖引起的卸荷进行压力补偿；(4)基坑开挖完成后，逐个释放气囊里的空气，同时进行注浆，形成具有一定刚度的桩体。本发明具有施工速度快、适应性强、效率高、扰动小、成本低等优点，是一种非常有效的沉降控制防护方法。

说明书

技术领域

本发明属于基坑施工技术领域，具体地说是涉及一种控制临近基坑建构筑物变形的防护方法。

背景技术

近年来，中国的城市建设发展异常迅速，地下工程越来越多，涌现出了大量的基坑工程。这些位于城市中心的深大基坑四周密布各类地下管线，临近各类建构筑物及地铁隧道等设施。由于城市中心深大基坑施工场地狭小、施工工期紧、基坑开挖深(深度一般为15～25m)，基坑开挖面积大，施工条件复杂；加之工程所处的地层基本为饱和含水流塑或软塑粘土层，孔隙比及压缩性大、抗剪强度低、灵敏度高等特点。深基坑的卸荷必然会导致基坑及周围土体的应力场发生变化，基坑及基坑周围土体地层移动导致基坑内的土体隆起、围护结构的侧向变形以及基坑周边地表的沉降。而在软土地区开挖深基坑，不仅要满足深基坑本身的强度和安全稳定，而且还要控制深基坑开挖所引起的变形以及产生的坑外地表的沉降，以满足保护周边环境的要求。

目前，采用常规隔离桩技术保护临近开挖基坑的建构筑物的方法得到了一定的应用，但当基坑开挖已经造成临近开挖基坑的建构筑物沉降变形过大时，常规隔离桩技术便失去效果；另外，当临近开挖基坑的建构筑物采用桩基础时，也有采用在隔离桩外侧(即远离基坑侧)注浆加固的保护方式，但该方法不适用于浅基础设施，因为桩外侧注浆的主要目的是提高被保护临近开挖基坑的建构筑物桩基的侧摩阻 力，提高其桩基础抗变形能力，而浅基础设施下直接注浆反而会导致建筑物不均匀上抬，造成隆起破坏。

另外，近年来双排桩技术得到了一定的发展，在紧邻既有建筑基坑边坡支护中具有一定优势，但双排桩支护成本较高，基坑支护深度也有一定限制，支护安全系数较低，后排桩的施工受边坡后的环境影响较大。

综上所述，提供一种控制临近基坑建构筑物变形的防护方法是本领域技术人员的一个重要技术问题。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种易于施工，可以控制临近开挖基坑建构筑物变形的防护方法，用以保护临近开挖基坑建构筑物。

一种控制临近基坑建构筑物变形的防护方法，包括以下步骤：

(1)在靠近建构筑物一侧的地基中埋设土压力计，靠近基坑一侧埋设基坑变形测斜管，并在建构筑物上布设沉降观测点；

(2)在基坑与既有建构筑物之间靠近基坑一侧进行竖向钻孔，成孔后，利用导向管将可充气/注浆的气囊袋导入钻孔内，孔口段进行密封；

(3)在基坑开挖同时，根据土压力、周围土体位移和建构筑物沉降变化情况，启动加压设备，打开导气管对气囊袋进行充气，形成一排气囊柱，以对开挖引起的卸荷进行压力补偿；

(4)在基坑开挖完成后，逐个地释放气囊里的空气，同时进行 注浆，形成具有一定刚度的桩体。

本发明所述的沉降观测点的设置应由设计单位根据地基的工程地质资料及建筑结构的特点确定，同时沉降观测点的标志埋设位置应视线开阔，没有遮挡。

作为优选，所述基坑从上至下间隔设置若干道横向支撑，所述横向撑杆采用液压式可伸缩撑杆并呈均匀布设。其数量根据建构筑物的长(宽)度确定。

作为优选，钻孔孔径控制在100～300mm。成孔方法不限。

作为优选，可充气/注浆的气囊袋采用土工密封不透气的布袋；所述气囊袋的上下两端绑扎于导向管上，气囊袋上端绑扎点距导向管上端口2～3m，通过导向管将气囊袋导入钻孔内，气囊袋导入钻孔内后，其孔口段2～3米范围内利用膨润土进行密封；气囊袋送入钻孔之前对其进行密封性检测，在开挖阶段，气囊袋的排气管的阀门始终处于关闭状态。

作为优选，导向管为具有一定直径的钢管或PE管，内径控制在100～200mm；导向管露出地面部分与分管道连接，导向管穿过气囊袋内的部分，其管身下部1/2范围内开孔，孔径50mm；导向管下段伸出气囊袋一定长度，其底部密封。导向管可兼做充气管与注浆管，气体或浆液可通过导向管上的孔眼进入气囊袋。

作为优选，气囊袋底部穿过基坑和周边建筑物之间的土体滑动区并嵌入土体滑动区下部的土体层。

作为优选，土压力计埋设于开挖基坑与竖向排列的气囊袋之间， 埋设深度依据基坑开挖时每一开挖面的位置确定；所述基坑变形测斜管埋设于开挖基坑与竖向排列的气囊袋之间并位于靠近基坑一侧。

作为优选，所述土压力计沿基坑开挖深度方向埋设两排于开挖基坑与竖向排列的气囊袋之间；其中一排土压力计竖向埋设，另一排水平埋设；所述土压计与实时监测系统相连接。竖向埋设的土压力计用于测量水平向土压力，水平埋设的土压力计用于测量竖向土压力。

作为优选，所述导向管与加压设备相连接，所述加压设备为空气压缩机或注浆设备。通过空气压缩机实现向气囊体中充气，通过注浆设备实现向气囊体中注浆。

作为优选，竖向排列的气囊体的顶部通过上部连梁上预设的钢管与上部连梁柔性连接。

本发明的有益效果在于：

(1)该防护方法中采用可充气/注浆的气囊袋进行充气/注浆，能将充气/注浆压力均匀扩散至被保护建构筑物下的地基土中，可避免直接在地基中注浆造成的建构筑物不均匀上抬隆起，减少浆体的浪费；

(2)可根据土压力计和基坑沉降实测结果调整注浆压力、注浆量和注浆进度，及时对由于基坑开挖引起的周围土体的应力释放进行补偿，以控制周边建构筑物沉降，有效减小基坑开挖对临近的建构筑物的扰动；

(3)可以通过提高滑移面的抗剪能力与结构自身所提供的体表侧阻力和刚度来限制防护方法后土体的变形发展，减小防护方法后建 构筑物的沉降和变形；

(4)可提供一定的抗浮承载力；

(5)制作简便，施工速度快，适应性强、效率高、成本低。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明竖向排列的可充气/注浆嚢袋体布置平面示意图；

图3是可充气/注浆嚢袋体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明所要保护的范围并不限于此。

参照图1～3，一种控制临近基坑建构筑物变形的防护方法，包括以下步骤：

(1)在靠近建构筑物2一侧的地基中埋设土压力计6，靠近基坑1一侧埋设基坑变形测斜管7，并在建构筑物上布设沉降观测点8，并进行初始的沉降观测，以作为后续施工的控制参照；沉降观测点的设置应由设计单位根据地基的工程地质资料及建筑结构的特点确定，同时沉降观测点的标志埋设位置应视线开阔，没有遮挡；

土压力计6埋设于开挖基坑1与竖向排列的气囊袋9之间，埋设深度依据基坑开挖时每一开挖面的位置确定；所述基坑变形测斜管7埋设于开挖基坑1与竖向排列的气囊袋9之间并位于靠近基坑1一侧；具体的，所述土压力计6沿基坑开挖深度方向埋设两排于开挖基坑与竖向排列的气囊袋之间；其中一排土压力计竖向埋设，用于测量 水平向土压力，另一排水平埋设，用于测量竖向土压力；所述土压计与实时监测系统相连接。

(2)在拟开挖基坑边侧设置围护结构4，同时在基坑1与临近开挖基坑建构筑物2之间靠近基坑1一侧进行竖向钻孔，钻孔孔径控制在100～300mm，成孔后，利用导向管10将可充气/注浆的气囊袋9导入钻孔内，在孔口段2～3米范围内以膨润土进行密封形成密封段3，确保气囊袋9的排气管11上部阀门关闭；

可充气/注浆的气囊袋9采用土工密封不透气的布袋，所述气囊袋的上下两端绑扎于导向管10上，气囊袋上端绑扎点距导向管上端口2～3m；气囊袋送入钻孔之前对其进行密封性检测，在开挖阶段，气囊袋的排气管11的阀门始终处于关闭状态；

导向管10为具有一定直径的钢管或PE管，内径控制在100～200mm；导向管露出地面部分与分管道16连接，导向管穿过气囊袋内的部分，其管身下部1/2范围内开孔，孔径50mm；导向管下段伸出气囊袋60cm，其底部密封；导向管10可兼做充气管与注浆管，气体或浆液可通过导向管上的孔眼12进入气囊袋9；

所述的可充气/注浆的气囊体9设置在靠近基坑1一侧，其底部穿过所述基坑1和临近开挖基坑建构筑物2之间的土体滑动区，并深入土体滑动区下部的土体层中；所述基坑1在开挖过程中从上至下间隔设置若干道横向支撑5，所述横向撑杆采用液压式可伸缩撑杆并呈均匀布设。

(3)在基坑开挖同时，根据土压力、周围土体位移和建构筑物 沉降变化情况，进行充气维持压力稳定；导向管10与加压设备14(空气压缩机)相连接，启动空气压缩机，打开导气管对气囊袋9进行充气，使可充气/注浆的气囊袋9微胀(在基坑开挖完成之前导向管始终与加压设备相连接，在这个过程中保持每一次充气完毕后的压力稳定)，形成一排气囊柱，可充气/注浆的气囊袋9体积膨胀形成具有较大直径和一定刚度的桩体，并根据土压力和基坑沉降实测结果调整气囊袋内的压力，及时对由于基坑开挖引起的周围土体的应力释放进行补偿；

可充气/注浆的气囊体9可根据施工情况通过加压设备14(空气压缩机/注浆设备)与总管道15、分管道16使之饱满至胀大，同时可通过实时监测系统17实时获知每个气囊体的实时压力，实现对每个单独或联合控制，操作简便；

竖向排列的可充气/注浆的气囊体9，其端部利用柔性连接在一起，并浇筑混凝土，在地表处形成整体；如此，可以提高竖向排列的可充气/注浆的气囊体9的整体刚度，从而进一步减少基坑施工对临近开挖基坑建构筑物2的影响；

竖向排列的可充气/注浆的气囊体9主要承受开挖基坑1开挖施工引起的侧向土压力和地基差异沉降产生的摩阻力，并且竖向排列的可充气/注浆的气囊体9在一定程度上可以减少作用在开挖基坑1的围护结构4上的土压力；当土体产生滑移变形时，通过实时监测系统17向竖向排列的可充气/注浆的气囊体9充气/注浆，通过提高滑移面的抗剪能力以及桩身提供的桩侧阻力和刚度以限制桩后土体的变形 发展，从而减小桩后被保护建筑设施的沉降和变形；

竖向排列的可充气/注浆的气囊体9密贴排列布置，每个气囊体都有各自独立的导向管10、排气管11、相应的阀门及各自的实时监测系统17(压力表)。通过对其充气/注浆，使气囊体形成充气/注浆囊体，能够将充气/注浆压力均匀扩散至临近开挖基坑建构筑物2下的地基土中，可以避免直接在地基中充气/注浆造成的临近开挖基坑建构筑物2不均匀上抬隆起。

(4)在基坑开挖完成后，逐个地释放气囊里的空气，同时进行注浆，形成具有一定刚度的桩体；具体的，将总阀门关闭，将总管道从空气压缩机上移除并连接到注浆设备上，打开总阀门，同时慢慢打开充气/注浆的气囊体9的排气管11，使浆体慢慢充满嚢袋体；待排气管11中有浆体溢出一段时间后，即可认为该充气/注浆的气囊体9已经注满，此时关闭相应分支上的阀门；在所有充气/注浆的气囊体9都注满浆体后，对充气/注浆的气囊体9进行封孔，并对所有竖向排列的气囊体的顶部通过上部连梁上预设的钢管与上部连梁柔性连接。

本发明可充气/注浆的气囊袋体积膨胀形成具有较大直径和一定刚度的桩体，并可根据土压力和基坑变形沉降实测结果对由于基坑开挖引起的周围土体的应力释放进行补偿，以控制周边建构筑物沉降，有效减小基坑开挖对临近的建构筑物的扰动。本发明解决了临近基坑建构筑物沉降控制难的问题，克服了其他防护方法存在成本高、扰动大和效率低等缺陷。本发明具有施工速度快、适应性强、实时性、效率高、扰动小、成本低等优点，是一种非常有效的沉降控制防护方法。