基于地基基礎加固的老舊小區加裝電梯改造研究

于 歡

山西旅游職業學院，山西 太原 030031

2020 年7 月，國務院辦公廳印發了《關于全面推進城鎮老舊小區改造工作的指導意見》，對2000年以前建成的老舊小區實施改造。為使居民出行更加便捷，加裝電梯在老舊小區改造中逐步推行，在老舊小區加裝電梯的研究中，多傾向于電梯結構設計與主體結構的連接方式，而忽視了原有建筑地基基礎是否具備相應的承載力，這是關系到能否加裝電梯的關鍵性問題。地基基礎作為建筑物的根基，與房屋建筑的可靠性有直接關系，由于地基基礎深埋于地面以下，當產生損害時通常不易被發現，從而在老舊小區改造中對地基基礎的檢測與加固也容易被忽視。但地基基礎承擔著整個建筑物的各種荷載，對房屋的安全性、耐久性起著至關重要的作用[1]。對老舊小區建筑增設電梯項目工程規模雖小，但對原有建筑安全性有著舉足輕重的作用，如果出現問題，非但不能給住戶提供便利，反而可能使原本結構穩定的建筑變成危房。因此，老舊小區加裝電梯必須考慮到地基基礎的影響因素。

1 地基基礎產生破壞的主要形式及原因分析

老舊房屋地基基礎破壞主要表現為兩大方面：一方面是變形過大。基礎剛度隨著建筑物使用年限的增加而逐漸變小，抵抗變形的能力減弱，地基基礎出現過大變形，從而向地基傳遞不均勻荷載，最終造成地基不均勻沉降，反射到房屋地上結構表現為墻體裂縫、混凝土柱傾斜、梁支座裂縫等。另一方面是失穩破壞。當地基基礎的承載力超過其極限應力時，地基失去穩定性甚至整體滑移，這將引起房屋出現不同程度的傾斜、位移、開裂、扭曲。對于老舊房屋的地基基礎出現的破壞現象，主要是由于勘察設計失誤、施工質量缺陷、使用維護不當、周圍新建高層等原因綜合作用造成的，并且隨著我國城市化進程的加快，高層建筑、地鐵建設、地下人防工程等均涉及深基坑施工，如果深基坑降排水處理不當也會對老舊建筑基礎穩固造成不良影響[2]。

2 地基基礎加固方法

2.1 地基加固措施

目前對于地基加固技術上較為成熟的方法有灌漿法、高壓旋噴法、灰土擠密樁法。

灌漿法是指通過氣壓、液壓、電滲作用把含有膠凝材料的漿體注入地基土體內，膠凝材料硬化后與原地基土體緊握成整體，以增強原有地基承載力的方法。通過壓力裝置將水泥漿壓入地基內要求的深度，水泥漿深入土顆粒的空隙中，硬化后將軟弱土層凝結成強度高剛度大的整體，不僅減少了地基土的變形，也增強了地基的承載力和穩定性[3]。

高壓旋噴法主要用于軟弱地基加固中，利用鉆機鉆桿底部的噴嘴在大于20MPa 以上的高壓下噴射出含有膠凝材料的漿體[4]，原有土體在噴射的高壓漿體作用下被破壞并與漿體攪拌混合，最終凝固成使地基強度顯著提高的固結體。高壓旋噴注漿法具有設備體積小、占用空間小、施工靈活、不損壞建筑房屋上部結構與正常使用等優點，是目前被廣泛采用的一種地基加固處理方法。

灰土擠密樁法適用于地基土質為濕陷性黃土、軟弱土層、回填土等老舊房屋的加固，其加固原理主要是由于樁成孔施工時對原有土體的側向擠壓以及灰土填料分層夯實形成的，尤其在潮濕環境中，石灰與土體表面的活性氧化物發生反應生成水硬性物質使樁體緊密膠結，進一步增強了地基的強度。

2.2 基礎加固措施

基礎的位置在建筑房屋與地基之間，起著 “承上啟下” 的作用?；A一旦出現問題，不僅影響上部建筑的使用也會關系到下部地基的承載力。在實際應用中，需根據老舊房屋改造要求及所處地質環境來選擇合理的加固方案，具體方法應用分析如表1所示。

表1 基礎加固方法的作用機理與適用范圍分析表

3 實際應用案例

老舊小區加裝電梯改造應重視電梯的地基基礎，而增設電梯的基礎形式、位置、埋深等需要根據原有建筑的地基基礎情況以及電梯下降帶來的重力與附加力的沖擊影響合理確定[5]，其形式主要有淺基礎和深基礎兩種，淺基礎因其工程造價低、對地下管線影響小可以用在能夠為電梯基礎提供持力層的地基環境中；而既有住宅地基土層為軟弱土、壓縮量較大且承載力不足時可采用深基礎，并且要求加裝電梯基礎與既有住宅基礎保持同步沉降，避免不均勻沉降帶來的結構安全和使用功能問題。結合實際應用案例對既有住宅加裝電梯時地基基礎加固要點進行具體分析如下：

案例1：灌漿法在某高校教師公寓樓增設電梯地基礎加固中的應用

某高校建造年限為15 年的教師公寓樓，在現有7 層住宅上增設電梯，電梯額定總載荷量與運行速率分別為800kg、1.0m/s，井道設置成質量較輕的鋼框架結構，采用無連接方式與主體樓相鄰設置。公寓樓基礎形式為埋深-3.5m 的鋼筋混凝土筏板基礎，地基土具備較好的持力層，因此加裝電梯基礎設計為埋深1.5m 的筏板基礎，電梯基礎與公寓樓主體結構基礎設沉降縫分開，利用公寓樓的地基回填土作為電梯基礎的持力層。查找公寓樓設計文件，其地基承載力特征值為150Kpa,壓實系數不小于0.95，為滿足設計要求現場采用多孔間隔水泥灌漿法對填土地基進行加固，并且在水泥灌漿料中加入適量速凝劑，不僅縮短了漿液凝固時間，而且減少了因灌漿對公寓樓基礎的附加沉降影響。在灌漿結束后28d 后，使用輕型動力觸探對加固地基進行檢測，選擇灌漿孔數的2%-5%，合格率達到80%以上時地基承載力能夠滿足加裝電梯的要求。同時選取公寓樓的四個角點通過高精度微壓式靜力水準儀實施檢測（精度0.01mm/s）。對比加裝電梯前灌漿加固地基基礎、加裝電梯施工過程中、施工完畢后各時間段的監測值顯示，在施工階段公寓樓沉降出現波動，而在電梯加裝完畢后沉降量與沉降速度趨于穩定，使公寓樓地基基礎得到了有效控制。

案例2：錨桿靜壓樁在某國企單位員工住宅增設電梯地基基礎加固中的應用

東部沿海地區某國企單位7 層住宅2003 年建成，鋼筋混凝土框架-剪力墻結構，無地下室，頂標高為-5m 筏板基礎，地基土為淤泥質土。很顯然軟弱土層不能為增設電梯基礎提供良好的持力層，因此需設置與原有住宅基礎相同埋深的樁基，以防止出現差異沉降。采用與住宅樓距離小于500mm 的貼墻式外掛鋼結構電梯井道，井道框架為GB-HW200×200×8×12的H 型鋼。綜合考慮電梯基礎所承受的鋼結構井道、電梯自重、活荷載、風雪荷載、地震荷載等多方面荷載作用，兼顧滿足電梯運行時抗傾覆要求，把增設電梯基礎建造成樁筏基礎形式。由于老舊小區場地受限，且打樁數量較少，在不影響居民正常居住生活又兼顧經濟型考慮，選擇錨桿靜壓樁方法沉樁加固。

在施工之前，應通過現場試樁試驗法或半經驗半理論法對壓樁力進行確定，壓樁力過大會導致樁身破壞，而壓樁力過小會使單樁承載力達不到設計要求，所以確定壓樁力對錨桿靜壓樁施工十分重要。但是為獲得更準確合理的終壓值，在錨桿靜壓樁施工前實施了試樁試驗，現場使用3 根樁進行試壓，對每根樁施加不同的壓樁力，并在試樁試驗結束后20d 后對試驗樁進行了靜載試驗，通過實測承載力與單樁設計承載力350KN 對比，1 號樁的承載力小于設計標準，因此排除不滿足要求的試驗樁，最終得到合適的終壓值為720KN，試驗結果如表2 所示：

表2 壓樁與靜載試驗結果

通過試驗得到的壓樁力判斷采用M27 錨桿，由錨桿把壓樁架固定好，樁段就位并保持豎直，千斤頂、樁段、壓樁孔調整軸線重合，邊長為250mm 的方形混凝土樁分段壓入地基土中，每段樁長為1m，樁段位置偏差小于，樁段垂直度偏差控制在小于1%樁段長范圍內。樁段間使用硫磺膠泥接頭連接，樁段上下地面設置焊接鋼筋網片，兩個底面分別留有插筋與插筋孔，樁尖達到要求深度后應鑿毛并刷洗干凈樁頂進行封樁[6]。測定樁頂荷載符合設計要求、樁端達到設計深度時卸載千斤頂并拆除壓樁架，焊接錨桿交叉鋼筋，清除壓樁孔內的積水、浮漿、雜物，最后使用強度為的微膨脹早強混凝土進行澆筑。由于該多層住宅地基以淤泥質土為主，壓樁施工相對容易，但也因其軟弱地基土壓縮量大強度低，且受到電梯基礎施工擾動，致使地基承載力有所下降，為避免原有住宅地基基礎出現沉降量變大沉降速度加快以及不均勻沉降現象，在電梯基礎與住宅基礎之間通過植筋方式拉結并澆筑混凝土連城一體，從而增大了基礎底面積，使荷載得到有效分散，減小了地基的單位承載力，實現了原有住宅與家裝電梯地基基礎的 “雙加固” ，避免了電梯與原有住宅基礎出現沉降差，保證了新增和既有結構的安全。

4 結語

在老舊小區加裝電梯改造工程中，地基基礎加固是必不可少的一個環節，科學、合理、適用的地基基礎加固方案，是滿足建筑房屋的可靠性與延長使用年限的有效保障。在實際工程應用中，特別要注意加裝電梯的基礎形式與原有建筑地基能否提供良好的持力層，需根據既有建筑地基基礎的病害種類及特點來選擇適當的地基加固方式。在保證地基安全性的前提下，使地基承載力得到有效保證。