某教學樓地基基礎加固技術

陳銘生（廣東省廉江市第三建筑工程有限公司，廣東 廉江 524400）

某教學樓地基基礎加固技術

陳銘生
（廣東省廉江市第三建筑工程有限公司，廣東 廉江 524400）

摘要：本文以廣東省廉江市第三建筑工程有限公司施工的某教學樓工程為實例，介紹了地基基礎加固補強的施工技術，并對既有地基基礎的改造提出了見解。

關鍵詞：地基基礎；加固技術；工程實例

一、前言

我們知道，中國是一個發展中國家，仍處于快速發展階段；從建筑業來說，有資料統計，我們國家每年消耗的建筑材料及資源約占全球的45%，而另一方面，我們國家大量的房屋建筑尚未達到設計使用年限即被拆除，壽命相對較短，而美國房產壽命約80年，北歐的丹麥、瑞士、挪威等國家為70年~90年，英國則為132年。

本文討論既有建筑地基基礎的改造，即加固補強。

既有建筑需要進行地基基礎加固的情況，大致可以分為以下幾類：

（1）由于勘察、設計、施工或使用不當，造成既有建筑開裂、傾斜或損壞，而需要進行地基基礎加固。這在軟土地基、濕陷性黃土地基、人工填土地基、膨脹土地基和土巖組合地基上較為常見。

（2）因改變原建筑使用要求或使用功能，而需要進行地基基礎加固。如增層、增加荷載、改建、擴建等。其中住宅以擴大建筑使用面積為目的的增層較為常見，以不改變原有結構傳力體系的直接增層為主。辦公樓增層改造，因一般需要增加的層數較多，故常采用外套結構增層的方式，增層荷載由獨立于原結構的新增設的梁、柱、基礎傳遞。公用建筑如會常、影院等因增加使用面積或改善使用功能而進行增層、擴建或擴建改造等常需增加地下結構。單層工業廠房和多層工業建筑，由于產品的更新換代，需要對原生產工藝進行改造，對設備進行更新，這種改造和更新勢必會引起荷載的增加，造成原有結構和地基基礎承載力不足等等。

（3）因周圍環境改變，而需要進行地基基礎加固，大致有以下幾種情況：

①地下工程施工可能對建筑造成影響；

②鄰近工程的施工對既有建筑可能產生影響；

③深基坑開挖對既有建筑可能產生影響；

④由于地下水位變化過大對既有建筑可能產生影響。

（4）由于糾傾和移位施工，而需要進行地基基礎加固。

（5）由于古建筑的維修保護，而需要進行地基基礎加固。

（6）由于古建筑的維修保護，而需要進行地基基礎加固。

二、工程實例

1工程概況

某教學樓為6層（局部7層）磚混結構。該教學樓在使用過程中，墻體出現明顯開裂，四層局部梁體出現不同程度的裂紋，各層樓面面層也相繼出現裂縫，已經嚴重影響到教學樓的正常使用，亟需對該教學樓進行加固處理。

該教學樓抗震設防烈度為6度（第一組），建筑抗震設防類別丙類；建筑結構安全等級為二級，設計使用年限30年，場地類別為II類，地基基礎設計等級為丙級。

2事故原因分析

事故的原因是地基浸水軟化發生濕陷，建筑物基礎在使用過程中產生了不均勻沉降，最終導致教學樓產生開裂。

該教學樓為磚砌體結構，基礎大部為鋼筋混凝土條形基礎、局部為鋼筋混凝土獨立基礎，原地基采用灰土樁進行了處理。經事后分析調查：（1）灰土樁成孔采用洛陽鏟排土法施工，灰土樁采用人工夯錘夯實，夯擊能量較小，灰土樁對樁間土不具擠密作用；（2）灰土樁夯實程度差異大，表現為均勻性差、密實度差異大，因而樁體承載力低；（3）灰土褥墊層厚度沒有達到設計要求。因此，灰土樁復合地基不具備隔水、增強地基土水穩性的作用。此外，室外防水設施年久失修，排水溝堵塞、破損，屋頂雨水及地面積水常年下滲，導致地基土濕軟，含水量高，事后從人工開挖的探井內可看到有明水從灰土樁樁端滴滲。

原地基雖然采用灰土樁進行了處理，但處理深度內地基土的濕陷性并未消除。灰土樁復合地基在浸水后發生強度軟化，仍產生了濕陷性沉降。綜上分析，灰土樁復合地基對提高地基承載力、增強地基土水穩性方面無明顯改善作用，建議復合地承載力仍按天然地基承載力采用。

圖1 基礎加固改造筏板平面布置圖

3加固方案設計與選擇

3.1加固方案

既有建筑地基加固可采用的方案主要有：①灰土樁擠密法；②注漿加固法；③錨桿靜壓樁法；④高壓旋噴注漿托換；⑤注漿型小樁托換等。

高壓旋噴樁托換法有地區工程經驗，可用于本工程。由于旋噴樁施工過程中也會使既有建筑物產生附加沉降，因此，需要對施工速度進行必要的控制，工期成為選擇加固方案的制約因素。

注漿型小樁可用于本工程基礎托換，本工程所涉及的是一種投石壓漿無砂混凝土小樁，采用的是先植入鋼管并與基礎鋼筋連接，后填入小粒徑級配碎石、封孔，再壓入水泥漿并進行二次壓漿的施工工藝，該方法可以有效控制托換施工過程中基礎的附加沉降，由于注漿的作用，可有效減小地基浸水對樁側阻力的影響。

以上托換樁方案，經造價與工期比較，認為投石壓漿無砂混凝土小樁托換方法具有較好的技術與經濟效益，且在當地具有大量的地區工程經驗，應為首選。

3.2加固設計

本教學樓加固采用地基基礎加固和上部結構加固相結合的加固方案。

（1）上部結構加固方案

①有裂縫處的砌體先進行壓力灌漿補強加固；

②外縱墻采用雙面鋼筋網砂漿面層加固；

③內縱墻以及部分內橫墻采用單面鋼筋網砂漿面層加固；

④衛生間墻體采用砂漿面層加固；

⑤四層局部開裂梁采用粘貼鋼板加固；

⑥鏟除樓面面層，重新做25mm厚的1：2水泥砂漿地面。

（2）地基基礎加固方案

①原基礎采用整片筏板進行托換加固，可減少和控制基礎的不均勻沉降，筏板平面布置如圖1所示。考慮到基礎的整體受力形式發生改變，因此參照新建建筑計算地基反力。

②原柱下獨立基礎采用投石壓漿無砂混凝土小樁進行托換加固，小樁能將荷載有效地傳遞于深層穩定土體中并能提供一定的水平抗彎能力抗剪能力，小樁基礎加固剖面圖如圖2所示。考慮到小樁在基礎內部，簡化計算可認為基礎的附加荷載完由新植入的小樁承擔。

圖2 無砂混凝土小樁基礎加固剖面圖

小樁的單樁豎向極限承載力標準值可按下式估算

Quk=Qsk+Qpk=u∑α0qsikli+αqpkAp（1）

式中：Quk——單樁豎立極限承載力標準值（kN）；

qpk，qsik——樁極限端阻力、樁極限側阻力標準值（kPa）；

Ap——柱底端橫截面面積（㎡）；

u——樁身周長度（m）；

li—第i層土的厚度（m）；

ao——樁側阻力增大系數，取1.1；

a——樁端阻力發揮系數，取1.05。

經計算得到小樁的單樁豎向極限承載力標準值為194kN，取安全系數為2，則單樁豎向承載力特征值為97kN。

結語

（1）監測結果

為保證加固施工質量，檢驗地基基礎加固效果，在加固施工過程中及后半年時間進行了基礎沉降及應力監測，結果表明，各監測數據均在可控范圍。

（2）使用情況

已投入使用多年，未見異常情況發生。

參考文獻

[1] GB50007-2011，建筑地基基礎設計規范[S].

[2]JGJ123-2012，既有建筑地基基礎加固技術規范[S].

中圖分類號：TU47

文獻標識碼：A