基坑工程-环境保护

循踪补偿注浆法

地下墙后循踪补偿注浆 的原理就是利用围护结 构变形通过土体传递到 建筑物位置处产生相应 变形的时间差，在基坑 变形传递到建筑物之前 将由于围护结构的变形 造成的土体损失通过注 浆补偿隔断，从而有效 地减小周围地层位移， 达到保护周边环境的目 的。
刘国彬 2001年9月15日
设计要点
刘国彬 2001年9月15日
研究生课程《基坑工程总论 • 深基坑工程》
第十三课
2002年01月08日
刘国彬 2001年9月15日
基坑工程施工环境保护技术
刘国彬 2001年9月15日
周围环境保护的重要性
刘国彬 2001年9月15日
周围环境保护的重要性
•在建筑群林立、地下设施和管线纵横交错的复杂 城市环境中，进行车站工程施工，必然会面临着 工程环境保护的问题 •施工位移的控制往往成为工程成败的关键 •环境保护不当，轻则产生建筑物裂缝，导致用户 的不便，重则出现管线破裂、房屋倒塌的现象， 造成人力、物力、财力的巨大损失，出现严重后 果的事例屡见不鲜
安装仪表，收集和处理监测 数据及配套的施工活动记录
为研究和发展将 来工程技术服务
及时向现场施工指挥反馈以 改进施工或采取应变措施
刘国彬 2001年9月15日
工程实践中的难题

变形预测难 变形控制更难 达到变形控制目的的工程费用高
刘国彬 2001年9月15日
车站施工环境保护技术
刘国彬 2001年9月15日
刘国彬 2001年9月15日
设计要点


如果注浆位置距离围护结构太近，在未经过试验之前 最大注浆压力应小于0.2MPa，试验后调整；若建筑物 与基坑围护之间距离有5米以上，而且注浆附近无管线 通过时注浆压力可以大一些，在有轴力的断面要在注 浆同时监测轴力，根据及时反馈信息来调整注浆压力。 浆液的配比可参照下表调整
环境保护技术多样性的原因


基坑周围不同部位的位移性质不一样 地下工程具有很强的个性：地质条件不 同，结构不同，施工工况不同，周围的 环境条件不同，需要不同的方法 经济要求的不一样 达到效果要求的不一样（包括重要性） 保护的对象不一样
刘国彬 2001年9月15日
被动区压力控制注浆法
刘国彬 2001年9月15日
环境保护技术的分类

位移源控制 传递过程控制 保护对象的控制 其它
刘国彬 2001年9月15日
位移源控制


支护结构刚度加强 优化支撑位置 基坑内加固 时空效应法 被动区压力控制注浆 信息化施工控制
刘国彬 2001年9月15日
传递过程控制

隔断桩（墙） 循踪补偿注浆 主动区压力控制注浆
选择恰当的计算模型，计算保护物体所在地表的变形与位移
判别建筑物及地下管线允许变形量，确定保护等级
确定保护方案
保护物体受力分 析与内力计算 现场监测
工程保护方法
刘国彬 2001年9月15日
选择保护方法的思路
不满足时，采取地基加固、注浆等控制措施
土性参数
围护结构变形
基坑参数
围护结构参数
施工参数 不满足时，采取建筑物加固措施
坑周地表沉 降
建筑物的差异沉降承受能力
刘国彬 2001年9月15日
监测设计流程
监 测 设 计 分析地质、环境、施工条件 提出施工中影响环境的问题
与施工组织设计相结合，使成为 保证工程安全环境安全的措施
确定监测项目、选择仪器
提出各监测项目的具体 要求和警戒量测指标
提出购置、安装仪 器和计数的规定
提 出 实 施 办 法
•
刘国彬 2001年9月15日
调查内容——构筑物
• • 场地内和邻近地区地下管道资料：包括管道使用功 能、管道与基坑相对位置、埋深、管径、埋设年代、 构造及接头型式等； 各种电缆线：查明规格型号、使用要求、保护装置、 外径、地下埋深或地上架设、电杆高度及荷载状况 (尽端及转折处电杆的上部荷载不平衡，受到地表变 形的影响后很易倒下)、电杆基础类型(支撑在天然地 基或桩基上) ； 地下构筑物及设施(人防、共同沟、地铁隧道、公路 隧道、地铁车站、地下车库、地下商场、地下通道、 地下油池等)的建筑结构平面及剖面资料、基础型式 与基坑相对位置 。
在被动区注 浆,一方面可以利 用注浆时的压力 作用,控制基坑挡 墙的流变位移以 及相应的坑周地 层损失;另一方面 还可以利用注浆 对土体的加固作 用,有效提高后继 开挖中的被动区 土体抗力,减少挡 墙位移 。被动 区注浆是控制差 异沉降的重要辅 助手段之一。
被动区控制控制注浆
刘国彬 2001年9月15日



首先要详细了解基坑及周围环境条件，判断适用性； 注浆孔布置，保护等级二、三级：一排，离墙2～3米， 孔距小于到墙距离，保护等级一级：2～3排，避免靠 近建筑物，具体值通过计算确定； 布孔范围包括建筑物及其两侧各10米左右范围； 注浆深度应根据支撑的设计情况来决定，每层注浆范 围一般位于对应支撑以上1米开始到上层支撑之间，上 下注浆后注浆范围要衔接。
刘国彬 2001年9月15日
刘国彬 2001年9月15日
实例二
某地铁车站深基坑 开挖，纵向土体滑坡冲跨 支撑后基坑产生大塌方， 形成重大工程事故，严重 影响周围环境
刘国彬 2001年9月15日
实例三
某地铁车站基坑由于纵向土 体滑坡造成基坑坍塌
刘国彬 2001年9月15日
蓝村路车站 景观效果
溧阳路～பைடு நூலகம்山路 接轨景观效果
•
刘国彬 2001年9月15日
控制标准——差异沉降
建筑物在不同差异沉降下的反应
建 筑 结 构 类 型

L
(L 为建筑物长度，
为差异沉降)
建 筑 物 反 应
1.一般砖墙承重结构，包括有内框架的结 构；建筑物长高比小于 10；有圈梁；天然 地基(天然地基) 2.一般钢筋混凝土框架结构 达 1/150 达 1/500 3.高层刚性建筑(箱型基础、桩基) 4.有桥式行车的单层排架结构的厂房天然 地基或桩基 5.有斜撑的框架结构 6.一般对沉降差反应敏感的机器基础 达 1/300 达 1/600 达 1/850 达 1/250 达 1/150
0 0
20
40
60
80
100 0
0
20
40
60
80
100
5
5
10
10
15
15
20
20
25
25
30
30
35
35
开挖支撑结束后的实测值 除去注浆效果后的有支撑暴露后的计算值 有支撑暴露并注浆的实测值
开挖支撑结束后的实测值 除去注浆效果后的有支撑暴露40天后 的计算值 有支撑暴露40天后的实测值
刘国彬 2001年9月15日
刘国彬 2001年9月15日
保护对象的控制


地下管线的跟踪注浆 建筑物纠偏 地基加固 结构补强 基础托换 水平注浆
刘国彬 2001年9月15日
其它


各种保护方法的综合应用 减少围护结构施工、加固、降水等因素 影响的方法 拱形槽壁法 降水纠偏法
刘国彬 2001年9月15日
灰 浆 粉 煤 灰 175 1 水 玻 璃 浆 水 玻 璃 水 330 250 1 水灰比 0.92:1 初凝时间 1 分30 秒
水 泥 500
水 210
刘国彬 2001年9月15日
设计要点




循踪补偿注浆法施工必须在对应位置处支撑施 加作用后一定时间内开始，具体时间通过计算 确定； 注浆量估算 V 注浆 V 墙体位移 注浆在最下面的 1.0 米深度范围内，提升速度 一般为每分钟 5 厘米左右，在其上提升速度一 般为每分钟10厘米左右，具体通过计算确定； 流量一般为每分钟20升左右，可通过计算确定。
刘国彬 2001年9月15日
保护措施
刘国彬 2001年9月15日
相应保护措施
确定保护指标
确定保护方法
依据调查结果、以保护对象为主、分工况制定
信息化施工、监测要求
主动保护方法、工程保护方法
与施工紧密结合、适时加强监测、及时整理反馈
刘国彬 2001年9月15日
工程保护的步骤
根据施工特点、埋深及地质条件预估地面沉降量及影响范围 按比例画出影响范围内建筑物及地下管线与工程间关系的平面图
刘国彬 2001年9月15日
注浆后地表隆起实测曲线
1.6 1.2
隆起/mm
0.8 0.4 0 0 3 6 9 12 到注浆孔距离/m 15 18 21 24
按管节缝容许张开值[Δ]计算 有接头 的管
按管节纵向受弯容许应力[бw]计 算 按管节横向受弯容许应力[Δбw] 计算
注：有接头的管道的管道容许曲率半径取三者中最大者
刘国彬 2001年9月15日
控制标准——地铁隧道
• 最大隆沉量及水平位移量不超过20毫米。 • 隧道变形曲线的曲率半径不小于15000米。 • 相对变曲不大于1/2500。
刘国彬 2001年9月15日
南浦大桥桥墩
车站基坑边线，和 桥墩净距约1.5m
明珠线二期南浦大桥站深基坑，开挖深度22.6～24.6m， 和南浦大桥桥墩的最小净距约1.5m。
刘国彬 2001年9月15日
明珠二期上体馆车站换乘节点
刘国彬 2001年9月15日
明珠线一期 宜山路车站
车站基坑边线，和 桥墩净距约5m 明珠线二期宜山路站深基坑，开挖深度18m，和明珠线线一期的PHC 桩基础净距约5m，拟沿地下墙外侧采用树根桩加固。
隔断法
刘国彬 2001年9月15日
隔断法
隔断法是为避免或减少土体位移与沉降对构筑物的影响， 而在构筑物与施工面之间设置隔断墙予以保护的方法。墙体 主要承受施工引起的侧向土压力和地基差异沉降所产生的负 摩擦力，亦可用以隔断地下水降落曲线
刘国彬 2001年9月15日
循踪补偿注浆保护技术
刘国彬 2001年9月15日
刘国彬 2001年9月15日
调查内容——建筑物
• • • • 周围建筑物分布状况(地形现状图)； 周围建筑物与基坑边线、建筑红线平面距离； 周围建筑物建筑性质、结构型式及各种建筑物在不 同差异沉降下的反应； 如周围建筑物、构筑物在基坑开挖前已有裂缝、倾 斜等情况，则需收集此方面资料，并作标记、摄片 和绘图形成原始资料并对其承受变形的性能做出分 析鉴定； 建筑物年龄、老化情况，由专门机构检测后，作出 鉴定，并在分析建筑物承受差异沉降能力时加以考 虑。
刘国彬 2001年9月15日
工程实例
中央公园地铁车站与周围环境平面位置
各楼距地下墙在3~15米之间变化，最近的仅2.93米
刘国彬 2001年9月15日
A、B、C三楼附近的循踪注浆孔平面布置图
刘国彬 2001年9月15日
注浆深度范围图
刘国彬 2001年9月15日
注浆效果分析
注浆前后的A楼沉降变化情况
刘国彬 2001年9月15日
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刘国彬 2001年9月15日
实例一
某地铁车 站出入口由于 施工不当，环 境保护力度不 够，基坑开挖 位移变形控制 不严格，造成 附近古建筑物 产生大变形并 严重开裂，无 法正常使用。
设计施工方法

注浆孔的平面布置 注浆的有效深度范围 浆液配比 单位深度的注入量 浆液流速 注浆压力 注浆管提升速度 注浆顺序安排


刘国彬 2001年9月15日
工程实例
地铁二号线河南路车站及其周围环境示意图
刘国彬 2001年9月15日
被 动 区 压 力 注 浆 效 果 分 析
S1（mm) 1.78 1.14 1.66 S2(mm) 1.98 1.26 1.32 S3(mm) 2.35 1.11 1.52 S4(mm) 1.55 0.73 1.04 S5(mm) 0.92 0.39 0.49
建筑物沉降变化 注浆前一天 注浆当天 注浆后一天
注浆前后的A楼附近地面沉降变化情况
刘国彬 2001年9月15日
新世界大厦
上海广场
香港广场
刘国彬 2001年9月15日
刘国彬 2001年9月15日
周围环境的调查
刘国彬 2001年9月15日
周围环境的调查
车站周围环境调查的重要性
调查内容
控制标准
经济效益、预先保护讨论、明确责任
建筑物、构筑物、管线类型
差异沉降、最小曲率半径、允许裂缝
分隔墙及承重砖墙发生相当多的裂缝可能 发生结构性破坏
发生严重变形 开始出现裂缝 可观察到建筑物倾斜 桥式行车运转困难，不调整轨面水平难运 行，分隔墙有裂缝 处于安全极限状态 机器使用可能会发生困难， 处于可运行的极 限状态
刘国彬 2001年9月15日
控制标准——管道容许曲率半径
管道容许曲率半径
管道类型 焊接良好的大长度管道 允许曲率半 径[R]