某鋼結構廠房地基加固方案的探討

徐楊軍 汪 磊 眭中正

(武漢建工新興建材綠色產業科技有限公司，湖北 武漢 430056)

0 引言

房屋增層或改變用途時，會出現既有建筑地基承載力不足或變形不滿足要求的情況，會導致建筑物的開裂和傾斜，為不影響建筑物的繼續使用，則需要對其地基進行處理或對基礎進行加固，如何能保證選擇的加固方案既合理又經濟是一門學問，本文選取某一工程實際案例來闡述對該問題的一點思考。

1 工程概況

項目所在地位于武漢市漢南區，地處長江北岸，本場區地貌單元屬于沖積平原，相當于長江Ⅰ級階地。

按建設方要求，要對原廠區某鋼結構廠房進行功能改造，廠房橋式吊車由原設計的1臺10 t，變更為1臺10 t和1臺5 t，其中10 t吊車為替換(原吊車已棄置多年，無法維修使用)，新的10 t吊車為新式設計，比原吊車自重要重。另查詢原廠房的地勘報告，持力層的承載力特征值為130 kPa。本次重新勘察，發現原基礎持力層標高處土層僅可判定為雜填土，后采用開挖方式對該判定進行了驗證。為給基礎加固提供依據，對原持力層做了平板載荷試驗，試驗結論為該土層地基承載力特征值為80 kPa。

2 方案比選

原廠房鋼結構柱采用天然基礎，基礎尺寸2.6 m×3.0 m，基礎埋深1.65 m，讀取上部結構PKPM柱底計算結果，考慮覆土層，計算得軸力最大工況下的基礎基底反力為P=110 kPa，原持力層無法滿足承載力要求，需對其進行加固。

2.1 壓力注漿

注漿可以用來對既有建筑物的地基進行加固，改善巖土的力學強度和變形模量，本工程中的雜填土、軟粘土及淤泥質土也適用[1]。

采用注漿，將①層素填土地基承載力提高至110 kPa是可以實現的，但由于廠房運行有重型吊車，控制地基變形需要重點考慮。根據典型地質剖面圖，③-1土層為粉質黏土，分布在8.6 m～16.6 m，地勘報告描述其為飽和、可塑狀態，壓縮模量Es=4.5 MPa，可基本判定該層為軟弱下臥層，為確保加固效果，注漿孔需穿越該土層至③-3含礫細沙層，孔深達15 m左右。注漿范圍大，不可控因素多，出于控制成本考慮，該方案不可行。

2.2 靜壓樁

靜壓樁作為工程樁基施工方法的一種，其原理是通過靜力壓樁機的壓樁機構以壓樁機自重和機架上的配重提供反力將預制樁壓入土中的沉樁工藝，它避免了錘擊樁所產生的振動、噪聲和污染而經常被用于基礎的后加固中。

針對該項目，若采用靜壓樁加固，樁端需進入③-3含礫細沙層，根據地勘報告給出的數據，按樁基250 mm考慮，計算得出的壓樁阻力為：

Rr=u∑qsili+qpaA。
Rr=0.785×(9×2.0+32×2.5+
36×1.9+28×7.1+24×2.0)+0.049×400=270 kN。

據JGJ/T 394—2017靜壓樁施工技術規程[2]，壓樁機構與配重的重量至少為332/0.9=300 kN左右。本項目因施工空間有限，吊裝機械無法進場將配重吊放至壓樁機構上，綜合考慮只能借助鋼柱反力作為配重。根據PKPM計算結果，廠房柱僅能提供的反力為70 kN左右，無法滿足配重條件，該方案不可行。

2.3 樹根樁

樹根樁是一種小直徑的鉆孔灌注樁，直徑通常為100 mm～300 mm，在做托換加固時，需鉆穿既有建筑基礎進入地基土直至設計標高，清孔后下放鋼筋和碎石，同時放入注漿管，再用壓力注入水泥漿或水泥砂漿，邊灌、邊振、邊拔管而成樁。

1)樹根樁有以下優點[3]：

a.所需施工場地較小，凈空高2.5 m即可。本工程加固在廠房里操作，場地有限，重型機械無法進場；

b.施工時，機具振動小，不會給原有結構物穩定造成影響；所有施工均可在地面上操作，施工比較方便，它適用于砂土、粉土及粘性土等各類地基土；

c.對于原廠房邊柱，水平力作用下基礎底會出現大面積零應力區，樹根樁還可作為抗拔樁使用。

2)本工程中，樹根樁僅承擔豎向荷載，由于樁徑小，孔底沉渣不易徹底清除，而且樁端未支承于硬土層或砂土層上，可不考慮樁端阻力[4]。選用直徑250 mm的樹根樁，單樁豎向承載力特征值計算如下：

Ra=u∑qsili/K。
Ra=0.785×(9×2.0+32×2.5+
36×1.9+28×7.1+24×4.0)/2=150 kN。

3)基底壓力為：110×2.6×3.0=860 kN，擬布置4根樹根樁，樹根樁可承擔的荷載為4×150=600 kN，可分擔基底近70%的荷載。查閱相關資料，樹根樁試驗中，當基礎沉降趨于穩定時，樁間土一般分擔基地荷載的比例為30%～40%[3]。

綜合考慮：采用樹根樁加固的方案適合本工程，加固示意圖見圖1。

3 結語

1)對于既有建筑的地基基礎加固，隨著技術的進步，方法越來越多，但每種方法均有其局限，需結合工程實際情況綜合考慮后選用；

2)當施工條件受限、結構自重輕無法提供足夠反力、建筑物對于振動敏感等時，樹根樁優勢明顯；

3)樹根樁作為一種重要的加固手段，但因其樁徑小，施工中嚴格控制質量尤為重要，如控制好成孔直徑等。