探悉地基基礎(chǔ)工程的處理分析措施

陳千祥

近些年來,隨著我國(guó)對(duì)地基基礎(chǔ)加固技術(shù)的深入研究以及各類施工機(jī)具的研制,地基基礎(chǔ)加固技術(shù)在全國(guó)各地得到了大量應(yīng)用,國(guó)家有關(guān)部門也相應(yīng)制定了JGJ 123-2000既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范等技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn),有力地促進(jìn)了該項(xiàng)技術(shù)的規(guī)范化實(shí)施。但是在實(shí)際工程操作中加固設(shè)計(jì)往往偏于保守,沒有充分對(duì)基礎(chǔ)的極限承載能力進(jìn)行分析,常常造成人力、物力的浪費(fèi)。本文以仿湖公共交通樞紐中心地基基礎(chǔ)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(chǔ)工程加固原則與程序分析

1.1 地基基礎(chǔ)工程加固原則

基礎(chǔ)與地基的加固工程屬于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的地下加固工程,其難度、造價(jià)、施工持續(xù)時(shí)間等往往比新建筑物更多更大,此外還可能涉及停產(chǎn)或居民動(dòng)遷等問題。因此在加固時(shí)宜盡可能考慮周詳,根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、土質(zhì)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(shí)應(yīng)考慮下列原則:1)挖掘地基潛力。當(dāng)現(xiàn)有建筑地基基礎(chǔ)狀態(tài)良好、地質(zhì)條件較好時(shí),應(yīng)盡量發(fā)揮地基與基礎(chǔ)的潛力。如考慮建筑物對(duì)地基的長(zhǎng)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(jì)算地基荷載?，F(xiàn)有建筑在進(jìn)行加固時(shí),原設(shè)計(jì)資料、計(jì)算書等未必齊全,地基的承載力也不一定用足,上部結(jié)構(gòu)的加固或改建與擴(kuò)建均使地基上的荷載變更,通常均會(huì)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(chǔ)的加固,而考慮調(diào)整或加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的剛度來解決。3)盡量采用改善結(jié)構(gòu)整體剛度的措施。如加強(qiáng)墻體剛度,加強(qiáng)縱橫墻的連接等,可使結(jié)構(gòu)的空間工作能力加強(qiáng),從而有助于減輕不均勻沉降或減少絕對(duì)沉降,因在地基與基礎(chǔ)的計(jì)算理論中未考慮上部結(jié)構(gòu)空間工作的影響。4)盡量采取簡(jiǎn)易的結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施。如在基礎(chǔ)抗滑能力不足時(shí)增設(shè)基礎(chǔ)下的防滑趾;在基礎(chǔ)旁邊設(shè)置堅(jiān)固的剛性地坪;在與相鄰基礎(chǔ)間設(shè)置地基梁將水平剪力分擔(dān)到相鄰基礎(chǔ)上等。

總之,在考慮地基基礎(chǔ)問題時(shí),不應(yīng)孤立地僅考慮地基與基礎(chǔ)本身,還應(yīng)著眼于結(jié)構(gòu)與地基的共同作用,可用加強(qiáng)上部的辦法來彌補(bǔ)地基方面的不足;可用較簡(jiǎn)單的地下淺層操作來代替深層或水下操作。

1.2 地基基礎(chǔ)工程加固原程序

建筑物基礎(chǔ)加固時(shí)按以下程序進(jìn)行:1)查明建筑物破壞的原因;2)經(jīng)選擇、優(yōu)化后確定建筑物基礎(chǔ)加固方案;3)確定建筑物基礎(chǔ)加固施工的技術(shù)措施與應(yīng)變方案;4)進(jìn)行地基加固或基礎(chǔ)托換;5)進(jìn)行基礎(chǔ)與承臺(tái)加固及二者的連接;6)糾偏;7)結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)。

4)～7)也可根據(jù)實(shí)際方案進(jìn)行調(diào)整,可減少或合并某些步驟。

2 地基基礎(chǔ)工程加固方法分析

2.1 注漿加固基礎(chǔ)法

基礎(chǔ)補(bǔ)強(qiáng)注漿適用于基礎(chǔ)有裂縫時(shí)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(huán)氧樹脂等漿材。設(shè)計(jì)施工方法:先在基礎(chǔ)裂縫處鉆孔,對(duì)單獨(dú)基礎(chǔ)每邊不少于2孔,對(duì)條形基礎(chǔ)可沿基礎(chǔ)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(dòng)。鉆孔直徑約28 mm并較注漿管大2 mm～3 mm?？拙?.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(kuò)大基礎(chǔ)底面積法

當(dāng)?shù)鼗蚧A(chǔ)底面積不足時(shí),可用混凝土套或擴(kuò)大基底面積。當(dāng)基底荷載偏心時(shí)則采用不對(duì)稱套,中心荷載則用對(duì)稱套。灌注混凝土前應(yīng)在原基礎(chǔ)涂上混凝土界面劑或鑿毛洗凈后鋪一層相同強(qiáng)度等級(jí)的水泥漿,以增強(qiáng)新老混凝土的粘結(jié)。對(duì)加寬部分的地基應(yīng)鋪設(shè)墊層,材料和厚度與已有部分的墊層相同。

素混凝土套的臺(tái)階高寬比應(yīng)符合地基基礎(chǔ)規(guī)范的要求。沿高度方向應(yīng)設(shè)置錨固筋以加強(qiáng)老部分連接和抗剪。鋼筋混凝土套亦須在新舊混凝土間設(shè)錨筋、錨栓或灌環(huán)氧。

條形基礎(chǔ)加寬時(shí)可沿縱向分段進(jìn)行,分段長(zhǎng)度為1.5 m～2 m。

擴(kuò)大的寬度部分底面應(yīng)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(chǔ)下挖坑,只在基礎(chǔ)上打孔設(shè)上錨桿,作為千斤頂?shù)姆戳?另在基礎(chǔ)上打樁孔,通過樁孔向地基中壓樁,其優(yōu)點(diǎn)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(zhì)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(yù)期坑底的場(chǎng)合。

施工工藝:1)現(xiàn)在原基礎(chǔ)頂面標(biāo)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(chǔ)承受樁的沖切;2)向錨桿孔中插入錨桿,與基礎(chǔ)錨固,安裝錨桿靜壓反力架;3)向壓樁孔中插入第一節(jié)樁,放上千斤頂,用千斤頂將樁壓入孔中。再壓第二節(jié)樁,如此連續(xù)作業(yè);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(jié)樁長(zhǎng)由現(xiàn)場(chǎng)容許的施工凈空高度確定,接頭方法要求焊接;5)當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的深度與壓樁力(設(shè)計(jì)荷載的1.5倍),拆去千斤頂與反力架;6)將樁頭截短,鑿毛。對(duì)壓樁孔也鑿毛并清除孔內(nèi)雜物,澆筑C30微膨脹早強(qiáng)混凝土將其封死;7)必要時(shí)可在原基礎(chǔ)上增設(shè)基礎(chǔ)梁;8)當(dāng)需要防止樁在卸載后回彈,可參照坑式靜壓樁加預(yù)應(yīng)力的方式,令樁在不卸載條件下封樁并與基礎(chǔ)融為一體。

3 某地基基礎(chǔ)工程加固案例分析

某教學(xué)樓為純框架結(jié)構(gòu)6層,局部7層,平面呈L形。最大柱網(wǎng)為6 000 mm×7 000 mm,采用內(nèi)走廊,占地面積約2 500 m2,建筑面積13 246 m2,抗震烈度6度。設(shè)計(jì)有一條伸縮縫,共計(jì)106根柱。工程所處地質(zhì)條件較為復(fù)雜,該建筑整個(gè)場(chǎng)地經(jīng)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(jù)以上地質(zhì)條件,設(shè)計(jì)人員把基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為單樁形式的人工挖孔樁,持力層選為⑤層全風(fēng)化砂巖,⑥層強(qiáng)風(fēng)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(shè)計(jì)承載力6 800 kN。

3.1 處理方案

根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)程》和工程的實(shí)際情況,業(yè)主、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、檢測(cè)單位、勘測(cè)單位和施工單位均認(rèn)可對(duì)二類樁需進(jìn)一步處理,對(duì)三類樁(共計(jì)19根)采取靜壓錨桿樁進(jìn)行處理。

3.2 布樁設(shè)計(jì)

1)單樁設(shè)計(jì)承載力:加樁設(shè)計(jì)為每根錨桿靜壓樁的設(shè)計(jì)承載力為400 kN,終壓力為600 kN。

2)樁數(shù):在每根柱基承臺(tái)下基樁數(shù)量為對(duì)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(tái)施工時(shí)在8個(gè)方位預(yù)留8個(gè)壓樁孔,同時(shí)預(yù)理HRB335F25的螺紋鋼筋作為錨桿。

3)樁身設(shè)計(jì)。采用200 mm×200 mm的斷面,每節(jié)樁長(zhǎng)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(shè)備

壓樁設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)組裝設(shè)計(jì)。格構(gòu)式的鋼支柱加工字鋼橫梁。

[1] JGJ 123-2000,建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范[S].

[2] GBJ 7-89,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

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

[4] 張立人.建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)、鑒定與加固[M].武漢:武漢理工大學(xué)出版社,2003.

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