探悉地基基礎工程的處理分析措施

陳千祥

近些年來,隨著我國對地基基礎加固技術的深入研究以及各類施工機具的研制,地基基礎加固技術在全國各地得到了大量應用,國家有關部門也相應制定了JGJ 123-2000既有建筑地基基礎加固技術規范等技術規范、標準,有力地促進了該項技術的規范化實施。但是在實際工程操作中加固設計往往偏于保守,沒有充分對基礎的極限承載能力進行分析,常常造成人力、物力的浪費。本文以仿湖公共交通樞紐中心地基基礎工程加固為例,通過分析其具體情況,提出加固處理方案。

1 地基基礎工程加固原則與程序分析

1.1 地基基礎工程加固原則

基礎與地基的加固工程屬于現有結構的地下加固工程,其難度、造價、施工持續時間等往往比新建筑物更多更大,此外還可能涉及停產或居民動遷等問題。因此在加固時宜盡可能考慮周詳,根據結構特點、土質情況選擇合理的加固方案,在確定是否加固及采用何種加固方案時應考慮下列原則:1)挖掘地基潛力。當現有建筑地基基礎狀態良好、地質條件較好時,應盡量發揮地基與基礎的潛力。如考慮建筑物對地基的長期壓密使原地基的承載力提高;考慮地基承載力的深寬修正。2)確定計算地基荷載。現有建筑在進行加固時,原設計資料、計算書等未必齊全,地基的承載力也不一定用足,上部結構的加固或改建與擴建均使地基上的荷載變更,通常均會增加。如果增加后超出地基容許承載力的5%～10%左右,則一般不考慮地基基礎的加固,而考慮調整或加強上部結構的剛度來解決。3)盡量采用改善結構整體剛度的措施。如加強墻體剛度,加強縱橫墻的連接等,可使結構的空間工作能力加強,從而有助于減輕不均勻沉降或減少絕對沉降,因在地基與基礎的計算理論中未考慮上部結構空間工作的影響。4)盡量采取簡易的結構構造措施。如在基礎抗滑能力不足時增設基礎下的防滑趾;在基礎旁邊設置堅固的剛性地坪;在與相鄰基礎間設置地基梁將水平剪力分擔到相鄰基礎上等。

總之,在考慮地基基礎問題時,不應孤立地僅考慮地基與基礎本身,還應著眼于結構與地基的共同作用,可用加強上部的辦法來彌補地基方面的不足;可用較簡單的地下淺層操作來代替深層或水下操作。

1.2 地基基礎工程加固原程序

建筑物基礎加固時按以下程序進行:1)查明建筑物破壞的原因;2)經選擇、優化后確定建筑物基礎加固方案;3)確定建筑物基礎加固施工的技術措施與應變方案;4)進行地基加固或基礎托換;5)進行基礎與承臺加固及二者的連接;6)糾偏;7)結構加固補強。

4)～7)也可根據實際方案進行調整,可減少或合并某些步驟。

2 地基基礎工程加固方法分析

2.1 注漿加固基礎法

基礎補強注漿適用于基礎有裂縫時的加固。漿液一般可用水泥漿,水灰比可采用0.5～0.6,也可采用環氧樹脂等漿材。設計施工方法:先在基礎裂縫處鉆孔,對單獨基礎每邊不少于2孔,對條形基礎可沿基礎縱向每1.5 m～2.0 m布置鉆孔,并不少于2排。注漿管直徑約25 mm,與水平面的傾角不小于30°,以利流動。鉆孔直徑約28 mm并較注漿管大2 mm～3 mm。孔距0.5 m～1.0 m,注漿壓力可取0.1 MPa～0.3 MPa,影響半徑約0.3 m～0.6 m。一般壓力越大,注漿的有效半徑越大。

2.2 擴大基礎底面積法

當地基或基礎底面積不足時,可用混凝土套或擴大基底面積。當基底荷載偏心時則采用不對稱套,中心荷載則用對稱套。灌注混凝土前應在原基礎涂上混凝土界面劑或鑿毛洗凈后鋪一層相同強度等級的水泥漿,以增強新老混凝土的粘結。對加寬部分的地基應鋪設墊層,材料和厚度與已有部分的墊層相同。

素混凝土套的臺階高寬比應符合地基基礎規范的要求。沿高度方向應設置錨固筋以加強老部分連接和抗剪。鋼筋混凝土套亦須在新舊混凝土間設錨筋、錨栓或灌環氧。

條形基礎加寬時可沿縱向分段進行,分段長度為1.5 m～2 m。

擴大的寬度部分底面應不低于原有基底。

2.3 錨桿靜壓樁托換法

錨桿靜壓樁托換不需要在基礎下挖坑,只在基礎上打孔設上錨桿,作為千斤頂的反力架,另在基礎上打樁孔,通過樁孔向地基中壓樁,其優點是占地面積小,只要1 m×1 m的工作范圍,無噪聲,無需高的凈空。

適用條件:泥、淤泥質土、黏性土、粉土與人工填土等觸探比貫入阻力小于8 MPa,且地下水位低于預期坑底的場合。

施工工藝:1)現在原基礎頂面標出壓樁孔與錨桿孔位置,人工或電鉆成孔。壓樁孔易下大上小,以利基礎承受樁的沖切;2)向錨桿孔中插入錨桿,與基礎錨固,安裝錨桿靜壓反力架;3)向壓樁孔中插入第一節樁,放上千斤頂,用千斤頂將樁壓入孔中。再壓第二節樁,如此連續作業;4)樁身可用鋼管或200 m×200 mm,300 mm×300 mm的C30鋼筋混凝土樁,每節樁長由現場容許的施工凈空高度確定,接頭方法要求焊接;5)當達到設計要求的深度與壓樁力(設計荷載的1.5倍),拆去千斤頂與反力架;6)將樁頭截短,鑿毛。對壓樁孔也鑿毛并清除孔內雜物,澆筑C30微膨脹早強混凝土將其封死;7)必要時可在原基礎上增設基礎梁;8)當需要防止樁在卸載后回彈,可參照坑式靜壓樁加預應力的方式,令樁在不卸載條件下封樁并與基礎融為一體。

3 某地基基礎工程加固案例分析

某教學樓為純框架結構6層,局部7層,平面呈L形。最大柱網為6 000 mm×7 000 mm,采用內走廊,占地面積約2 500 m2,建筑面積13 246 m2,抗震烈度6度。設計有一條伸縮縫,共計106根柱。工程所處地質條件較為復雜,該建筑整個場地經過人工回填,回填前為崗丘沖溝,局部為水庫,水庫回填前未抽水。

根據以上地質條件,設計人員把基礎設計為單樁形式的人工挖孔樁,持力層選為⑤層全風化砂巖,⑥層強風化砂巖。除伸縮縫處為兩柱一樁外,其余為每柱一樁,92根人工挖孔樁,樁直徑為900 mm～1 500 mm,最大設計承載力6 800 kN。

3.1 處理方案

根據《建筑樁基技術規程》和工程的實際情況,業主、設計單位、監理單位、檢測單位、勘測單位和施工單位均認可對二類樁需進一步處理,對三類樁(共計19根)采取靜壓錨桿樁進行處理。

3.2 布樁設計

1)單樁設計承載力:加樁設計為每根錨桿靜壓樁的設計承載力為400 kN,終壓力為600 kN。

2)樁數:在每根柱基承臺下基樁數量為對稱的4根,但考慮到部分土層中存在孤石,因此在每根柱下承臺施工時在8個方位預留8個壓樁孔,同時預理HRB335F25的螺紋鋼筋作為錨桿。

3)樁身設計。采用200 mm×200 mm的斷面,每節樁長為2 m,采用C25混凝土,主筋配有HRB335,4F14。采用硫磺膠泥接樁。

3.3 壓樁設備

壓樁設備現場組裝設計。格構式的鋼支柱加工字鋼橫梁。

[1] JGJ 123-2000,建筑地基基礎加固技術規范[S].

[2] GBJ 7-89,建筑地基基礎設計規范[S].

[3] 李邵同.山區建筑地基基礎常見的主要問題與防治[J].中國西部科技,2006(1):12-13.

[4] 張立人.建筑結構檢測、鑒定與加固[M].武漢:武漢理工大學出版社,2003.

[5] 黃生根,曹 輝.軟土地基中應用后壓漿技術的機理研究[J].巖土工程技術,2002(1):25.