獨(dú)立基礎(chǔ)的糾偏與加固

盧彬彬

由于質(zhì)量控制的失誤和技術(shù)能力的局限以及其他方面難以預(yù)見的問題,糾偏加固成為建筑工程存在的現(xiàn)實(shí)課題。本人在十余年的職業(yè)生涯中,曾主持參與過幾次獨(dú)立基礎(chǔ)的糾偏與加固工程,對(duì)獨(dú)立基礎(chǔ)的糾偏與加固工程有所認(rèn)識(shí)和了解,特別是基礎(chǔ)擴(kuò)大托換與地基灌漿托換[1]。各種糾偏加固措施的實(shí)質(zhì)就是通過基礎(chǔ)的地基處理與基礎(chǔ)底面積的擴(kuò)大來達(dá)到基礎(chǔ)荷載與地基承載力的合理匹配。下面我就結(jié)合工程實(shí)例來談?wù)劵A(chǔ)擴(kuò)大托換與地基灌漿托換的應(yīng)用。

1 工程概況

某廠于2003年開工建設(shè),2004年建成并投運(yùn)。2005年8月15日大雨過后,局部地基發(fā)生沉降,凹陷變形,廠內(nèi)兩個(gè)開關(guān)支架(分別編號(hào)為A,B),其中A支架北部有傾斜、沉降現(xiàn)象,其基礎(chǔ)沉降達(dá)到8 cm,B支架也存在沉降的可能,嚴(yán)重影響廠區(qū)的正常運(yùn)行。

初步分析,造成沉降的原因如下:

1)基礎(chǔ)施工過程中,開挖回填土質(zhì)不密實(shí)。2)上部濕陷性黃土遇水產(chǎn)生濕陷。3)短期內(nèi)地下水文條件變化較大(地下水位由5 m上升為2.5 m),地基侵水后強(qiáng)度降低,造成基底回填土一側(cè)有較大的不均勻沉降,致使支架柱傾斜。

開關(guān)支架基礎(chǔ)為獨(dú)立基礎(chǔ),基礎(chǔ)深度為2.0 m,平面尺寸為1.5 m×1.5 m。在查明基礎(chǔ)傾斜原因后,分別對(duì)兩個(gè)開關(guān)支架基礎(chǔ)制定了加固措施,并對(duì)已發(fā)生沉降的A基礎(chǔ)進(jìn)行擴(kuò)大托換處理,對(duì)未發(fā)生沉降但存在沉降可能的B基礎(chǔ)采取灌漿托換進(jìn)行處理。

2 具體方案

2.1 A基礎(chǔ)擴(kuò)大托換

1)支架臨時(shí)加固。

托換糾偏前,應(yīng)對(duì)設(shè)備支架進(jìn)行臨時(shí)加固,支架采用兩根斜拉鋼絲繩和一根鋼管支撐,平面成120°夾角固定。柱頂與鋼絲繩連接部位采用繩卡固定,地面采用地錨與鋼絲繩連接繩卡固定。

施工過程中為保證支架表面不磨損,在鋼支撐部位加裝保護(hù)鐵皮,在鋼絲繩連接處用彩條布進(jìn)行包裹,鋼絲繩首先用緊繩器緊緊,然后加裝調(diào)節(jié)器,確保鋼絲繩受力均勻,松緊可調(diào)。

地錨采用人工洛陽鏟掏土成孔,孔深3 m、孔徑400 mm,然后插入φ 377 mm×8 mm鋼管,為增加側(cè)摩阻力,管壁開槽,呈梅花形布置,每周三個(gè),每排凈間距2 mm,槽寬2 cm,長(zhǎng)15 cm,管內(nèi)安裝1根塑料注漿管,管內(nèi)充填1 cm～3 cm碎石,管外用中粗砂回填,然后用1∶1的水泥漿進(jìn)行注漿,使地錨凝固成一個(gè)整體。管口用1 cm厚鋼板封堵,鋼板上焊接φ 20鋼環(huán),作為與鋼絲繩的連接點(diǎn)。

施工中嚴(yán)格控制孔深、孔徑。每孔采用鋼尺進(jìn)行測(cè)量,確保達(dá)到方案要求,使地錨牢固可靠。

對(duì)施工原材料,無論鋼管規(guī)格、質(zhì)量、碎石粒徑、含泥量、水泥標(biāo)號(hào),生產(chǎn)廠家都進(jìn)行了嚴(yán)格的控制,不合格材料嚴(yán)禁入場(chǎng)。注漿采用1∶1水泥漿,確保注漿穩(wěn)定壓力不小于0.3 MPa。

2)托換基礎(chǔ)施工。

分別在被糾偏基礎(chǔ)的東西兩側(cè)人工開挖2個(gè)～4個(gè)條形基坑,基坑長(zhǎng)1.0 m～3.5 m,深2.0 m～2.5 m(見地下水不能施工為止),基礎(chǔ)開挖遵循等量代換原則,即新開挖基坑的總面積不小于被糾偏基礎(chǔ)的底面積。

基坑開挖后,在坑底人工打入φ 48鋼管柱,樁長(zhǎng)2.0 m,每側(cè)在基礎(chǔ)傾斜方向打入20根,樁位采取均勻布樁。施工中為減小打入摩阻力和基礎(chǔ)擠密作用,鋼管下部封閉成尖頭。

鋼管柱施工完成后,上部鋪10 cm左右厚1 cm～3 cm碎石墊層,坑內(nèi)采用土胎膜的方式澆筑500 mm厚C30混凝土,混凝土頂部預(yù)埋500×500×10的鋼板,鋼板固定前調(diào)平以備千斤頂頂升之用。

混凝土澆筑過程中上、下分別鋪設(shè)一層鋼筋網(wǎng)片,上部留置φ 20插筋,間距100 mm均勻分布,以備與二次澆筑混凝土連接。

3)牛腿制安。

在糾偏基礎(chǔ)東、西兩側(cè),各安裝兩個(gè)牛腿,作為千斤頂頂升支撐點(diǎn),牛腿制作按專業(yè)設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行加工,千斤頂采用50 t螺旋千斤頂。

安裝過程中,首先在每個(gè)牛腿安裝部位,采用沖擊電錘各施工6個(gè)鉆孔,鉆孔直徑28,孔深250 mm,然后用壓縮空氣或毛刷清理孔內(nèi)粉塵,反復(fù)三四次清理干凈后,按方向置入高強(qiáng)化學(xué)膠管,再用電動(dòng)工具將高強(qiáng)化學(xué)錨栓鉆入孔中,轉(zhuǎn)速控制在250 r/min以內(nèi),螺栓推進(jìn)速度為2 cm/s,固化時(shí)間不小于1 h,膠管型號(hào)采用HJM-24,螺桿型號(hào)采用HJA-24×300,平均抗剪力大于70 kN,待達(dá)到固化時(shí)間后,用螺栓將牛腿固定于錨栓上。

4)基礎(chǔ)糾偏。

在牛腿下部,托換基礎(chǔ)上安裝50 t千斤頂頂住牛腿,頂升糾偏支架基礎(chǔ),調(diào)整千斤頂使得基礎(chǔ)達(dá)到原設(shè)計(jì)標(biāo)高要求后,采用鋼凳加鋼板的方式將千斤頂替出。糾偏過程中為保證基礎(chǔ)均勻上升,兩側(cè)采用同步提升辦法做到步調(diào)一致。為保證糾偏后基礎(chǔ)不回彈,在一次糾偏后,我們對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行了多次觀測(cè),并進(jìn)行了二次糾偏調(diào)整,對(duì)穩(wěn)定后的基礎(chǔ)進(jìn)行了三次觀測(cè),保證了基礎(chǔ)糾偏后穩(wěn)定、可靠。

5)二次澆筑,基坑回填,基底注漿。

基礎(chǔ)調(diào)平后,在基坑內(nèi)二次澆筑C30混凝土,將牛腿、鋼板及一次澆筑基礎(chǔ)連接成整體,確?；A(chǔ)穩(wěn)定性。

二次澆筑完畢后,對(duì)上部基坑進(jìn)行回填,回填采用人工填土分層夯實(shí),每次虛鋪厚度200 mm,夯擊3遍～4遍,逐層夯實(shí)到地面為止。

二次澆筑前在基礎(chǔ)下部插入塑料注漿管,待基坑夯填后,采用壓力注漿將基礎(chǔ)下部空洞、裂縫填滿,確?；A(chǔ)穩(wěn)定。漿液配比采用1∶1水泥漿加 3%早強(qiáng)劑,穩(wěn)定壓力不小于0.3 MPa,注漿量每基礎(chǔ)3 m3,達(dá)到穩(wěn)定壓力持壓1 min～2 min,注漿結(jié)束。

6)地表恢復(fù)。

基坑回填完成后,對(duì)地表進(jìn)行平整,并按原貌恢復(fù)地磚及其他。

2.2 B基礎(chǔ)灌漿托換

由于東側(cè)緊鄰馬路,無法施工,本次施工只對(duì)西、北、南三面進(jìn)行小樁連梁托換加固,下部采用注漿圍箍小樁托換原理,上部采用連梁托換與原基礎(chǔ)澆筑一體的原理,以改善基礎(chǔ)底部及周邊地基土的力學(xué)性質(zhì)并提高地基承載力,限制基礎(chǔ)側(cè)向變形,在基礎(chǔ)周邊形成防水屏障,降低基礎(chǔ)濕陷變形,增強(qiáng)地基土的濕水穩(wěn)定性。

1)基礎(chǔ)開挖及鋼管樁施工。首先沿基礎(chǔ)三面進(jìn)行基礎(chǔ)開挖,開挖采用人工挖土,沿基礎(chǔ)周邊開挖長(zhǎng)度12.2 m,寬0.8 m,深1.0 m,確保下部管樁及植筋施工工作的展開。鋼管柱成孔,上部1.0 m左右采用人工洛陽鏟掏孔,下部采用人工重錘打入,沿基礎(chǔ)三面布設(shè)樁孔15個(gè),孔深3.0 m,孔徑130。孔中插入φ 108×5鋼管,管壁開槽,梅花形布置,每周三個(gè),每排凈距 200 mm,槽寬2 cm,長(zhǎng)15 cm,管內(nèi)安裝4根塑料注漿管,孔內(nèi)填1 cm～3 cm碎石,然后進(jìn)行注漿,施工過程控制同A基礎(chǔ)的地錨樁的施工控制。2)植筋。鋼管樁施工完畢后,沿基礎(chǔ)三面用電錘打上、下兩排植筋孔,孔深 200 cm～300 cm,孔距500 mm左右,孔徑 28,排距200 mm,每基礎(chǔ)施工植筋孔30個(gè),成孔后用毛刷或氣筒仔細(xì)將孔清理干凈,配制好植筋膠,將膠涂抹在φ 22鋼筋上或填入孔內(nèi)。然后將φ 22鋼筋植入孔中,鋼筋長(zhǎng)度600 mm,植入200 mm,外露400 mm,以備與連梁連接。植筋膠采用高強(qiáng)建筑錨固膠泥,由特種合成樹脂的雙組分砂漿組成,錨固膠泥和固化劑配比為20∶1,平均抗剪力為77 kN,固化時(shí)間2 h。3)鋼筋綁扎及混凝土澆筑。植筋完成后,將注漿體表面清理干凈,然后綁扎鋼筋,支設(shè)模板,澆筑混凝土連梁,混凝土強(qiáng)度C30,梁高500 mm,梁寬400 mm,保護(hù)層厚度30 mm。4)地槽回填?；炷翉?qiáng)度達(dá)到70%后即可拆模,然后分三層夯填至地面,填土每層厚200 mm,夯填三遍?；靥钔戤吅髮?duì)地面進(jìn)行平整修復(fù)。

3 沉降觀測(cè)

基礎(chǔ)糾偏與加固完成后,必須要進(jìn)行沉降觀測(cè),這是對(duì)基礎(chǔ)處理后必要的質(zhì)量檢驗(yàn)工作。在本次的加固糾偏工程完成后,要求相應(yīng)基礎(chǔ)長(zhǎng)期觀測(cè)。要求工程完工一個(gè)月之內(nèi)應(yīng)每10 d進(jìn)行一次傾斜觀測(cè),然后每月一次,持續(xù)三四個(gè)月后每三個(gè)月觀測(cè)一次,連續(xù)三次達(dá)合格穩(wěn)定后結(jié)束。觀測(cè)過程中如發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)上報(bào),以便及時(shí)分析原因,決策處理。

4 結(jié)語

建筑物加固與糾偏的各種措施,不論基礎(chǔ)擴(kuò)大托換還是灌漿托換,其實(shí)質(zhì)都是采用各種相關(guān)的工程技術(shù)方法,通過基礎(chǔ)的地基處理與基礎(chǔ)的底面積的擴(kuò)大來達(dá)到基礎(chǔ)荷載與地基承載力的合理匹配。施工過程中,將會(huì)涉及到多個(gè)專業(yè),如:地基處理專業(yè)、建筑工程專業(yè)等。加固與糾偏完成后,需要通過沉降觀測(cè)的方法來檢驗(yàn)工程成果,這是非常必要的。

[1] 汪正榮.建筑施工工程師手冊(cè)[M].第2版.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2001.

[2] 季 春,徐方敏.軟土地區(qū)某建筑物糾編加固的設(shè)計(jì)與施工[J].山西建筑,2008,34(32):116-117.