某教学楼地基基础加固技术

陈铭生（广东省廉江市第三建筑工程有限公司，广东 廉江 524400）

某教学楼地基基础加固技术

陈铭生
（广东省廉江市第三建筑工程有限公司，广东 廉江 524400）

摘要：本文以广东省廉江市第三建筑工程有限公司施工的某教学楼工程为实例，介绍了地基基础加固补强的施工技术，并对既有地基基础的改造提出了见解。

关键词：地基基础；加固技术；工程实例

一、前言

我们知道，中国是一个发展中国家，仍处于快速发展阶段；从建筑业来说，有资料统计，我们国家每年消耗的建筑材料及资源约占全球的45%，而另一方面，我们国家大量的房屋建筑尚未达到设计使用年限即被拆除，寿命相对较短，而美国房产寿命约80年，北欧的丹麦、瑞士、挪威等国家为70年~90年，英国则为132年。

本文讨论既有建筑地基基础的改造，即加固补强。

既有建筑需要进行地基基础加固的情况，大致可以分为以下几类：

（1）由于勘察、设计、施工或使用不当，造成既有建筑开裂、倾斜或损坏，而需要进行地基基础加固。这在软土地基、湿陷性黄土地基、人工填土地基、膨胀土地基和土岩组合地基上较为常见。

（2）因改变原建筑使用要求或使用功能，而需要进行地基基础加固。如增层、增加荷载、改建、扩建等。其中住宅以扩大建筑使用面积为目的的增层较为常见，以不改变原有结构传力体系的直接增层为主。办公楼增层改造，因一般需要增加的层数较多，故常采用外套结构增层的方式，增层荷载由独立于原结构的新增设的梁、柱、基础传递。公用建筑如会常、影院等因增加使用面积或改善使用功能而进行增层、扩建或扩建改造等常需增加地下结构。单层工业厂房和多层工业建筑，由于产品的更新换代，需要对原生产工艺进行改造，对设备进行更新，这种改造和更新势必会引起荷载的增加，造成原有结构和地基基础承载力不足等等。

（3）因周围环境改变，而需要进行地基基础加固，大致有以下几种情况：

①地下工程施工可能对建筑造成影响；

②邻近工程的施工对既有建筑可能产生影响；

③深基坑开挖对既有建筑可能产生影响；

④由于地下水位变化过大对既有建筑可能产生影响。

（4）由于纠倾和移位施工，而需要进行地基基础加固。

（5）由于古建筑的维修保护，而需要进行地基基础加固。

（6）由于古建筑的维修保护，而需要进行地基基础加固。

二、工程实例

1工程概况

某教学楼为6层（局部7层）砖混结构。该教学楼在使用过程中，墙体出现明显开裂，四层局部梁体出现不同程度的裂纹，各层楼面面层也相继出现裂缝，已经严重影响到教学楼的正常使用，亟需对该教学楼进行加固处理。

该教学楼抗震设防烈度为6度（第一组），建筑抗震设防类别丙类；建筑结构安全等级为二级，设计使用年限30年，场地类别为II类，地基基础设计等级为丙级。

2事故原因分析

事故的原因是地基浸水软化发生湿陷，建筑物基础在使用过程中产生了不均匀沉降，最终导致教学楼产生开裂。

该教学楼为砖砌体结构，基础大部为钢筋混凝土条形基础、局部为钢筋混凝土独立基础，原地基采用灰土桩进行了处理。经事后分析调查：（1）灰土桩成孔采用洛阳铲排土法施工，灰土桩采用人工夯锤夯实，夯击能量较小，灰土桩对桩间土不具挤密作用；（2）灰土桩夯实程度差异大，表现为均匀性差、密实度差异大，因而桩体承载力低；（3）灰土褥垫层厚度没有达到设计要求。因此，灰土桩复合地基不具备隔水、增强地基土水稳性的作用。此外，室外防水设施年久失修，排水沟堵塞、破损，屋顶雨水及地面积水常年下渗，导致地基土湿软，含水量高，事后从人工开挖的探井内可看到有明水从灰土桩桩端滴渗。

原地基虽然采用灰土桩进行了处理，但处理深度内地基土的湿陷性并未消除。灰土桩复合地基在浸水后发生强度软化，仍产生了湿陷性沉降。综上分析，灰土桩复合地基对提高地基承载力、增强地基土水稳性方面无明显改善作用，建议复合地承载力仍按天然地基承载力采用。

图1 基础加固改造筏板平面布置图

3加固方案设计与选择

3.1加固方案

既有建筑地基加固可采用的方案主要有：①灰土桩挤密法；②注浆加固法；③锚杆静压桩法；④高压旋喷注浆托换；⑤注浆型小桩托换等。

高压旋喷桩托换法有地区工程经验，可用于本工程。由于旋喷桩施工过程中也会使既有建筑物产生附加沉降，因此，需要对施工速度进行必要的控制，工期成为选择加固方案的制约因素。

注浆型小桩可用于本工程基础托换，本工程所涉及的是一种投石压浆无砂混凝土小桩，采用的是先植入钢管并与基础钢筋连接，后填入小粒径级配碎石、封孔，再压入水泥浆并进行二次压浆的施工工艺，该方法可以有效控制托换施工过程中基础的附加沉降，由于注浆的作用，可有效减小地基浸水对桩侧阻力的影响。

以上托换桩方案，经造价与工期比较，认为投石压浆无砂混凝土小桩托换方法具有较好的技术与经济效益，且在当地具有大量的地区工程经验，应为首选。

3.2加固设计

本教学楼加固采用地基基础加固和上部结构加固相结合的加固方案。

（1）上部结构加固方案

①有裂缝处的砌体先进行压力灌浆补强加固；

②外纵墙采用双面钢筋网砂浆面层加固；

③内纵墙以及部分内横墙采用单面钢筋网砂浆面层加固；

④卫生间墙体采用砂浆面层加固；

⑤四层局部开裂梁采用粘贴钢板加固；

⑥铲除楼面面层，重新做25mm厚的1：2水泥砂浆地面。

（2）地基基础加固方案

①原基础采用整片筏板进行托换加固，可减少和控制基础的不均匀沉降，筏板平面布置如图1所示。考虑到基础的整体受力形式发生改变，因此参照新建建筑计算地基反力。

②原柱下独立基础采用投石压浆无砂混凝土小桩进行托换加固，小桩能将荷载有效地传递于深层稳定土体中并能提供一定的水平抗弯能力抗剪能力，小桩基础加固剖面图如图2所示。考虑到小桩在基础内部，简化计算可认为基础的附加荷载完由新植入的小桩承担。

图2 无砂混凝土小桩基础加固剖面图

小桩的单桩竖向极限承载力标准值可按下式估算

Quk=Qsk+Qpk=u∑α0qsikli+αqpkAp（1）

式中：Quk——单桩竖立极限承载力标准值（kN）；

qpk，qsik——桩极限端阻力、桩极限侧阻力标准值（kPa）；

Ap——柱底端横截面面积（㎡）；

u——桩身周长度（m）；

li—第i层土的厚度（m）；

ao——桩侧阻力增大系数，取1.1；

a——桩端阻力发挥系数，取1.05。

经计算得到小桩的单桩竖向极限承载力标准值为194kN，取安全系数为2，则单桩竖向承载力特征值为97kN。

结语

（1）监测结果

为保证加固施工质量，检验地基基础加固效果，在加固施工过程中及后半年时间进行了基础沉降及应力监测，结果表明，各监测数据均在可控范围。

（2）使用情况

已投入使用多年，未见异常情况发生。

参考文献

[1] GB50007-2011，建筑地基基础设计规范[S].

[2]JGJ123-2012，既有建筑地基基础加固技术规范[S].

中图分类号：TU47

文献标识码：A