CN115821937A - 一种基坑临近非稳定竖井的联合加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基坑临近非稳定竖井的联合加固方法，包括如下步骤：S1、对竖井远离基坑侧土进行现场勘测，确定注浆加固位置，进行深孔注浆加固作业；S2、在竖井内从底部向上搭设脚手架；S3、在竖井靠近注浆加固区域一侧的侧墙上，从上向下施作预应力锚杆；S4、对基坑与竖井之间土体进行注浆加固；完成对拉锚杆；S5、重复S4完成剩余部分土体加固以及对拉锚杆对拉工作。本发明通过对拉锚杆使基坑围护桩、围护桩及竖井间的土体、竖井左侧井壁形成一个受力体系，该体系用来确保基坑一侧土体开挖的安全，形成了一个平衡体系。在该平衡体系的作用下，既保证了竖井的安全，又确保了基坑开挖的顺利施作。

Description

一种基坑临近非稳定竖井的联合加固方法

技术领域

本发明涉及基坑与竖井联合加固技术领域，特别是涉及一种基坑临近非稳定竖井的联合加固方法。

背景技术

近年来，随着地铁建设的快速发展，出现了大量地铁与周边建筑相互影响的工程。常见以下两种形式，一是新建地铁影响既有建筑的安全，二是新建建筑影响既有地铁的运营。上述建设中，既要确保既有工程的安全，又要保证新建工程的安全，势必涉及加固工程。目前常见的是在规划设计阶段，就已考虑上述影响，通过先期对已稳定的既有工程进行加固设计，之后再进行新建工程的施作，安全有效。

然而，由于建设过程中规划的变更，将不可避免地遇到在规划设计阶段并无相关规划，而在实际施工阶段，由于某种特定需求，需在在建结构附近增建一个建筑的情况。如需在在建地铁施工竖井旁边新建一个结构物，该结构物基坑和在建施工竖井之间会相互影响，然而在地铁设计规划中并没有这个建筑，相关的设计也中未考虑上述影响。同时由于工期要求，地铁竖井附近的这个后增加建筑物需要和地铁同期建设，不得不进行加固设计和施工方法调整，以满足实际工程的需求。

例如，需要对在建地铁南侧的既有建筑进行改造，即在原建筑东北角建造该建筑与地铁车站的接驳区域，其中就涉及要在在建地铁施工竖井的南侧开挖接驳区的基坑，建设过程中，既要保证在建地铁施工竖井的安全，又要确保新建基坑的安全，目前类似工程无可借鉴经验，需进行专门加固设计。

目前对于基坑临近构筑物加固方面的研究，工程案例较多且已取得大量成果，其中涉及到的基坑支护技术也相对成熟。然而，在地铁车站建设过程中，由于规划变更增建地铁接驳区，导致增建建筑基坑距离地铁已建竖井较近，如何在有限施工空间内，在确保竖井安全的基础上进行基坑的顺利施作，风险高、难度大，且实际工程案例缺乏，无经验指导。具体表现为，基坑紧邻竖井，竖井后期还要作为地铁建设的通道来使用，不能将锚杆直接打穿竖井打设到稳定的土体中，从而影响基坑正常桩锚支护体系的施作。与此同时，竖井深度大于基坑深度，需考虑基坑开挖过程中临近竖井区域的安全问题，需要解决基坑开挖卸荷而引起的竖井上浮和倾斜问题。此外，还要保证基坑开挖后竖井的正常使用，一旦出现问题将直接影响在建地铁。以上因素导致这类工程难度极大，风险极高，且现有支护加固技术无法直接解决后期规划的地铁接驳区基坑与在建地铁建设竖井的安全建设问题，可借鉴的经验寥寥无几。

常见的基坑支护加固方法有放坡支护、桩锚支护、土钉墙支护、地连墙支护、水泥搅拌土锚索支护、SMW工法桩支护、锚杆加固和预应力锚索加固等，这些支护以及加固方式可以对基坑或临近构筑物起到一定的保护作用。但就上述工程来说，首先场地有限，放坡支护无法实施；其次，由于基坑周边紧邻竖井，且竖井工作空间后期还要使用，致使在基坑和竖井之间的有限区域内，锚杆、锚索类加固方法的锚杆长度不够，无法使用。鉴于预应力锚杆对拉锚固技术适用于较小范围内的对拉加固，在桥台、桥侧墙、隧道加固等方面得到了较多应用，可尝试用于此处。此外，基坑开挖将导致竖井向基坑一侧倾斜，必须确保竖井自身的稳定，才能确保拉锚在竖井上的基坑围护体系的安全，因此需提前对竖井非基坑侧进行加固。综上，单独的加固措施无法确保这个复杂施工体系的安全。

综上所述，本发明旨在提出一种综合受力加固体系及方法，通过该体系的共同作用，即能保证基坑开挖的安全，又能保证竖井基坑的安全和后续继续使用，以期解决未列入前期规划的增建工程和既有地铁竖井近距离相邻、基坑和地铁同期建设情况下，基坑自身安全和基坑开挖卸荷引起的竖井稳定问题。有别于传统的基于稳定体系的加固方法，本发明的创新在于，通过对自身不稳定的在建工程进行加固使其处于稳定状态，利用该稳定工程，借力对基坑和竖井形成的拉锚体系上的拉力进行平衡，进而达到稳定基坑和竖井的目的。通过上述方法，解决了有限施工空间内，由于规划调整、工期要求，所引起的在建项目与增建项目同时施工所带来的难题，确保了工程的安全和预期功能的实现，所得成果将对类似工程具有重要的理论意义和实践意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种基坑临近非稳定竖井的联合加固方法，以解决现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种基坑临近非稳定竖井的联合加固方法，包括如下步骤：

S1、对竖井远离基坑侧土进行现场勘测，确定注浆加固位置，进行深孔注浆加固作业；

S2、在竖井内从底部向上搭设脚手架；

S3、在竖井靠近注浆加固区域一侧的侧墙上，从上向下施作预应力锚杆，并分段焊接拼接纵向的工字钢作形成工字钢腰梁，且工字钢腰梁分段与凿出的竖井格栅主筋焊接，完成预应力锚杆张拉后，拆除脚手架；

S4、在基坑冠梁与竖井圈梁之间设置拉筋，开始基坑土方开挖，同步在桩间布置注浆花管，对基坑与竖井之间土体进行注浆加固；开挖至第一道对拉锚杆处时，从基坑护坡桩侧向竖井侧进行对拉锚杆打设，并进行竖井井壁上的锚头及腰梁施作，即完成该层对拉锚杆；

S5、继续进行基坑开挖，重复S4完成剩余部分土体加固以及对拉锚杆对拉工作，至此基坑与竖井井壁对拉完成。

优选的，所述S1中，注浆范围长度为竖井远离基坑侧边向两侧各加1m，施工中可根据注浆区域进行调整；宽度为从竖井远离基坑侧边向外延伸至最长预应力锚杆锚固位置或距既有构筑物边线150mm，注浆深度超过基坑基槽底线6m；注浆方向沿竖井垂直方向注浆，孔位间距为1.0×1.0m；选取相同地层段钻1-2个孔位进行深孔注浆的试验，对设备、工艺、浆液种类、注浆压力的具体参数进行调整和验证。

优选的，所述S2中，竖井内从下向上搭设碗扣式脚手架作业平台，立杆纵距0.9m、横距0.9m，横杆步距0.9m；每根立杆底部应设置垫板，扫地杆不大于200mm；脚手板满铺，并用铁丝绑扎固定；剪刀撑斜杆的接长应采用搭接或对接，搭接大于1m，外侧全立面连续设置剪刀撑，水平面剪刀撑每4.5米搭设一道；脚手架拆除作业必须由上而下逐层进行，严禁上下同时作。

优选的，所述S3中，进行预应力锚杆施工时应注意避开竖井初支钢格栅和纵向连接钢筋，竖井加固时做好对竖井钢对撑的保护，并及时采用C20喷射混凝土封闭，暂停地铁施工；设4-9排预应力锚杆，预应力锚杆采用2-5根1860MPa预应力钢绞线，预应力锚杆成孔孔径150mm，长度为9m-28m。

优选的，所述S3中预应力锚杆施工的具体步骤为：

步骤一，钻孔：钻孔直径为150mm；

步骤二，预应力锚杆组装：预应力锚杆选用低松弛预应力钢铰线；

步骤三，预应力锚杆安放：预应力锚杆放入钻孔之前，需确认预应力锚杆与孔位一致，将注浆管与预应力锚杆绑在一起一同放入钻孔中，注浆管底口距孔底宜为30～50cm；锚固段做成花管，孔眼φ6～φ8，间距0.5m，且孔眼用黑胶布封口；

步骤四，注浆：预应力锚杆安设后，进行一次常压注浆，注浆材料采用水泥浆；

步骤五，工字钢腰梁施作：预应力锚杆张拉前，在竖井内分段焊接拼装格构式工字钢腰梁，工字钢腰梁分段与凿出的竖井格栅主筋焊接；

步骤六，张拉预应力锚杆：当锚固注浆体强度大于15MPa后方可进行张拉，预应力锚杆张拉前，应对张拉设备进行标定；

步骤七，脚手架拆除：预应力锚杆张拉结束后，拆除该层脚手架，从上到下依次完成张拉，最后一道预应力锚杆施工完成后，拆除剩余部分脚手架，恢复地铁施工。

优选的，所述步骤二中，钢铰线应严格按设计尺寸下料，每股长度误差不大于50mm；将自由段与锚固段分别作出标记，在锚固段范围内的锚杆每隔1m穿一个架线环，两架线环之间扎一道箍筋环；自由段的钢铰线应放入塑料管内并涂黄油，两端用胶带密封防止注浆液渗入自由段。

优选的，所述步骤五中，预应力锚杆张拉位置处设置帮条焊钢筋与工字钢腰梁、竖井格栅主筋焊接，安放在钢支架及锚杆自由端，应保证预应力锚杆自由端不受力，并将工字钢腰梁与竖井井壁紧贴，无法密贴处，应用C30细石混凝土填充，将钢垫块固定于工字钢腰梁上，并保证钢垫块的上表面与预应力锚杆垂直。

优选的，所述S4中，基坑冠梁与竖井圈梁用拉筋2C25相连，水平间距2m,植筋长度15d。

优选的，所述S4中，桩间布置注浆花管，竖向间距1.2m，注浆花管材料采用Φ48壁厚3.5mm的普通钢管，每根注浆花管上间隔40cm梅花型刺孔。

优选的，所述S4中，在腰梁上施作对拉锚杆，竖井井壁侧通过地面下放吊篮完成对拉锚杆施工。

本发明公开了以下技术效果：本发明的联合体系中，通过对拉锚杆使基坑围护桩、围护桩及竖井间的土体、竖井左侧井壁形成一个受力体系，该体系用来确保基坑一侧土体开挖的安全。同时，这部分受力体系，和竖井右侧井壁、注浆加固区域和加固区内预应力锚杆所组成的受力体系，又形成了一个平衡体系。在该平衡体系的作用下，既保证了竖井的安全，又确保了基坑开挖的顺利施作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明工程情况图；

图2为本发明中S1阶段的结构示意图；

图3为本发明中S2阶段的结构示意图；

图4为本发明中S3阶段的结构示意图；

图5为本发明中工字钢腰梁的结构示意图；

图6为本发明中S4阶段的结构示意图；

图7为本发明施工完成后的结构示意图；

图8为本发明中深孔注浆施工工艺流程；

图9为本发明中深孔注浆施工示意图；

图10为本发明中预应力锚杆的结构示意图；

图11为本发明中预应力锚杆与竖井内壁连接位置结构示意图；

图12为本发明中预应力锚杆与竖井内壁连接位置的正视图；

图13为本发明中双拼工22b钢腰梁与竖井格栅主筋连接示意图；

图14为本发明中注浆花管的结构示意图；

图15为本发明中注浆花管节点；

图16为本发明中基坑侧锚头结构示意图；

图17为本发明中竖井侧锚头结构示意图；

其中，1、冠梁；2、脚手板；3、护坡桩；4、剪刀撑；5、扫地杆；6、工字钢腰梁；7、预应力锚杆；8、对拉锚杆；9、注浆花管；10、梅花型刺孔；11、拉筋；12、钢垫块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

在本发明的实施例中，如图1所示，工程具体情况如下：地铁接驳区基坑北侧为东西走向的城市道路，东侧为南北走向的城市道路，在道路下方有地铁线路通过，两条地铁线路交汇处设置地铁换乘车站。为进行车站建设，目前已完成图示两个竖井的施工。竖井距车站主体30m左右，其中一号竖井深39.399m，断面为11m×8.8m矩形断面，距基坑围护桩边约4.5m；二号竖井深38.711m，断面为17.85m×6.3m矩形断面，距基坑围护桩边约7.8m。新建结构的基坑位于竖井南侧，深度23.667m，竖井影响范围附近的基坑采用桩锚支护，围护桩桩长33m，桩径1000mm,桩间距1.3m。

由于前期无增建项目规划致使地铁设计中并未考虑基坑的影响，且增建工程工期要求很紧致使基坑和地铁车站需同期建设。此外，基坑面积大、埋深深、与竖井的净距小，严重威胁已建竖井的安全。上述因素大大提升了施工风险和难度，如何确保已建竖井的安全，且同时保证新建基坑的顺利施作，需提出创新性加固方法。

参照图1-17，本发明提供一种基坑临近非稳定竖井的联合加固方法，包括如下步骤：

S1、对竖井远离基坑侧土进行现场勘测，确定注浆加固位置，进行深孔注浆加固作业；其目的在于，加强这部分土体，为后续锚索的施作提供稳固的锚固区，弥补由于地下车站所限造成锚索长度不足的问题。

S2、在竖井内从底部向上搭设满堂红脚手架；其目的在于，为注浆加固区域的预应力锚杆7的施作提供工作平台，此时地铁暂停施工。

S3、在竖井靠近注浆加固区域一侧的侧墙上，从上向下施作预应力锚杆7，预应力锚杆7打设角度为15°，并分段焊接拼接纵向的工字钢作形成工字钢腰梁6，设置纵向的工字钢作为预应力锚杆7腰梁以增强竖井纵向抗弯刚度，且工字钢腰梁6分段与凿出的竖井格栅主筋焊接，完成预应力锚杆7张拉后，拆除脚手架；一方面提升竖井的纵向抗弯刚度，另一方面提升工字钢腰梁6与竖井结构的整体性。进行预应力锚杆7施工时应注意避开竖井初支钢格栅和纵向连接钢筋。竖井加固时做好对竖井钢对撑的保护，并及时采用C20喷射混凝土封闭。每张拉完一层预应力锚杆7，拆除该层脚手架至下层预应力锚杆7处，施作完最后一层预应力锚杆7后，拆除所有脚手架，完成竖井加固部分，恢复地铁施工。上述做法的目的在于，加固竖井，增强其整体稳定性，为后续基坑的对拉提供稳定的受力体系。

S4、在基坑冠梁1与竖井圈梁之间设置拉筋11，开始基坑土方开挖，同步在围护桩间布置注浆花管9，对基坑与竖井之间土体进行注浆加固；其目的在于提高基坑和竖井之间土体的强度，增强该部分土体稳定性，为基坑和竖井对拉提供支撑。开挖至第一道对拉锚杆8处时，从基坑护坡桩3侧向竖井侧进行对拉锚杆8打设，并进行竖井井壁上的锚头及腰梁施作，即完成该层对拉锚杆8；

S5、继续进行基坑开挖，重复S4完成剩余部分土体加固以及对拉锚杆8对拉工作，至此基坑与竖井井壁对拉完成。该联合体系中，通过对拉锚杆8使基坑围护桩、围护桩及竖井间的土体、竖井左侧井壁形成一个受力体系，该体系用来确保基坑一侧土体开挖的安全。同时，这部分受力体系，和竖井右侧井壁、注浆加固区域和加固区内预应力锚杆7所组成的受力体系，又形成了一个平衡体系。在该平衡体系的作用下，既保证了竖井的安全，又确保了基坑开挖的顺利施作。

本发明采用锚杆加固技术和锚杆对拉锚固技术联合，其中锚杆对拉锚固使基坑与竖井联合受力，锚杆加固来解决对拉锚杆8对拉以及基坑开挖对竖井带来的影响。假定竖井是一个稳定的结构，以此为基础进行基坑的围护；基坑的围护结构通过拉锚支撑，即基坑支护结构通过锚索与竖井进行连接；这样就能保证在竖井安全的前提下，基坑支护结构的安全。至此，只要保障竖井稳定这一前提，就能同时保证基坑与竖井的安全。竖井自身的稳定是通过在竖井北侧(非拉锚侧)设置锚索来实现的，由于竖井受到对侧基坑和竖井对拉锚固的拉力较大，保证竖井安全就要设置较长的锚索；然而，在竖井北侧30多米处就是地铁车站，地下还存在管线的限制，致使锚索长度不能太长，在不加固地层的情况下，单纯靠锚索长度是无法满足竖井安全所需侧向拉力的要求；因此对打设锚索区域的地层进行注浆加固，提升地层强度，以增加相同锚固长度的锚索锚固力来保证竖井的安全，实现在竖井为稳定结构的假定。至此，通过形成上述联合加固体系，竖井和基坑的安全得到保证，工程难题也得以解决。

本发明的目的是提供一种基坑与竖井的联合加固方式，首先对竖井进行加固，在保证竖井安全的情况下，再依靠稳定竖井对基坑支护结构的拉锚作用，形成竖井与基坑的联合加固体系，为类似工程的加固提供了新的指导和借鉴。

本发明通过锚杆加固技术以及锚杆对拉锚固技术联合应用，其中锚杆对拉使基坑与竖井联合受力，锚杆加固解决锚杆对拉以及基坑开挖对竖井带来的影响，二者共同形成联合加固受力体系，有效的控制了基坑开挖卸荷引起的竖井上浮和倾斜问题；克服了基坑锚索锚固长度不足锚固力达不到要求的问题；保障了竖井与基坑的安全；解决了传统施工工艺无法应对的施工难题，解决了地铁与接驳区未同时规划所带来的风险；可操作性强，降低了施工难度和施工成本，极大的缩短了施工工期，确保了工程安全性。

进一步优化方案，S1中，注浆范围长度为竖井远离基坑侧边向两侧各加1m，施工中可根据注浆区域进行调整；宽度为从竖井远离基坑侧边向外延伸至最长预应力锚杆7锚固位置或距既有构筑物边线150mm，注浆深度超过基坑基槽底线6m；注浆方向沿竖井垂直方向注浆，孔位间距为1.0×1.0m；选取相同地层段钻1-2个孔位进行深孔注浆的试验，对设备、工艺、浆液种类、注浆压力的具体参数进行调整和验证。

浆液采用是水泥-水玻璃双液浆，卵石层扩散半径0.75m，粘土层扩散半径0.5m。水泥选用P.O42.5，水玻璃模数M＝2.8-3.1，水玻璃溶液浓度Be′＝20。水泥：水＝1:1(重量比)；水玻璃溶液：水泥浆＝1:1(体积比)。正式深孔注浆前进行试验段进行注浆参数的优化，根据现场实际结果确定最终最佳注浆参数。

注浆孔布置：钻机注浆适用于任意角度的注浆孔注浆，孔位呈辐射状。现场由测量放线确定位置，深孔注浆段每段循环长度为12-20m，搭接长度2米。

注浆压力：注浆可控制在1.0-1.5MPa，具体根据所处加固区域的位置采取相应的注浆压力。具体数据根据现场实验与现场监测数据来确定。注浆量：15-20L/min，钻杆回抽幅度约15-20cm。凝固时间：2-4分钟。

深孔注浆施工工艺流程如图8-9所示：

单根当达到以下条件之一，即可结束注浆：

a.注浆压力达到注浆终压；

b.注浆压力上升缓慢，当注浆量达到设计要求，并确认未发生跑浆或漏浆；

c.注浆压力：注浆可控制在1.0-1.5MPa。

循环达到下述条件可结束注浆：

a.设计的注浆孔均满足单根结束标准结束注浆，无漏注现象；

b.施工中及时形成注浆记录，通过对注浆记录的统计，认为注浆达到结束标准后，结束注浆。注浆过程中及时对结构周边管线巡视、加强地面沉降监测和洞内收敛监测频率，如发现异常情况及时停止深孔注浆施工，分析存在问题的原因；

c.每个断面所有注浆管注浆完毕后，对注浆孔及时封闭。

进一步优化方案，S2中，竖井内从下向上搭设碗扣式脚手架作业平台，立杆纵距0.9m、横距0.9m，横杆步距0.9m；每根立杆底部应设置垫板，扫地杆5不大于200mm；脚手板2满铺，并用铁丝绑扎固定；剪刀撑4斜杆的接长应采用搭接或对接，搭接大于1m，外侧全立面连续设置剪刀撑4，水平面剪刀撑4每4.5米搭设一道；脚手架拆除作业必须由上而下逐层进行，严禁上下同时作。脚手架架体拆除作业应设专人指挥，当有多人同时操作时，应明确分工、统一行动；卸料时各构配件严禁抛掷。

进一步优化方案，S3中，进行预应力锚杆7施工时应注意避开竖井初支钢格栅和纵向连接钢筋，竖井加固时做好对竖井钢对撑的保护，并及时采用C20喷射混凝土封闭，暂停地铁施工；设4-9排预应力锚杆7，预应力锚杆7采用2-5根1860MPa预应力钢绞线，预应力锚杆7成孔孔径150mm，长度为9m-28m。

进一步优化方案，S3中预应力锚杆7施工的具体步骤为：

步骤一，钻孔：钻孔直径为150mm；钻孔不得扰动周围地层。钻孔前，根据设计要求，定出孔位，作出标记，预应力锚杆7水平方向、垂直方向孔距误差不应大于100mm。锚杆机就位前应先检查钻杆端部的标高、预应力锚杆7的间距是否符合设计要求。就位后必须调正钻杆，符合设计的水平倾角，并保证钻杆的水平投影垂直于坑壁，经检查无误后方可钻进。钻进时应根据工程地质情况，控制钻进速度，防止蹩钻。遇到障碍物或异常情况应及时停钻，待情况清楚后再钻进或采取相应措施。钻至设计要求深度后，空钻慢慢出土，以减少拔钻杆时的阻力，然后拔出钻杆。钻孔孔深不应小于设计尺寸，也不宜大于设计长度的500mm，钻孔轴线偏斜率不应大于预应力锚杆7长度的2％,向钻孔中安放预应力锚杆7前，应将孔内土屑清洗干净。如遇易塌孔地层，采用带护壁套管钻进。

步骤二，预应力锚杆7组装：预应力锚杆7选用低松弛预应力钢铰线；

步骤三，预应力锚杆7安放：预应力锚杆7放入钻孔之前，需确认预应力锚杆7与孔位一致，将注浆管与预应力锚杆7绑在一起一同放入钻孔中，注浆管底口距孔底宜为30～50cm；锚固段做成花管，孔眼φ6～φ8，间距0.5m，且孔眼用黑胶布封口；杆体放入角度与钻孔角度保持一致，放送用力要均匀，不要左右摇摆，检查止浆密封装置定位是否准确，损坏者必须更换，经常检查排气管是否畅通。

步骤四，注浆：预应力锚杆7安设后，进行一次常压注浆，注浆材料采用水泥浆；为了提高浆体的早期强度，可加入适量的早强剂。锚固段注浆采用孔底返浆法，将注浆管插入到距孔底30～50cm处，用压浆机将水泥浆通入注浆管注入孔底，水泥浆从钻孔底口向外依次充满并将孔内空气压出，而水泥浆则由孔眼处挤出并冲破第一次注浆体。浆体强度不应低于20MPa。预应力锚杆7注浆材料为P.O42.5水泥浆，水灰比为0.5～0.55，预应力锚杆7注浆采用二次压力注浆(即常规劈裂注浆)的施工工艺。二次压力注浆应在水泥浆初凝后、终凝前进行，终止注浆的压力不应小于1.5MPa。卵石层中预应力锚杆7采用一次常压注浆和二次补浆，无需二次劈裂注浆。

步骤五，工字钢腰梁6施作：预应力锚杆7张拉前，在竖井内分段焊接拼装格构式工字钢腰梁6，工字钢腰梁6分段与凿出的竖井格栅主筋焊接；

步骤六，张拉预应力锚杆7：当锚固注浆体强度大于15MPa后方可进行张拉，预应力锚杆7张拉前，应对张拉设备进行标定；正式张拉前，应取设计值的0.1～0.2倍，预张拉1～2次，使其各部分接触紧密，预应力锚杆7杆体完全平直。预应力锚杆7张拉应按一定程序进行，张拉顺序应考虑邻近预应力锚杆7的相互影响。对于钢铰线的松弛、地层的徐变等因素造成的预应力损失，在张拉后可进行补张拉，然后锁定。

步骤七，脚手架拆除：预应力锚杆7张拉结束后，拆除该层脚手架，从上到下依次完成张拉，最后一道预应力锚杆7施工完成后，拆除剩余部分脚手架，恢复地铁施工。

进一步优化方案，步骤二中，钢铰线应严格按设计尺寸下料，每股长度误差不大于50mm；将自由段与锚固段分别作出标记，在锚固段范围内的预应力锚杆7每隔1m穿一个架线环，两架线环之间扎一道箍筋环；自由段的钢铰线应放入塑料管内并涂黄油，两端用胶带密封防止注浆液渗入自由段。

进一步优化方案，步骤五中，预应力锚杆7张拉位置处设置帮条焊钢筋与工字钢腰梁6、竖井格栅主筋焊接，安放在钢支架及锚杆自由端，应保证预应力锚杆7自由端不受力，并将工字钢腰梁6与竖井井壁紧贴，无法密贴处，应用C30细石混凝土填充，将钢垫块12固定于工字钢腰梁6上，并保证钢垫块12的上表面与预应力锚杆7垂直。

进一步优化方案，S4中，护桩与施工竖井锚杆对拉区域内的土体采用注浆花管9加固，拉筋11施工完成后，开挖竖井附近基坑内土体，一边开挖，一边在桩间布置注浆花管9，竖向间距1.2m，注浆花管9材料采用Φ48壁厚3.5mm的普通钢管，每根注浆花管9上间隔40cm梅花型刺孔10。注浆花管9采用振锤插入桩间后，对其进行压力注浆，注浆压力为1-2MPa。注浆材料为P.O42.5水泥浆，水灰比为0.5-0.55。注浆施工前宜通过现场试验验证注浆工艺及参数，现场试验应选取在具有代表性的地段进行。注浆施工工程中应控制好注浆压力，避免地面漏浆、浆液向管线中渗漏及其他不良影响发生进一步优化方案，S4中，桩间布置注浆花管9，竖向间距1.2m，注浆花管9材料采用Φ48壁厚3.5mm的普通钢管，每根注浆花管9上间隔40cm梅花型刺孔10。

进一步优化方案，S4中，待基坑侧土体开挖至第一道对拉锚杆8处且对拉区土体已加固完成后，从基坑侧进行对拉锚杆8施工，采用全套管湿作业施工工艺。施作腰梁，在腰梁上施作对拉锚杆8，竖井井壁侧通过地面下放吊篮完成对拉锚杆8施工。待浆液强度养护至设计要求后，施加少量预应力完成围护结构与竖井井壁对拉。随着基坑开挖依次完成剩余几道对拉锚杆8对拉。

增建建筑是在地铁开始建设后设计的而非同期设计，增建建筑的基坑面积大、埋深比竖井深度深；竖井自身埋深也较大，基坑与竖井的净距很小；竖井已建成且后期还要使用，基坑要借助竖井来实现围护结构的稳定。基于上述工程情况，本发明拟通过锚杆加固技术和预应力锚杆7对拉锚固技术联合应用，利用锚杆对拉使基坑与竖井联合受力；锚杆加固解决锚杆对拉以及基坑开挖对竖井带来的影响，锚杆加固时除采用地层注浆辅助措施外，亦采用纵向焊接工字钢做为腰梁来提升竖井纵向抗弯刚度；通过形成联合加固体系实现工程建设。

本发明提出了一种基坑与竖井的联合加固思路，即首先对竖井进行加固，在保证竖井安全的情况下，再依靠稳定竖井对基坑支护结构的拉锚作用，形成竖井与基坑的联合加固受力体系，为类似工程提供新的思路。

本发明提出一种锚杆加固和预应力锚杆7对拉锚固技术的联合应用范例，其中锚杆对拉使基坑与竖井联合受力，锚杆加固解决锚杆对拉以及基坑开挖对竖井带来的影响，二者共同形成联合加固体系，有效的控制了基坑开挖卸荷引起的竖井上浮和倾斜问题；克服了基坑锚索锚固长度不足锚固力达不到要求的问题；同时保障了竖井与基坑的安全；解决了传统施工工艺无法应对的施工难题，可操作性强；实现了增建工程和地铁的同期施工，缩短工期，降低成本。

本发明的有益效果是提出了非稳定既有竖井加固方法和竖井与基坑支护结构对拉加固方法。通过上述两方法的联合形成了稳定的受力体系，解决了因未能同期规划设计，在地铁开始建设之后，变更规划增建建筑基坑所面临的难题，同时保障了地铁竖井和基坑工程的安全。首先对受基坑开挖影响的竖井进行加固，保证其稳定性与安全性；在此基础上，将竖井井壁与基坑支护进行对拉，确保了基坑边坡的稳定与安全；从而让竖井与基坑的联合受力，形成平衡受力加固体系，同时保障两者在施工期间的安全。所得成果对新建基坑临近既有非稳定结构相关工程的建设具有重要理论和实践意义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基坑临近非稳定竖井的联合加固方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、对竖井远离基坑侧土进行现场勘测，确定注浆加固位置，进行深孔注浆加固作业；

S2、在竖井内从底部向上搭设脚手架；

S3、在竖井靠近注浆加固区域一侧的侧墙上，从上向下施作预应力锚杆(7)，预应力锚杆(7)打设角度为15°，并分段焊接拼接纵向的工字钢作形成工字钢腰梁(6)，且工字钢腰梁(6)分段与凿出的竖井格栅主筋焊接，完成预应力锚杆(7)张拉后，拆除脚手架；

S4、在基坑冠梁(1)与竖井圈梁之间设置拉筋(11)，开始基坑土方开挖，同步在桩间布置注浆花管(9)，对基坑与竖井之间土体进行注浆加固；开挖至第一道对拉锚杆(8)处时，从基坑护坡桩(3)侧向竖井侧进行对拉锚杆(8)打设，并进行竖井井壁上的锚头及腰梁施作，即完成该层对拉锚杆(8)；

S5、继续进行基坑开挖，重复S4完成剩余部分土体加固以及对拉锚杆(8)对拉工作，至此基坑与竖井井壁对拉完成。

2.根据权利要求1所述的一种基坑临近非稳定竖井的联合加固方法，其特征在于：所述S1中，注浆范围长度在施工中可根据注浆区域进行调整；宽度为从竖井远离基坑侧边向外延伸至最长预应力锚杆(7)锚固位置或距既有构筑物边线150mm，注浆深度超过基坑基槽底线6m；注浆方向沿竖井垂直方向注浆，孔位间距为1.0×1.0m；选取相同地层段钻1-2个孔位进行深孔注浆的试验，对设备、工艺、浆液种类、注浆压力的具体参数进行调整和验证。

3.根据权利要求1所述的一种基坑临近非稳定竖井的联合加固方法，其特征在于：所述S2中，竖井内从下向上搭设碗扣式脚手架作业平台，立杆纵距0.9m、横距0.9m，横杆步距0.9m；每根立杆底部应设置垫板，扫地杆(5)不大于200mm；并用铁丝绑扎固定；剪刀撑(4)斜杆的接长应采用搭接或对接，搭接大于1m，外侧全立面连续设置剪刀撑(4)，水平面剪刀撑(4)每4.5米搭设一道；脚手架拆除作业必须由上而下逐层进行。

4.根据权利要求1所述的一种基坑临近非稳定竖井的联合加固方法，其特征在于：所述S3中，进行预应力锚杆(7)施工时避开竖井初支钢格栅和纵向连接钢筋，并及时采用C20喷射混凝土封闭，暂停地铁施工；设4-9排预应力锚杆(7)，预应力锚杆(7)采用2-5根1860MPa预应力钢绞线，预应力锚杆(7)成孔孔径150mm，长度为9m-28m。

5.根据权利要求1所述的一种基坑临近非稳定竖井的联合加固方法，其特征在于：所述S3中预应力锚杆(7)施工的具体步骤为：

步骤一，钻孔；

步骤二，预应力锚杆(7)组装：预应力锚杆(7)选用低松弛预应力钢铰线；

步骤三，预应力锚杆(7)安放：预应力锚杆(7)放入钻孔之前，需确认预应力锚杆(7)与孔位一致，将注浆管与预应力锚杆(7)绑在一起一同放入钻孔中，注浆管底口距孔底宜为30～50cm；锚固段做成花管，孔眼φ6～φ8，间距0.5m，且孔眼用黑胶布封口；

步骤四，注浆：预应力锚杆(7)安设后，进行一次常压注浆，注浆材料采用水泥浆；

步骤五，工字钢腰梁(6)施作：预应力锚杆(7)张拉前，在竖井内分段焊接拼装格构式工字钢腰梁(6)，工字钢腰梁(6)分段与凿出的竖井格栅主筋焊接；

步骤六，张拉预应力锚杆(7)：当锚固注浆体强度大于15MPa后方可进行张拉，预应力锚杆(7)张拉前，应对张拉设备进行标定；

步骤七，脚手架拆除：预应力锚杆(7)张拉结束后，拆除该层脚手架，从上到下依次完成张拉，最后一道预应力锚杆(7)施工完成后，拆除剩余部分脚手架，恢复地铁施工。

6.根据权利要求5所述的一种基坑临近非稳定竖井的联合加固方法，其特征在于：所述步骤二中，钢铰线每股长度误差不大于50mm；将自由段与锚固段分别作出标记，在锚固段范围内的锚杆每隔1m穿一个架线环，两架线环之间扎一道箍筋环；自由段的钢铰线应放入塑料管内并涂黄油，两端用胶带密封防止注浆液渗入自由段。

7.根据权利要求5所述的一种基坑临近非稳定竖井的联合加固方法，其特征在于：所述步骤五中，预应力锚杆(7)张拉位置处设置帮条焊钢筋与工字钢腰梁(6)、竖井格栅主筋焊接，安放在钢支架及锚杆自由端，应保证预应力锚杆(7)自由端不受力，并将工字钢腰梁(6)与竖井井壁紧贴，无法密贴处，应用C30细石混凝土填充，将钢垫块(12)固定于工字钢腰梁(6)上，并保证钢垫块(12)的上表面与预应力锚杆(7)垂直。

8.根据权利要求1所述的一种基坑临近非稳定竖井的联合加固方法，其特征在于：所述S4中，基坑冠梁(1)与竖井圈梁用拉筋(11)相连，水平间距2m,植筋长度15d。

9.根据权利要求1所述的一种基坑临近非稳定竖井的联合加固方法，其特征在于：所述S4中，桩间布置注浆花管(9)，竖向间距1.2m，注浆花管(9)材料采用Φ48壁厚3.5mm的普通钢管，每根注浆花管(9)上间隔40cm梅花型刺孔(10)。

10.根据权利要求1所述的一种基坑临近非稳定竖井的联合加固方法，其特征在于：所述S4中，在腰梁上施作对拉锚杆(8)，竖井井壁侧通过地面下放吊篮完成对拉锚杆(8)施工。

Images