上街區亞星SOHO 加固與地基處理

劉海學LIU Hai-xue

（中化地質河南局集團有限公司，鄭州 450011）

1 工程概況

鄭州上街區亞星SOHO 綜合樓加固工程位于上街區中心路與登封路交叉口。

原設計“上街亞星盛世廣場33#綜合樓”上部結構形式為現澆框架結構，地下一層，地上五層；五層檐口標高22.30m；基礎形式為柱下獨立基礎（局部梁板式筏形基礎）。新設計的“鄭州上街區亞星SOHO 綜合樓”結構形式為框架剪力墻結構，地下一層，地上十八層；十八層檐口標高65.30m；基礎形式為經過地基處理的復合地基平板式筏板基礎。新設計的“鄭州上街區亞星SOHO 綜合樓”與原設計且已建成五層主體“上街亞星盛世廣場33#綜合樓”重合部分須對原結構部分梁、柱及基礎進行加固。

2 工程目標

質量目標：符合國家施工及驗收規范和設計圖紙要求。工期目標：精心組織施工，確保按期完成工程。安全目標：施工安全零事故。文明施工目標：文明施工、保護環境。

3 加固依據

《建筑結構荷載規范》（GB50009）、《混凝土結構設計規范》（GB50011）、《混凝土結構加固設計規范》（GB50367）[1]、《建筑地基處理技術規范》（JGJ79）[2]、《既有建筑地基基礎加固技術規范》（JGJ123）、“鄭州上街區亞星SOHO 綜合樓加固”結構施工圖、“上街亞星盛世廣場33#綜合樓”結構施工圖、“鄭州上街區亞星SOHO 綜合樓”結構施工圖。

4 加固程序與過程管理、加固難點

根據工程實際情況，本工程施工順序為先進行基礎加固，再加固柱，最后加固梁。建立項目管理機構，全權負責該工程的管理。對工程的工期、質量、安全、成本等綜合效益有計劃的組織管理，采用質量保證體系來保證本工程質量、安全、進度目標的全面實施。

①雨季施工。從基坑開挖到完成主體結構加固完成，要經歷汛期，地下室基礎處理在雨季施工，因各種不利因素拖延工期從而增加基坑暴露的時間。對策：合理進行施工安排部署，制定雨季施工保護措施，加快施工進度，保護基礎安全。

②施工現場狹小。材料堆放、成孔機械場地受限，在已有五層結構中施工過程中，工程材料的倒運和施工設備的運行增加難度。對策：制定科學合理的材料需求計劃，減少現場的存放；采用小型、可拆解成孔設備。

③擬建工程場地地層，淺部濕陷性，緊靠原有基礎，部分獨立基礎還需成孔，難度更大，極易發生不均勻沉降。對策：施行跳空對稱開挖，每次成孔不超過4 個，相鄰基礎同時施工，隨挖隨填，減少土方暴露時間。

4.1 獨立基礎加固

施工程序：支撐卸荷→挖土方→鉆水泥樁孔→施工水泥土樁→布筋→澆筑混凝土。

①支撐卸荷：卸荷支撐采用鋼管支架布置。下部支撐鋼管采用新加臨時基礎支撐鋼管立柱，上層卸荷支撐鋼管支承在框架梁上。

②挖土方：挖土方使露出基礎底部。

③鉆水泥土樁孔：本工程水泥土樁直徑為400 mm，根據施工圖紙先定位樁孔在原基礎上的位置，然后用水鉆鉆孔至基礎底部。

④施工水泥土樁：基礎以下樁孔由打樁隊根據施工需要鉆深至規定深度并夯填至-3.800m 標高處。

⑤做墊層：挖出獨立基礎底部土方后做100mm 厚墊層。

⑥布筋：水泥土樁施工完畢后，根據施工圖紙要求確定原基礎與新基礎的連接筋位置用電錘打孔至要求深度再插入鋼筋并布置新加基礎底部鋼筋。

⑦澆筑混凝土：鋼筋布置連接好后，把與新澆注混凝土接合處的原混凝土表面鑿毛并沖洗干凈、晾干，刷界面劑或42.5#素水泥漿（加入水重10%的107 膠）一道，再澆筑混凝土，前一施工段澆注混凝土至少10 天后方可進行下一段施工。

施工要求：獨立基礎加固逐個進行，一個施工完畢后再進行下一個的施工；每個獨立基礎加固分4 個施工階段進行，一個階段施工完成后再進行下一階段的施工。卸荷系統支撐完畢后，三個基礎可同時階段施工。

4.2 筏板式基礎加固

獨立基礎加固施工完畢后再進行筏板式基礎的加固。

施工步驟：卸荷→切割→打水泥土樁→挖土方→布筋→澆筑混凝土。

①卸荷：卸荷前先將上部砌體拆除并清運出施工場地。

②拆除筏板：根據施工圖紙確定切割拆除部位，經復核無誤后做好明確標志。拆除部位周邊做好產品保護措施。用切割鋸沿切割部位線進行靜力切割控制深度至筏板厚度。切割時不能破壞周圍結構。切割完成后清理干凈，并把原基礎梁周邊鑿毛。

③打水泥土樁：根據施工圖紙要求確定樁距由打樁隊進行原筏板下的打樁施工。

④原基礎梁下布筋：在原基礎梁下挖土方并根據施工圖紙要求先布置原基礎梁下部鋼筋并澆注，基礎梁下部施工應分段跳開進行。

⑤原筏板處布筋：挖土方至要求深度后，按照施工圖紙布置新加筏板基礎下部鋼筋，并在原基礎上鉆孔插入連接短筋。

⑥澆筑混凝土：鋼筋布置連接好后，把與新澆注混凝土接合處的原混凝土表面沖洗干凈、晾干，刷界面劑或42.5#素水泥漿（加入水重10%的107 膠）一道，再澆筑混凝土。

原梁板式基礎加固分段進行，按施工圖示要求確定分段施工段數量，施工順序可進行現場協調。

施工要求：在基礎施工過程中，必須對加固部位及相臨的每根柱設沉降觀測點。基礎托換分段跳開施工，前一段澆注混凝土最少10 天后方可再進行下一段的施工。

4.3 框架柱加大截面加固

植筋→原柱表面鑿毛→植入箍筋→綁扎鋼筋→澆注混凝土。

①植筋：根據施工圖紙要求，在加固框架斑下端將原有基礎頂面清理干凈，鑿毛，植入加固縱筋，遇有樓板處樓板鉆?30 的孔，穿入鋼筋后用灌漿料填實。

②原柱表面鑿毛：將原柱表面鑿毛，并把相臨梁鑿去保護層，清理干凈。

③植箍筋：原柱鑿毛后在原柱上植入新加箍筋，鋼筋規格和植入深度詳見加固施工圖。

④綁扎鋼筋：鋼筋植入完成后，根據施工圖紙要求的鋼筋規格和工藝要求，綁扎加固柱的新加縱筋和箍筋。

⑤澆注混凝土：加固柱鋼筋布置完成后，在原有基頂面及柱表面鑿毛部分用清水沖凈、晾干，刷界面劑或42.5#素水泥漿（加入水重10%的107 膠）。

4.4 梁粘鋼加固

表面處理→配膠→粘貼→加壓→固化及養護→檢驗→防護處理。

4.5 地基處理

4.5.1 地層概況

根據勘察成果，場地20.0m 深度范圍內，主要為第四紀晚更新世沉積黃土狀粉土、粉質黏土及第四紀中更新世沖積形成的粉質黏土、粉土。

①雜填土（Q4ml）：層底埋深0.5-2.1m，層厚0.5-2.1m。

地層呈雜色，以粉土為主，含大量碎磚塊及其它混雜物等。

②黃土狀粉土（Q3al）：層底埋深5.4-7.4m，層厚3.5-6.9m。

地層呈黃褐色，稍濕，稍密，以粉土為主，局部見少量蟲孔隙，含少量白色鈣質條紋。

③黃土狀粉土（Q3al）：層底埋深7.5-9.9m，層厚1.1-3.0m。

地層呈黃褐色，稍濕，稍密-中密，干強度低，韌性低。含少量白色鈣質條紋，見少量小孔隙，偶見小粒徑鈣質結核。

④黃土狀粉土（Q3al）：層底埋深10.7-12.6m，層厚2.1-3.9m。

地層呈黃褐色，稍濕，稍密-中密，干強度低，韌性低。含少量小孔隙及少量鈣質結核，粒徑0.5-1.0cm。該層層底局部含少量腐殖質，稍有腥臭味。

⑤粉土（Q3al）：層底埋深18.2-20.6m，層厚8.0-8.7m。

地層呈褐色、局部黃褐色，中密，干強度低，韌性低，含大量小孔隙及少量鈣質結核，粒徑0.5-3.0cm，局部夾粉質黏土，可塑。該層為地基處理樁端層。

4.5.2 地下水

勘探深度20m 內未見地下水位，地下水對擬建建筑物基礎設計、施工無影響。

4.5.3 地震效應

根據《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010），上街區抗震設防烈度為7 度，設計地震分組為第二組，設計基本地震加速度值為0.10g。依據《建筑工程抗震設防分類標準》（GB50223-2008），本工程抗震設防類別為標準設防類（丙類）。等效剪切波速值為260.0m/s，覆蓋層厚度大于5m，建筑場地類別為Ⅱ類，特征周期0.40s。建筑抗震一般地段。

4.5.4 濕陷性黃土地基評價

根據勘察報告，本場地地基土為非自重濕陷性場地。地基總濕陷量ΔS為92.25mm，依據《濕陷性黃土地區建筑規范》（GB50025-2018）判定其濕陷等級為I 級（輕微），濕陷土層主要為第（2）層、第（3）層、第（4）層黃土狀粉土層。本工程應對濕陷地基進行處理。具體設計采用擠土成孔夯實水泥土樁復合地基。

4.5.5 夯實水泥土樁復合地基設計

采用洛陽鏟成孔，夯實水泥土樁復合地基[3]，以第5 層粉土為樁端持力層，樁長10.0m，樁徑按400mm，樁間距900mm。

①增強體單樁豎向承載力特征值應通過現場靜載荷試驗確定，初步設計按式（1）和式（2）估算，取其中小值：

式中：up——樁的周長（m）；

qsi——樁周第i 層土的側阻力特征值（kPa），應按地區經驗確定；

lpi——樁長范圍內第i 層土的厚度（m）；

αp——樁端端阻力發揮系數，應按地區經驗確定；

qp——樁端端阻力特征值（kPa），可按現行國家標準《建筑地基基礎設計規范》GB 50007 的有關規定確定。對于水泥攪拌樁、旋噴樁應取未經修正的樁端地基土承載力特征值。

fcu——與攪拌樁樁身水泥土配比相同的室內加固土，邊長為70.7mm 的立方體試塊在標準養護條件下90d 齡期的立方體抗壓強度平均值（kPa）。

η——樁身強度折減系數，應按地區經驗確定。

②豎向承載水泥土攪拌樁復合地基的承載力特征值應通過現場單樁或多樁復合地基靜載荷試驗結合經驗確確定。初步設計時也可按本規范公式（3）估算，

式中：fspk——復合地基承載力特征值（kPa）；

λ——單樁承載力發揮系數，應按地區經驗取值,一般情況下加固土層強度高或設置褥墊層時取高值，單樁承載力發揮系數可取1.0；

fsk——處理后樁間土承載力特征值（kPa），取天然地基承載力特征值；

m——復合地基置換率，m=d2/de2；d 為樁身平均直徑（m），de為一根樁分擔的處理地基面積的等效圓直徑（m）；正方形布樁de=1.13s，s 為樁間距。

Ra——單樁承載力特征值（kN）；

Ap——樁的截面積（m2）；

β——樁間土承載力發揮系數，應按地區經驗取值。

③復合地基變形計算應符合現行國家標準《建筑地基基礎設計規范》GB50007 的有關規定，復合地基變形計算深度必須大于復合土層的深度，在確定的計算深度下部仍有軟弱土層時，應繼續計算。復合土層的分層與天然地基相同，復合土層的壓縮模量可按下式計算：

式中：Esp——復合土層的壓縮模量（MPa）；

Es——天然地基的壓縮模量（MPa）；

fak——樁間土天然地基承載力特征值（kPa）。

夯實水泥土樁復合地基設計參數。

qsi、qp樁周第i 層土的側阻力取20kPa、樁端端阻力特征值取450kPa。

計算單樁豎向承載力特征值160kN，復合地基承載力320kPa。筏基中心沉降22mm。

4.5.6 夯實水泥土樁復合地基施工及檢測、監測

夯實水泥土樁高于樁頂設計標高200-300mm。在開挖基坑將樁頂以上土層及樁頂端施工質量較差的樁段采用人工鑿除。采用機械洛陽鏟成孔400mm，分層填料，水泥與土體積比1:6，用500 公斤紡錘形重錘夯擊成550mm水泥土樁體，強度達到4.0MPa。

靜載荷試驗在樁身強度滿足試驗荷載條件時，并在成樁28d 后進行。驗收檢驗數量為樁總數的1%，復合地基靜載荷試驗的數量為3 組。載荷試驗結果單樁豎向承載力特征值165kN，復合地基承載力320kPa。樁間土濕陷性消除檢驗采用探井取土，不少于6 點。試驗結果表明，濕陷系數均小于0.015，達到設計要求。竣工后監測筏基沉降20mm，與預測結果吻合。

5 工程質量保證措施

工程質量至上，實行項目經理負責制的質量控制體系，加強質量監督，技術管理工作，充分發揮，以工程師為首，施工員為具體實施的各級技術監督體系的作用，實行專業檢查和現場各工序自檢相結合的質量檢查制度，加強安全管理，強化質量意識教育。必須加強和貫徹各項技術管理制度，在施工過程中嚴格按照《混凝土結構加固設計規范》（GB50367）施工，對主要的工序，重點檢查，專人把關，并落實到每個生產工人。

施工前做到兩個加強：加強對施工圖紙的領會，加強對原材料采購質量的控制。施工中的質量保證措施：開工準備→技術交底→測量定位→工序控制→質量評定。確保工程質量達到“優良”。

6 安全文明及工期保證措施

安全第一。牢固樹立“安全為了生產，生產必須安全”的思想，落實各級安全責任制，經常進行安全生產教育，做到進場教育和崗位教育，未經教育不得上崗，對重點工序要結合具體工序特點，有針對性地進行安全交底和安全操作規范的教育，特殊工種要持證上崗。施工進度保證措施：根據已確定的總進度計劃，嚴格管理，嚴格檢查，出現偏差及時采取措施進度調整。搞好施工機械設備工具的配置，定期維修保養，避免因設備故障而影響施工進度。加強材料供應工作，做好材料供應計劃，保證施工正常進行。

7 結論

①通過對地基處理，對基礎及框架梁柱進行全方位加固，利用已有建筑主體，由多層改造為高層建筑是可行的。②檢測、監測和使用結果表明，多層改高層是安全的，本工程的成功實施，為類似工程提供經驗。