1、基坑地層注漿加固

基坑地層注漿加固是通過注漿的手段增加土體的強度、剛度和抗?jié)B性，使其滿足基坑工程的要求。

基坑地層注漿加固的目的一般如下所述：

(1)減少擋土墻的水平位移。

(2)使基坑擋土墻被動區(qū)產(chǎn)生較大抗力。

(3)減小基坑擋土墻主動區(qū)土壓力。

(4)增加基坑底部抗隆起穩(wěn)定性。

(5)在長、大基坑中，防止因分段開挖造成的基坑內(nèi)土體縱向失穩(wěn)。

(6)防止擋土墻接縫漏水。

(7)增加擋土墻的垂直承載力。

基坑地層注漿加固包括基坑內(nèi)底部土體加固、基坑外陰角加固、圍護墻接縫防水、圍護墻底部腳趾加固等，從平面布局上區(qū)分有滿膛加固、抽條加固等形式。如前所述，基坑內(nèi)底部土體加固和基坑外陰角加固等大面積的加固已逐漸被深層攪拌、高壓噴射注漿等強度較高、穩(wěn)定性較好的加固方法所替代，注漿法在這方面較多地應用在開挖深度小、變形要求低的基坑工程或是局部加固上；圍護墻接縫防水施工現(xiàn)在也較多地采用高壓噴射注漿的方法，因為注漿法畢竟存在一定的不確定性和不連續(xù)性，尤其在細顆粒土層中較為明顯，目前更多地應用于開挖深度小、地質(zhì)條件較好、周邊環(huán)境保護要求較低的基坑工程；圍護墻底部腳趾注漿目前應用較為廣泛。

圍護墻底部腳趾注漿采用埋管注漿法施工，漿液一般采用水泥漿液。其他注漿施工可采用袖閥管注漿法、注漿管注漿法、花管注漿法，其加固機理一般主要表現(xiàn)為劈裂注漿形式，漿液可根據(jù)需要選用水泥漿液或水泥-水玻璃雙液漿；以增加土體強度、剛度為目的的注漿施工還可采用壓密注漿工藝，如 CCG 工法等。

例：工程實例 1 －上海延安東路越江隧道浦西引道段 106A －104 地基注漿加固

延安東路越江隧道是上海第二條穿越黃浦江底的公路隧道，全長 2261m，其主體部分是圓形隧道，直徑為 11m，采用盾構(gòu)法施工。在 1 號井以西的引道段采用地下連續(xù)墻圍護進行開挖施工，當引道段接近河南路時，分成兩條獨立的車道，所以在 106A 段的跨度達 21.4m，在 106～105 段的開挖深度達 11m。基坑位于市中心區(qū)域，北側(cè)約 10m 處有一幢 6 層高亞洲大樓，南側(cè)有一幢綜合貿(mào)易樓，西側(cè)為交通要道河南路。為減少開挖時圍護結(jié)構(gòu)的位移，保護周圍的建筑物，保證交通安全，采用注漿法對基坑內(nèi)深層土體進行加固。

施工地區(qū)地層大致可劃分為 3 層：

(1)雜填土：厚度 4.3～4.5m，主要由瀝青、花崗巖拋石塊石及碎石、磚瓦、廢鋼板、回填土等組成。

(2)淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土：厚度 7.5～8.5m，灰色飽和流塑，局部含有少量薄層粉細砂和貝殼，含水量 32.8%，孔隙比 0.85。

(3)淤泥質(zhì)黏土：灰色軟塑，局部含少量薄層粉細砂、貝殼和植物根莖，含水量 50.7%，孔隙比 1.39。

注漿采用袖閥管注漿法，注漿孔孔距 1.5m，排距 1.5m，孔深 25m，注漿加固深度范圍-10～-25m，注漿加固面積 414m2 ，體積 7245m3 ，鉆孔 212 只，注入水泥漿液近 2000m3 。

注漿加固后，土體N值由未加固時的0～1 提高到3~5，用跨孔法測定聲波的橫波速度，注漿后有明顯提高，橫波速度(v t)提高20%～45%，動彈模量(E d )提高68%～138%，動剪切模量(G d )提高52%～138%，詳見表21-7。

注漿加固后約 2 個月，當開挖到注漿加固深度時，可見層厚 1～2cm 的薄片狀漿液凝固體分布在土體中，土體空隙處和薄弱處都充滿了漿液凝固體，地下連續(xù)墻與軟土的接觸部位有大量漿液凝固體，提高了地下連續(xù)墻與土體的摩擦力�；�坑開挖地下連續(xù)墻最大位移量僅為 2.5cm，周圍最大沉降量為 2.5cm。

例：工程實例 2 －上海地鐵 M8 線鞍山路車站基坑注漿加固

上海地鐵 M8 線鞍山路車站基坑長約 149m，標準段寬 19.6m，挖深約 13.12m；兩側(cè)端頭井寬約 23.8m，挖深約 14.27～14.97m。該車站基坑為二級環(huán)境保護基坑，采用明挖法施工，地下連續(xù)墻圍護，基坑底部處于灰色淤泥質(zhì)黏土和灰色黏土中。

為了提高基坑底部的土體強度和基床系數(shù)，增強坑底穩(wěn)定和圍護結(jié)構(gòu)的剛度，減少基坑圍護變形和坑外土體變形，端頭井、標準段與部份連續(xù)墻外側(cè)實施了 CCG 注漿工法加固。

設計強度為靜力觸探試驗 p s 平均值 1.2MPa，設計注漿形成的柱狀砂漿體直徑為φ600mm，間距為 1.3m，樁長為坑底下 3～3.4m，部份連續(xù)墻外側(cè)砂漿體直徑為φ600 ㎜，樁長 16.8m。

在注漿施工同時，基坑內(nèi)進行了井點降水。

在注漿區(qū)齡期超過 28 天后，依據(jù)規(guī)范要求，按照監(jiān)理所確定的抽檢位置，采用靜力觸探試驗法，對注漿加固區(qū)進行了強度測試，共測試 8 個孔，加固后的土體強度較原狀土有很大的提高，坑底灰色淤泥質(zhì)黏土的靜力觸探試驗 p s 值由原來的 0.46MPa 提高到 0.8MPa～1.4MPa；坑底灰色黏土的靜力觸探試驗 p s 值由原來的 0.59MPa 提高到 1.0MPa～1.5MPa，抽檢孔位的加固區(qū)土體 p s 平均值達到 1.24MPa�；�坑開挖時，可見一個個壓密注漿后形成的砂漿結(jié)石體，基坑底板澆筑完成后，地下墻圍護位移為 1.5cm，基坑周圍的建筑、地下管線均安然無恙。

在這個基坑東端頭井開挖中，由于需先挖除坑內(nèi) 5m 深的地下防空洞，造成了南北兩側(cè)地下連續(xù)墻發(fā)生了較大的水平變形。后在兩側(cè)地下連續(xù)墻墻體旁，深 11m～13m 范圍內(nèi)，采用 CCG 注漿工法實施糾偏，取得了顯著的糾偏效果。

2、周圍環(huán)境保護跟蹤注漿

隨著工程建設的不斷發(fā)展，基坑工程面對的環(huán)境條件越來越復雜，在環(huán)境保護方面的要求也不斷提高，跟蹤注漿作為控制基坑周圍建筑物、管線等變形的有效輔助手段，得到了廣泛應用。

跟蹤注漿從其作用機理來說可分為主動區(qū)補償?shù)貙訐p失注漿、被動區(qū)注漿和矯正變形注漿 3 大類。

主動區(qū)補償?shù)貙訐p失注漿的作用機理是在基坑開挖過程中，通過注漿的手段及時補償由于開挖引起的水土損失，減小周邊建筑物、地下管線等的變形量。

被動區(qū)注漿的作用機理是利用注漿時引起水土壓力增加，作用在圍護墻上，短時間內(nèi)增大被動區(qū)抵抗圍護墻變形的能力，減弱圍護墻變形增大的趨勢，同時隨著漿液凝固，可提高被動區(qū)土體強度而對圍護墻的變形起限制作用。

矯正變形注漿的作用機理是基坑周圍建筑物和管線由于開挖施工產(chǎn)生了變形，通過注漿的手段穩(wěn)定其變形速率，在可能的情況下，利用注漿時土體膨脹、隆起的特性，對變形進行適當?shù)某C正，減少變形量和不均勻變形量。

這 3 類跟蹤注漿方法既可以分別使用，也可以結(jié)合使用，結(jié)合使用往往可以起到更好的效果。主動區(qū)補償?shù)貙訐p失注漿區(qū)域和被保護建筑物、管線之間(包括矯正變形注漿區(qū)域)宜設置隔離樁，以避免相互之間的干擾，隔離樁可采用樹根樁或鉆孔灌注樁，頂部可采用鋼筋混凝土圈梁連結(jié)。隔離樁同時還具有切斷土體滑裂面、調(diào)和沉降曲線的作用，是基坑工程環(huán)境保護的有力措施。

跟蹤注漿可采用袖閥管注漿法、注漿管注漿法、花管注漿法等方法施工，被動區(qū)注漿和矯正變形注漿還可采用低坍落度漿液壓密注漿的方法進行施工，例如采用低坍落度水泥砂漿的 CCG 工法。

被動區(qū)注漿和矯正變形注漿在采用袖閥管注漿法、注漿管注漿法、花管注漿法等方法施工時選用的漿液應具有快凝早強的特性，例如水泥-水玻璃雙液漿。主動區(qū)補償?shù)貙訐p失注漿可根據(jù)實際情況選用水泥漿液或水泥-水玻璃雙液漿。

跟蹤注漿的目的是控制基坑周圍建筑物、管線等的變形，同時注漿還具有非常明顯的副作用，特別是在主動區(qū)進行注漿時帶有一定的風險，因此跟蹤注漿必須在嚴格的信息化施工管理下進行。

需要指明的是，跟蹤注漿只是基坑工程周圍環(huán)境保護的輔助手段，其最主要的措施還是科學合理的支護體系設計和開挖施工管理。

工程實例 1 －上海地鐵二號線河南路車站東海商都保護跟蹤注漿

河南路車站是上海地鐵 2 號線建造難度較大的一座車站，具有高難度的環(huán)境保護要求。車站基坑標準段開挖深度約 16m，寬 22m，采用地下連續(xù)墻鋼支撐支護體系。

東海商都與地下連續(xù)墻相距僅約 1m，對圍護形成約為 80kN/m 2 的大面積超載。東海商都建于 20 世紀 30 年代，采用獨立木樁基礎，對地層位移非常敏感，其環(huán)境保護等級為特級。為保護東海商都，其鄰近的基坑部分采用順做 1 層逆做 2 層的施工方法，在圍護結(jié)構(gòu)和東海商都之間設置拱形的隔離樁，隔離樁采用樹根樁方法施工，在開挖期間采取了跟蹤注漿的輔助手段。

跟蹤注漿包括主動區(qū)補償?shù)貙訐p失注漿和被動區(qū)注漿，漿液均為水泥-水玻璃雙液漿。主動區(qū)補償?shù)貙訐p失注漿在隔離樁和地下連續(xù)墻之間的區(qū)域施工，采用了袖閥管注漿法，由于東海商都的木樁與圍護墻距離很近，主動區(qū)注漿量較�。槐粍訁^(qū)注漿在靠近地下連續(xù)墻的開挖面以下區(qū)域施工，采用了注漿管注漿法。圖 21-17 是東海商都與地鐵車站基坑相對位置的平面示意圖，圖 21-18 是注漿孔的平面布置圖。

跟蹤注漿時對地下連續(xù)墻變形、建筑物沉降等進行了嚴密的監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果指導跟蹤注漿的施工。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，被動區(qū)注漿施工時，在每一次注漿及稍后時間內(nèi)地下連續(xù)墻變形和建筑物沉降的增量都明顯減少，甚至出現(xiàn)負值；整個開挖工程中，進行跟蹤注漿的時間段與未進行跟蹤注漿的前期相比，建筑物的沉降速率有明顯的降低。這些情況都充分說明了跟蹤注漿有效地抑止了變形的發(fā)展。

由于采取了一系列有效的保護措施，包括在嚴格信息化施工管理下的跟蹤注漿，成功地在基坑開挖期間對東海商都進行了保護。

例：工程實例 2 －大上海時代廣場基坑工程φ900 上水管保護跟蹤注漿

大上海時代廣場工程位于上海繁華鬧市區(qū)，東鄰柳林路、柳林大廈，西靠淮海公園，南面是大量舊式民居，北面為淮海中路�；�坑開挖面積約 11000m 2 ，開挖深度 17.05m，局部最深處達 19m，圍護采用 1m 厚地下連續(xù)墻，支撐設 4 道，其中角撐均為鋼筋混凝土支撐，中部直撐第 1 道為鋼筋混凝土支撐，其余 3 道為鋼支撐。該工程地質(zhì)條件較差，土層分布復雜，為典型的上海地區(qū)軟土地基。

該基坑四周存在大量分布復雜的地下管線，其中位于柳林路上的一根φ900 上水管是該基坑工程環(huán)境保護的重點對象。該管線管徑大、年代久，一旦破壞影響極大且難以修理，而在附近基坑施工已使其發(fā)生過一定的沉降，采用雷達探測方法發(fā)現(xiàn)該管線所處的柳林路道路地基狀況不佳。

在施工前期未能對該管線進行直接監(jiān)測，僅對其相鄰的電纜線布置了測點。當基坑開挖深度達 12m 時，測點的累計沉降值達到 38.3～51.3mm，考慮到至基坑底部還有 5m，為保證該管線安全，對其進行了跟蹤注漿保護，注漿采用袖閥管注漿法施工，漿液為水泥-水玻璃雙液漿。

為保證注漿效果，防止注漿對管線產(chǎn)生不利影響，在跟蹤注漿施工前對該管線進行了直接測點布置，布置方法為以每節(jié)管段長(6m)為間距開挖路面使管線局部暴露，在管頂焊1根鋼筋作為沉降測點，對應監(jiān)測點位置在管線一側(cè)以 2m 為間距布置注漿孔。

跟蹤注漿在嚴格信息化施工管理下進行，根據(jù)每日監(jiān)測點的沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制管線的沉降曲線，并計算出每段的曲率半徑，對曲率半徑超出允許值的區(qū)段計算出欲使其恢復至允許值范圍的注漿抬高量，在此基礎上選擇合適的注漿點，對管線進行抬升，施工時進行即時監(jiān)測控制管線抬高量。

自實施跟蹤注漿以后，管線沉降速率明顯減緩，通過對管線曲率半徑的控制，使管線能處于安全狀態(tài)，在基坑開挖過程中成功地保護了管線。

3、注漿堵漏搶險

基坑工程的風險控制很大一部分在于水的治理，一旦基坑發(fā)生滲漏，就會伴隨著大量的水土流失，若不及時封堵，將會產(chǎn)生嚴重后果。注漿法作為一種設備簡單、施工方便、見效快的堵漏施工工藝，較多地在堵漏搶險中得到應用并取得很好的效果。

注漿堵漏的基本作用機理為通過注漿設備將漿液注入至土層中的滲漏水通道，通過漿液的不斷凝固、堆積，將滲漏水通道堵塞，從而解決滲漏水問題。注漿堵漏的作用機理決定了該技術(shù)比較適用于解決范圍較小的滲漏水問題。

注漿堵漏是在動水的條件下施工，必須根據(jù)工程實際情況，合理選擇施工工藝和注漿漿液，才能取得良好的效果。

注漿堵漏對施工工藝的要求就是設備和工藝簡單，施工速度快，以滿足搶險工程快速反應的要求。施工工藝一般選擇注漿管注漿法、花管注漿法，成孔施工在深度較小的情況下一般采用振入方式；深度較大時宜選擇施工速度快的振動式鑿巖鉆機鉆孔，然后將注漿管或花管放入孔內(nèi)進行注漿。在情況不是很緊急，并且注漿深度范圍較大時，也可在孔內(nèi)插入單向密封塑料閥管，以方便注漿芯管上下移動。在易產(chǎn)生塌孔的地層施工時，注漿管或花管可能無法順利置入孔中，也可選擇鉆桿注漿法直接進行注漿。

注漿堵漏對漿液的要求是快速凝結(jié)和早強，目前應用較多的是油溶性聚氨酯漿液和水泥-水玻璃雙液漿。

油溶性聚氨酯漿液是采用多異氰酸酯和聚醚樹脂等作為主要原材料，加入各種附加劑配制而成。由于漿液中含有未反應的多異氰基團，所以遇水后會發(fā)生反應(水解反應)，放出CO 2 氣體(發(fā)泡反應)致使凝膠體體積迅速膨脹，同時還會發(fā)生連鎖反應，產(chǎn)生交聯(lián)形成泡沫凝固體，另外發(fā)泡過程會產(chǎn)生二次滲透，從而對地層有加固和防滲作用。油溶性聚氨酯漿液凝固時間為數(shù)十秒至數(shù)十分鐘，在堵漏施工中一般控制在 1 分鐘上下，固砂體強度一兆帕至十幾兆帕，注后滲透系數(shù)為 10 -5 ～10 -7 cm/s。

油溶性聚氨酯漿液的優(yōu)點是可注性好、固砂強度高、遇水反應凝膠時間快，漿液流失少、適應性強、止水作用見效快，特別適用于緊急情況下的堵漏處理。其缺點是決定凝膠時間的因素較多，包括主劑和外加劑的影響、環(huán)境溫度的影響、地下水 pH 值及與地下水的接觸狀態(tài)等，故其凝膠時間不好控制；材料價格較貴；遇水反應的特性往往造成注漿管移動困難，在要求注漿深度范圍較大的情況下使用有一定的局限性；另外油溶性聚氨酯漿液有毒、易燃，使用中應特別注意防毒、防火。

水泥-水玻璃雙液漿亦稱 CS 漿液，是以水泥漿和水玻璃為主劑，兩者按一定比例以雙液方式注入，必要時加入附加劑所組成的注漿材料。其快凝、早強的機理是水玻璃與水泥水化生成的氫氧化鈣快速反應，生成具有一定強度的凝膠體－水化硅酸鈣。水泥-水玻璃雙液漿的特點是漿液凝膠時間可控制在幾秒至幾十分鐘范圍內(nèi)，凝結(jié)后結(jié)石率可達 100％，結(jié)石體抗壓強度達 5～20MPa，材料來源豐富，價格較低，對環(huán)境和地下水無污染。在實際施工中，綜合考慮凝膠時間、抗壓強度、施工等因素，水泥-水玻璃雙液漿一般采用的配方為：水泥采用 32.5 級或 42.5 級普通硅酸鹽水泥，水泥漿水灰比 0.6～0.7，水玻璃采用濃度為 25～35°Be’的中性水玻璃，模數(shù)以 2.8～3.5 為宜，水泥漿與水玻璃的體積比為 1：0.5～1：1，初凝時間一般為 15～60 秒。

由于不同廠家、不同批次的材料在性能上有一定差異，現(xiàn)場環(huán)境條件也不一致，在注漿施工前應對漿液進行小樣試驗，以確定合理的漿液配比。

如前所述，基坑工程發(fā)生滲漏往往會產(chǎn)生嚴重后果，因此制定和落實有效的控制預案是非常必要的。在施工前應落實注漿堵漏的施工隊伍、設備和材料，并預先分析可能發(fā)生滲漏水的位置、原因以及應對措施，以保證一旦發(fā)生滲漏水情況能得到及時處理。在注漿堵漏施工前應對滲漏水情況、發(fā)生原因和滲漏水通道位置等進行信息收集和分析，并確定合理的處理方案、施工工藝和注漿漿液，以保證注漿堵漏施工有的放矢。注漿堵漏是在動水條件下施工，而漿液的凝固、堆積是需要一定時間的，若水流較大，就會造成漿液來不及凝固、堆積就被水流沖走，因此在注漿前一般要用黏土、水泥包等對漏水處進行適當?shù)姆舛�。出于同樣的原因，注漿孔不宜緊靠漏水處，一般以距離 1～2m 為宜。

注漿堵漏施工時應對滲漏水情況的變化、漿液是否沿滲漏水流出及流失量大小等情況進行仔細觀察，并及時調(diào)整施工位置和漿液配比。

注漿施工時漿液是在一定壓力下進入土體，而漿液的快凝早強也對壓力的消散產(chǎn)生負面影響，而且施工一般在基坑主動區(qū)開展，因此注漿堵漏施工可能會對圍護結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響，所以應對圍護結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境進行嚴密的監(jiān)測。

例：工程實例 1

某地鐵車站基坑采用端頭井與標準段分部開挖的方式施工，圍護結(jié)構(gòu)為地下連續(xù)墻，端頭井與標準段之間采用封頭墻隔離。端頭井開挖深度約 16m，坑底以下土層為砂質(zhì)粉土。

基坑開挖期間很正常，素混凝土墊層澆注完畢 1 天后發(fā)現(xiàn)在靠近封頭地下連續(xù)墻“T”形幅處的墊層發(fā)生隆起，為釋放壓力，施工方將該處墊層鑿穿，出現(xiàn)了大量涌水涌砂現(xiàn)象，該處基坑附近尚有不少民房等建筑物，一旦出現(xiàn)大量水土流失，后果不堪設想。

施工方啟動了緊急預案，現(xiàn)場成立搶險指揮部，調(diào)動人力物力，使用黏土、包裝水泥等對涌水點進行封堵，降低了水土流失速度，同時安排專業(yè)注漿施工隊伍進行注漿堵漏。

在施工準備期間，召開了堵漏方案討論會，根據(jù)現(xiàn)場觀察情況和施工方介紹的施工以及滲漏發(fā)生情況綜合分析，認為本次滲漏原因為施工方為方便施工，除第一道支撐外，未按設計要求在“T”形幅處設置鋼筋混凝土角撐，基坑開挖打破了“T”形幅處的平衡，造成其發(fā)生轉(zhuǎn)動，2號縫在轉(zhuǎn)動后張角向內(nèi)，1 號縫處則張角向外，漏水位置應在 1號縫處，因坑底以上均為黏性土，故開挖期間未出現(xiàn)問題�？紤]到未開挖土體對圍護結(jié)構(gòu)的約束性，1 號縫的漏水縫隙不會很深，同時考慮到情況緊急，會議決定采用注漿管注漿法進行施工，漿液采用油溶性聚氨酯漿液，注漿深度為坑底以下 5m。

堵漏方案明確后，由專業(yè)注漿隊伍立即展開施工，采用大功率氣動鉆機在基坑外側(cè)距 1 號縫約 1.5m 處鉆孔至開挖面以下 5m，在孔內(nèi)放入注漿管，為確認注漿孔位的有效性，先注入少量凝固時間較長的漿液，在發(fā)現(xiàn)漿液隨水流進入基坑后，迅速配制凝結(jié)時間短的漿液進行注漿，用 1 個小時左右的時間消除了滲漏水現(xiàn)象。

例：工程實例 2

某地鐵車站所處地層比較復雜，為黏性土、砂土互層，基坑底部為 5m 厚的黏性土層，以下為含微承壓水的砂土層。由于底部黏性土層足以抵抗下部的承壓水頭，基坑開挖和底板制作均順利完成，在鉆孔安裝接地裝置時，將黏性土層鉆穿，發(fā)生了大量涌水涌砂情況，在出現(xiàn)險情一側(cè)基坑外部的幾幢 6 層居民樓均不同程度地發(fā)生沉降。

險情出現(xiàn)后，施工方馬上安排專業(yè)注漿隊伍進場搶險，結(jié)合現(xiàn)場條件，采用注漿管注漿法在原鉆孔處進行注漿堵漏，漿液采用水泥-水玻璃雙液漿。在注漿施工時發(fā)現(xiàn)漿液被水流沖出，無法封堵漏水點。針對這種情況，有關專家會同注漿技術(shù)人員現(xiàn)場會診，一致認為注漿深度太淺，漿液來不及凝固堆積就被沖出孔外；決定調(diào)整施工方案，加大注漿深度，注漿管進入砂土層 3m，同時對漿液配比進行調(diào)整，縮短初凝時間，提高早期強度。

注漿隊伍按照調(diào)整的方案展開施工，在原孔位無法施工的情況下，在其附近采用振入的方式使注漿管進入砂土層 3m，按照調(diào)整好的配比進行水泥-水玻璃雙液注漿，一開始尚有部分漿液被水流帶出，隨著漿液在砂土層里不斷凝固堆積，水流和被帶出的漿液逐漸減少，直至滲漏點被完全封堵。