鄰近基坑的既有建筑地基基礎加固方法應用與研究

蒲 洵 魏燕龍 韓 偉 劉 濤 李洪帥

中建八局第一建設有限公司 山東 濟南 250100

作為建筑工程建設的基礎性環節，建筑地基保持穩定的重要性不言而喻。一旦建筑地基基礎出現不均勻沉降或者受擾動而失去穩定性等，將會引發建筑墻體開裂、傾斜，甚至倒塌等嚴重的質量安全事故。因此，在鄰近工程施工過程中，應對既有建筑地基基礎進行監測，必要時采取合理的加固措施。

與新建工程相比，既有建筑地基基礎加固是一項技術較為復雜的工程，具有技術要求高、施工難度大、場地條件差、風險大等特點。

在既有建筑地基基礎加固領域，范明明等[1]基于某巖溶條件下的既有建筑地基不均勻沉降問題，提出了“錨桿靜壓樁＋地層注漿加固＋穩壓基礎托換”的綜合糾傾加固措施，達到了理想的效果；楊志昆等[2]針對某筏式高層住宅建筑的傾斜現狀，提出了“筏板外擴＋地下室南側堆載＋錨索加壓＋鉆孔取土＋地基注漿加固”的綜合糾偏加固方案，同樣達到了預期的糾傾效果；何宗義等[3]介紹了微型鋼管樁在上海某保護建筑基礎加固中的應用，闡述了其工藝和實施效果。

既有建筑地基基礎的加固方法較多，本文梳理了常見的加固方法，同時結合工程實踐及理論分析，就既有建筑地基基礎加固的相關問題進行探討。

1 既有房屋基礎分類及特點

根據既有建筑地基基礎的埋置深度，將既有建筑地基基礎分為淺部基礎和深部基礎兩大類。其中淺部基礎主要有灰土基礎、磚基礎、毛石基礎和條形基礎等，深部基礎主要為樁基礎。

淺部基礎埋深通常小于5 m，抗壓性能好，整體性、抗拉、抗彎、抗剪性能較差，施工簡便，造價較低。適用于地基堅實、均勻，上部荷載較小，7層和7層以下的一般民用建筑和墻承重的輕型廠房基礎工程。

樁基礎的作用是將荷載傳至地下較深處承載性能好的土層，以滿足承載力和沉降的要求。樁基礎的承載性能好，可同時承受豎直荷載和水平荷載，同時抵抗上拔荷載和振動荷載，是應用最廣泛的深基礎形式。

2 既有地基基礎加固方法

2.1土體加固法

對于一些磚基礎、毛石基礎的既有建筑，直接有效的方法就是在距離基礎一定范圍內加固基礎周邊土體。通過加固周邊土體可以提高土體的抗變形及抗滑移能力，從而防止和減小建筑的變形。對于樁基設計較深、樁基持力層位于基坑開挖影響范圍外的深基礎，距離基坑邊緣較近，基坑開挖后樁基的側向受力發生變化。為增加開挖側樁基土體的側向抗力，可采用土體加固方法進行控制和預防。

常用的土體加固措施有攪拌樁、高壓旋噴樁、TRD工法樁、MJS工法樁、RJP工法樁等[4-5]，根據施工場地條件、既有建筑的重要程度、環境保護要求及施工預算等選擇合理的加固措施。其中攪拌樁和高壓旋噴樁應用較廣，造價相對較低。TRD工法樁、MJS工法樁、RJP工法樁主要用于施工空間受限，特別是高度受限作業條件。

2.2基礎托換

常用的基礎托換技術有錨桿靜壓鋼管樁和鉆孔灌注樁。錨桿靜壓鋼管樁適用于施工場地（空間）受限的既有建筑旁或既有建筑下開展施工作業，特別是既有建筑地基基礎為條形基礎或埋深較淺的樁基礎。鉆孔灌注樁適用于施工場地開闊，特別是埋深較大的樁基礎。

基礎轉換加固方法中，力的傳遞途徑為：建筑上部結構→既有地基基礎→轉換結構→新增鋼管樁或灌注樁。

2.2.1 錨桿靜壓鋼管樁

浙江某商場綜合體項目基坑設計深度約25 m，基坑西側緊鄰20世紀90年代的一家社區醫院。醫院地上5層，無地下室結構，地基基礎為條形混凝土基礎，基礎埋深約2 m。基坑開挖過程中，監測發現醫院靠近基坑一側發生明顯的沉降，墻體出現沉降裂縫。為控制醫院地基基礎沉降變形，防止沉降裂縫進一步擴大，決定對地基基礎進行加固處理。因施工空間狹小，且醫院建造時間較長，基礎抗振動性能差，決定采用錨桿靜壓鋼管樁技術對醫院地基基礎進行加固處理。

施工工藝流程如下：測量定位→覆土開挖至條形基礎→條形基礎鑿毛、植筋→轉換梁施工（預留壓樁孔位）→鋼管樁壓入→鋼管樁封樁[6]。

鋼管樁施工長度根據設計單位提供的參數而定。為保證接樁質量，在鋼管內部采用小直徑鋼管作為內襯管，保證接樁對縫位置準確，也起到水平向限位作用。對接鋼管接縫處焊接牢靠，敲除焊渣后及時補焊。同時，在鋼管外壁均勻焊接3塊綴板，加強焊縫處整體剛度，確保樁在承受較大力情況下，焊縫處不會出現開焊、壓屈變形、斷裂等情況。鋼管樁在標高范圍內四周焊接栓釘，用于鋼管樁與承臺的連接，如圖1、圖2所示。

圖1 鋼管樁施工大樣

圖2 鋼管接長大樣

既有建筑地基基礎需通過轉換結構將上部結構荷載傳遞給新增鋼管樁[7]，轉換結構通常有轉換梁和轉換板2種形式，轉換板通常用于既有基礎為樁基礎的地基。該醫院地基基礎為條形基礎，決定在條形基礎兩側（室內、室外）新建轉換梁。新增鋼管樁位于轉換梁下，通過轉換梁實現對上部結構的支撐作用，轉換梁同時也是為靜壓樁操作架提供反力的結構。

為讓新增鋼管樁盡早發揮承載作用，增加樁基承載能力、抑制醫院的局部沉降，對新增鋼管樁采取預應力帶壓封樁，預應力為50～150 kN，如圖3所示。

圖3 現場施工

傳統封樁工作只需做好防滲水工作，在新舊混凝土界面處做好防滲措施即可。采用預應力帶壓封樁，增加了傳力構件，其與混凝土界面處也易出現裂縫，造成滲水；帶壓封樁增大了樁頂混凝土應力水平，樁頂混凝土滲水破壞風險變大。

為了解決帶壓封樁增加滲水風險的問題，封樁采用微膨脹超早強混凝土，3 d混凝土強度可達到設計強度的80%～90%，微膨脹可增加混凝土自密實性能，提高混凝土耐久性。通過監測發現，封樁后未發現滲水情況，帶壓封樁效果良好，醫院封樁部位沉降速率減小，局部沉降逐漸趨于穩定，止沉效果明顯。

2.2.2 鉆孔灌注樁

鉆孔灌注樁主要適用于既有樁基埋深較大、施工空間不受限的工況。通過施工新基礎結構，使新舊基礎共同受力，達到基礎托換的效果（圖4）。新施工樁基持力層處于開挖影響范圍以外，可有效防止建筑沉降變形。

圖4 新舊基礎示意大樣

浙江某高鐵綜合體項目基坑設計深度約20 m，緊鄰火車站站房。靠基坑最近的一排站房立柱的基礎為單樁承臺基礎，樁埋深約28 m，持力層處于開挖影響范圍內。為防止深基坑開挖過程中立柱發生變形，采用樁基托換技術進行加固。

施工工藝流程如下：施工準備→測量放線→埋設護筒→灌注樁施工→基坑開挖→原始承臺鑿毛、植筋→施工新增承臺→土方回填。

植筋前需在原結構植筋高度范圍內鑿出企口，植筋錨固長度不小于21d（d為鋼筋直徑），注意鑿企口及植筋鉆孔過程中不要鑿到原結構主筋，企口寬度100 mm，間距100 mm，如圖5所示。

圖5 舊承臺鑿毛大樣

2.3施工注意要點

鋼管樁樁芯用自密實混凝土灌注，增加鋼管樁填實度，提高施工質量。鋼管接長施工時，每節都須嚴格檢查焊縫質量和垂直度。壓樁過程中要控制靜壓力，使鋼管勻速壓入，避免發生偏斜。

托換梁節點處的構件及鋼筋密度較大，澆筑振搗混凝土較為困難，務必控制混凝土級配，加強振搗措施，確保節點處混凝土的密實度。新老混凝土連接面上的養護劑須清除干凈，不允許在無覆蓋的情況下直接在混凝土表面澆水養護。

托換梁混凝土達到設計強度后，應及時均勻覆土夯填，避免結構不均勻受力。同時，回填土除滿足施工期間要求外，使用期間尚應滿足市政道路路面高程及密實度等要求。所有結構的施工誤差均應滿足相關規范及設計要求。

為防止結構開裂，在施工時應嚴格按設計要求及工程經驗進行施工，不得縮減任何一道施工工藝。

1）混凝土結構應采用預拌混凝土，為控制入模溫度，夏季施工時盡可能安排在夜間灌注混凝土，控制混凝土入模溫度在30 ℃以內，混凝土的內外最大溫差不得超過20 K。

2）施工時應嚴格控制混凝土配合比，采用低水化熱水泥并控制水泥用量以及在混凝土中摻入一定比例的粉煤灰和高效減水劑，并嚴格按設計強度、抗滲標號通過試驗確定最佳配合比。

3）混凝土初凝后，需用麻布等措施覆蓋，淋水保溫養護，混凝土養護時間不少于14 d，并嚴格按GB 50204—2015《混凝土結構工程施工及驗收規范》的相關要求執行。

被托換樁植筋及鑿除混凝土施工要點和技術措施：

1）在原樁的側面植筋和鑿除混凝土前，必須采用型鋼支頂或其他方法支頂上部蓋梁，待施工完畢后方可拆除。

2）施工中應特別注意，在原樁上植筋時，所植鋼筋的端部與梁中鋼筋焊接良好，焊接長度為單面焊10d，雙面焊5d。

3 結語

本文從工程實例及理論分析這2方面出發，研究了不同基礎類型及施工條件下可選用的地基加固技術，重點闡述了土體加固法、基礎托換法等工藝和施工要點，以達到防止建筑變形的目的，可為類似的基礎加固工程提供一定的借鑒。