工業廠房地基基礎施工技術與加固技術的研究實踐

李 靜（陜西省建筑科學研究院有限公司，陜西 西安 710082）

在工業廠房的建設中，地基施工是其中最關鍵的一環，其施工質量的好壞將影響到整個廠房結構的安全性與穩定性。因此，在建筑工程中要注意地基的施工質量。如何科學、高效的應用地基施工工藝，是確保建筑工程質量的關鍵。特別是隨著我國經濟的快速發展，工業生產的規模越來越大，對工廠的穩定性建設要求越來越高，更多的企業將注意力集中在工程的建設進度上面，而忽視了工程的建設質量，從而造成了工廠后期使用的安全問題。

1 地基基礎加固施工的重要性分析

建筑物基礎是建筑物地面以下的承重結構，是建筑物的墻或柱子在地下的擴大部分。在工業建筑中，由于廠房的施工要求，需要將基礎差異沉降控制在一個合理范圍之內，所以在施工時就需要對其進行科學分析和動態施工控制。由于廠房多為不均勻受力結構，如果不提前計算建筑物差異受力荷載，就會導致廠房的上部結構產生裂縫甚至傾斜。

2 工業廠房的地基基礎設計

廠房在企業實際生產過程中起著舉足輕重的作用，因此，在設計時必須把安全問題放在首位，以保證各類生產工作的順利實施。廠房地基基礎設計的主要目標是保證建筑結構的安全性、耐久性和穩定性，以確保廠房在承受越來越大的外加壓力時仍能保持較好的承載力。在地基基礎設計時，應充分考慮以下幾個問題：首先，在設計時，基底表面的單位面積壓力應保持在規定的承載力范圍之內；同時，廠房結構的整體沉降幅度不得超出地基允許變形的范圍。另外，在基礎施工中應盡量避免建筑物的滑移，否則將有很大的危險。

由于受周圍環境的制約，在選擇廠房基礎時往往不能滿足有關規范要求，因此需要采取一些有效措施改善基礎狀況，提高基礎條件的方法有：一是，地基發生剪力破壞，使基礎的承載力大幅下降，廠房結構的穩定性達不到設計要求，此時需要加固基礎的抗剪強度，有效增強基礎的承載力和穩定性；第二，對地基的壓縮特性進行優化，其壓縮特性是指當地基受到某一壓力或受熱脹冷縮等因素作用時，會發生較大范圍的建筑物塌陷，因此，必須采取有效措施改善廠房基礎的抗壓強度，避免大面積塌陷；第三，土壤和巖石的滲透性能都比較好，特別是在靠近堤壩、河岸的工廠，在施工的時候，往往會產生流沙和管涌，因此，為了達到降低廠房建筑基礎滲透率，就需要采取一些行之有效的防水措施。

3 工業廠房常用的地基基礎加固施工技術

3.1 擴大基礎加固技術

如果工廠的地基承載力低于設計規范，或者由于地基面積不夠，就必須加大基坑底部的面積，從而減小基坑內的附加應力，降低發生沉降的概率。若有條件，在基坑深度不夠大時，應采取基坑加固法，即在基坑底部增加鋼筋混凝土，保證新老基坑的銜接牢固，在工程中要盡可能地進行卸荷，這也是地基工程中的一種常用加固技術。基面加寬補強工藝的具體流程為：在路基拓寬段的兩側，按原來的方式進行碾壓，并用同樣方式進行夯實，然后用同樣方式鋪好墊板→鑿毛樁基（完成原有基礎的鑿毛和清潔工作，鋪設一層高強度膠漿，加強新老基礎之間的粘結力）→配置混凝土→澆筑混凝土→安裝鋼筋錨桿（新老基礎交界處要有一個固定間距的錨桿，以確保新老基礎牢固銜接）→質量檢驗[1]。

3.2 靜力壓樁加固

在工業廠房地基基礎加固工程中，采用靜力壓樁加固技術時，必須首先設定工藝參數，并對單樁的承載力、最大壓力和壓樁速度等進行有效控制。施工時，先開挖壓樁基礎，利用反作用力的鋼夾板提供反作用力，然后利用壓樁機進行壓樁，待所有承臺的靜壓樁全部施工完畢，再將原來的承臺與預制樁結合在一起，在施工時用水平計進行監控，并對立柱的升降進行控制。在工程建設期間，若存在充足水源，可在地下工程前使用抽水泵進行抽水，并在抽水時使用水位計進行監控，以了解其沉降速率。抽水前，應先對其進行卸荷，以避免出現額外的沉陷，并對其進行檢驗，以達到標準要求。

3.3 基礎補強注漿加固技術

基礎補強注漿加固工程中，采用鉆機對地基進行鉆孔，再采用注漿裝置將漿液注入地層，再經劈裂、擠壓等手段，將水泥漿與土層進行充分攪拌；最后將其黏合在一起，從而加強土壤強度，達到加固的目的。灌漿可分為上下兩種類型，即先下后上分層，再由上往下分層。先下后分層注漿是在鉆孔后進行的，注漿時要從孔的底部進行灌漿。先上后下分層注漿，從地基底板的高度起，再從孔底向外擴展，以加強地基。

3.4 振動沉樁技術

利用振動沉樁法施工時，應將振動裝置放置在樁頂之上，然后啟動振動裝置，引起樁身振動，通過對樁基的攪拌作用，可以引起土壤顆粒的移動，從而減小樁體與土壤顆粒間的摩擦，達到深層加固的目的。本技術適用于黃土、黏土和軟土地區，具有操作簡便、運輸方便、作業效率高的特點，僅需要一臺設備就可以進行施工。

4 工業廠房地基基礎加固技術實例分析

4.1 工程概述

某工業廠房總體建筑面積為768m2，框架式結構，共4層。由于廠區位置環境較為復雜，廠房東側有一層6m～8m 厚的流動塑性泥沙，廠房中部有4m～7m 厚的流動塑性泥沙，局部地區不能進行開挖，采取條形地基下砂墊層，墊層厚度為10m。但在工廠西側，由于淤泥層僅有2m～3m 厚，所以已完成17 根樁的澆筑[2]。由于兩種地基類型的不同，其變形特點和受力特點也不同，導致廠房在施工中出現了不均勻沉降，造成了廠房結構的出現剪切和拉裂破壞。結合此工業廠房的實際情況，對地基加固技術的實際應用展開論述。

4.2 地質勘探

經現場勘查，發現該工廠場地的地層構造比較復雜，從上至下依次為：填土、粉質黏土、淤泥、花崗巖風化坡積土、花崗巖風化殘積土、強風化花崗巖。土壤類型以軟質土壤為主，土壤質地比較疏松，顏色偏淡，一般在0.82m～2.2m 厚；黏土層為灰或灰黃，上層為耕地，標準貫擊次數2 次，基礎承載力80kPa～90kPa，泥層中有少量的粉土，顏色為暗棕色，厚度在0.7m～0.8m之間，標準貫擊次數1～2 次，基礎承載力45kPa～64kPa；花崗石風化坡積土層為淡黃色和灰色，1.7m～7.3m為含中粒徑的黏土，基礎承載力100kPa～230kPa，埋深21m～9.07m；花崗石風化殘余土層為淡黃棕色，厚2.9m～9.0m，包含中等粒徑，可塑～硬塑性，基礎承載力230kPa～320kPa，深度4m～12.26m；在強風化作用下，花崗巖層的深度為8.17m～22.68m，其目標穿透次數超過50次。

4.3 確定沉降原因

非均勻沉降不但會影響到廠房的穩定性和安全性，還會對企業的生產造成安全隱患，因此必須盡快查明沉降原因，并采取相應的對策。明確沉降原因之后，采取相應加固措施對工廠地基基礎進行加固，對案例工程沉降原因進行了詳細分析，得出了造成廠房塌陷的主要原因是地質和結構不符合建設要求。

首先是地質問題。從鉆井資料得知，該廠位于斜坡沖溝邊緣，地下水資源豐富，埋深約0.3m；軟土的分布是不均勻的，厚度由東到西逐漸減小，從而導致了廠房的不均勻沉降；其次是結構。前面工程介紹中提到過，采用兩種地基形式，廠房西側的地質情況比較好，西段樁基的樁端在堅硬的殘積土中，根據計算結果，樁基的沉降量約為144mm；在廠房東側，因施工現場施工條件較差，采取了條形地基下砂墊層，東側的墊層未進行壓密處理，根據計算結果，東段地基的沉降量在200mm，且東側地基的剛性不能有效地控制沉降，從而造成了廠房的沉陷。

4.4 地基基礎加固技術的應用措施

4.4.1 注漿加固

在此工程中應用注漿加固技術的具體流程如下：制漿、成孔、水力注漿法、割裂、填充和擠壓、固結。在工程實踐中，深孔底部的殘余土被引入，每根樁周圍都有4 個鉆孔，每個鉆孔間距為1.7m～2.1m，加固深度為5m～9.7m，注漿程序采用多量、緩灌、低壓注漿法。另外，在本項目中，針對軟黏土厚度的鉆孔，采用反復注漿法，以達到更好的灌漿效果。

在注漿加固前，施工單位實際測量的實際情況如下：在廠房投入運行時，最大沉降值為200mm，而且該工廠的伸縮縫的頂端與立柱之間的距離已經出現了很大的縫隙[3]。采用注漿加固后，由于注漿施工造成的基礎應力松動，導致樁基的沉陷增大，但后期樁基的沉陷問題始終未能得到有效解決，為此需要繼續采用靜壓樁的加固方法進行二次加固。

4.4.2 靜力壓樁加固

在采用靜壓樁加固前，應先設定各項技術指標，該項目的單樁承載力為660kN～800kN，最大壓力1000kN，預制方樁230mm×230mm，壓樁速度3cm/s，混凝土強度等級C30，樁體的受力軸線和壓樁樁位置偏差均小于1%。壓樁基礎開挖后，利用反作用力的鋼夾板提供反作用力，然后利用壓樁機進行壓樁；在所有承臺的靜壓樁施工完畢后，將原有的承臺與預制樁連接在一起，在施工時使用水平計對其進行監控，并將實際升降幅度控制在1mm之內[4]。

此外，在工程建設中，由于廠區內地下水資源豐富，所以在地下作業前，必須使用抽水泵進行抽水，并使用水位計進行監測；得知沉陷加速，故停止抽水，其后經探討，在抽水前，應先對此樁進行卸載；為了避免出現額外的沉陷，建筑工人利用卸載設備將其上的載荷轉移到周邊土壤中。在此項目中，采用沉降觀測法對加固效果進行了檢測，其質量指標為：在施工期間，柱面沉降不大于10mm，施工結束后，沉降不大于2mm，達到以上要求，則為加固合格，竣工后一個月進行監測，沉降最大值為-1.6mm，滿足質量要求。

5 工業廠房地基基礎施工技術與加固技術質量控制措施

在工業廠房建設過程中，地基處理技術和加固技術運用水平，將會對整個工程的施工效果產生很大的影響，因此在整個工程建設中要特別注意地基的加固問題。做好地基的強化工作，可以為工廠地基的穩定打下良好的基礎。為了進一步提升基礎加固施工工作水平和效率，就需要合理應用科學的加固技術，并嚴格控制施工過程的規范性，將加固技術的重要作用充分發揮出來[5]。由于工業廠房建設項目自身的特點，使得具體施工過程容易受到外界因素的干擾，從而影響基礎施工作業質量，施工人員的人身安全也無法得到可靠保障。因此，在具體施工過程中應用基礎加固施工技術時，需要及時發現施工過程中存在的不良影響因素，并采取有效措施清除或規避不良因素的干擾，還應結合工程實際情況制定科學合理的加固方案，最大程度保證基礎加固施工的效果。

6 結語

近幾年，隨著工廠建設工程的增多，建筑工程的質量問題也越來越多，工業廠房的地基與加固工程質量日益引起人們的關注。由于工廠的整體建設規模較大，由許多小型項目組成，在工程建設中，任何一個環節的疏忽都會嚴重影響工程的整體質量。因此，在施工過程中，應充分運用地基基礎加固技術，嚴格控制施工過程中的各個環節，充分把握施工工藝流程，做好基礎加固工作，確保基礎的承載力，為工程整體的建設質量打下堅實基礎。