已有建筑物地基基礎加固原理和方法的探討

劉龍虎

(長治市建筑工程總公司，山西長治 046000)

0 引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，根據(jù)生產(chǎn)生活的需要大量的已有建筑物進行加層、擴建或者由于地基不均勻沉降引起的上部結(jié)構(gòu)開裂，導致建筑物地基基礎承載力不足，嚴重影響了建筑物的正常使用。鑒于地基加固的重要性，我們詳細探討一下地基加固的基本原理，包括結(jié)構(gòu)對基礎的基本要求、地基需要加固的原因、基礎的檢測方法以及地基基礎常見的加固方法。

1 基礎在結(jié)構(gòu)中的地位

俗話說:“萬丈高樓平地起”，基礎的作用至關重要。基礎的作用主要是承受上部結(jié)構(gòu)傳遞的荷載，安全可靠的基礎才能保證上部結(jié)構(gòu)的正常使用。結(jié)構(gòu)的形式不同，用途不同，傳遞的荷載也不相同，基礎形式也不同，也就是不同的結(jié)構(gòu)應該選擇與其結(jié)構(gòu)相適應的基礎。不論何種結(jié)構(gòu)都要求地基與基礎是穩(wěn)定的、安全的。

各種建筑物完工后，受周圍環(huán)境的影響，隨著時間的推移，各種建筑材料會慢慢老化，還有一些結(jié)構(gòu)的功能受人為因素的影響而發(fā)生改變，存在極大的安全隱患。已有建筑物地基和基礎的維護、加固，是我們應該引起重視的問題。

已有建筑的地基與基礎常常達不到重視，只有在發(fā)生地質(zhì)災害時、鄰近建筑施工時或者已有建筑需要加層時才去關注?；A工程屬于隱蔽工程，大多數(shù)基礎處于地下，出現(xiàn)異常情況后不易發(fā)現(xiàn)，等上部結(jié)構(gòu)有破壞時，我們會對基礎進行研究分析，對基礎進行加固和修補的造價是很高的。在實際設計過程中，我們盡量做到對地基基礎有足夠的可靠度，保證有足夠的余度，同時還要控制施工質(zhì)量，從而使地基基礎在結(jié)構(gòu)中舉足輕重的作用得到發(fā)揮。

2 地基基礎加固的原因

當?shù)鼗A發(fā)生質(zhì)的變化時，會危及到結(jié)構(gòu)的安全，也就是說地基基礎不再滿足使用要求了。在實際工程中我們需要做的工作就是要對地基基礎進行挽救，認真做好修復和補強工作。地基需要加固的原因大致表現(xiàn)在如下幾方面。

2.1 地基的下沉

建筑物沉降或沉降差超過有關規(guī)定，建筑物出現(xiàn)傾斜、裂縫，影響正常使用，甚至危及建筑物安全。

2.2 荷載的增加

在建筑物建成后，在一定的時間內(nèi)，建筑物可能出現(xiàn)設計荷載的變更，如建筑物需要加層，或建筑物的用途等情況導致使用荷載的增加，原建筑物地基不經(jīng)加固不能滿足荷載增加對地基的要求。

2.3 材料的風化

建筑材料主要包括混凝土和鋼筋，受外界條件的影響，混凝土會發(fā)生徐變，在基礎的表面會產(chǎn)生裂縫，鋼筋一接觸空氣會發(fā)生銹蝕，從而使基礎的可靠度降低。

2.4 鄰近工程的施工

地下工程、基坑工程等巖土工程施工對既有建筑物地基產(chǎn)生不良影響，可能危及已有建筑物安全;尤其是在已有建筑物附近開挖和打樁時，可能引起地基基礎的側(cè)向位移。

2.5 地震的損害

2008年的5·12汶川大地震過后，有相當一部分建筑物的基礎受到損害。在強烈地震的作用下，地面產(chǎn)生開裂、下沉、滑坡或傾覆。

2.6 設計與施工的差異

有些設計是在沒有地質(zhì)報告或者參考鄰近建筑的地質(zhì)資料進行的，最終導致設計與現(xiàn)場不符。有時施工人員的個體差異也對地基基礎產(chǎn)生極大的影響，工地上建筑材料的質(zhì)量控制和施工中存在的誤差，均可引起實際地基承載力的下降，如果設計沒有考慮安全儲備，最終該建筑物的地基基礎就需要投入相當大的資金進行加固和補強工作，給經(jīng)濟上造成不必要的損失。

3 已有基礎的檢測

對已有建筑物進行加層或地基基礎需要加固時，我們首先應對已有地基與基礎做好檢測工作。具體檢測時除采取恰當?shù)姆椒ㄍ猓€應把握好檢測的部位，常見的檢測部位為:地基沉降嚴重的部位;上部結(jié)構(gòu)開裂嚴重的部位對應的基礎;另外還可以通過平時的日常檢查和定期的專業(yè)檢測及時發(fā)現(xiàn)問題。通過調(diào)查后查明原因，采取相應的措施。建筑物基礎的修補可以分為恢復機能和提高機能為目的。

如果基礎的承載力降低，會對上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，特別是不均勻下沉對結(jié)構(gòu)的影響很大。在檢測過程中應該收集原有地質(zhì)勘測資料和相鄰地區(qū)的地質(zhì)資料，再根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，做到對癥處理。

4 常見的地基基礎加固的方法

已有建筑物進行地基基礎加固是一項很復雜的工作。確定加固方案時，既要考慮原有建筑物的設計、施工、地質(zhì)條件、有無沉降、傾斜、裂縫等，還要綜合上部結(jié)構(gòu)的形式、周圍環(huán)境條件作綜合分析，在上述條件上得出合理的結(jié)論，才能對已有建筑物地基基礎進行加固設計。

地基基礎加固的方法也是多種多樣的，常見的方法為直接加固法和間接加固法。直接加固法就是基礎本身修復和補強。間接加固法就是對已有建筑物的地基進行加固或者采取別的措施來適應基礎本身的變形，最終滿足使用的要求。

在具體的工程中，我們要對各種加固方法進行認真的研究分析和比較，最終確定經(jīng)濟適用的加固方法。下面就近年來實際工程中常見的已有建筑地基基礎的加固方法做簡要介紹。

4.1 基礎底面積增大法

地基承載力主要是考慮單位面積所受的力。也就是說在上部荷載相同的條件下，基礎底面積越大結(jié)構(gòu)需要的地基承載力越小。當已有建筑物的地基承載力不滿足要求或基礎底面積不滿足使用要求時，就可以采取基礎底面積增大法。將已有基礎的長或?qū)捈哟?，大大減小了作用在地基土上的接觸壓力，從而使結(jié)構(gòu)的承載力和地基變形滿足要求?；A是偏心受壓時，采用不對稱加寬方式;基礎是軸心受壓時，采用對稱加寬方式。當獨立基礎、條形基礎或筏板基礎在不改變基礎形式的條件下，用基礎底面積增大法無法實現(xiàn)加固條件時，可以將原有獨立基礎修改為條形基礎;將原有條形基礎修改成筏板基礎;將原有筏板形基礎修改成箱形基礎。最終實現(xiàn)增加基礎底面積來減少需要的地基承載力，達到地基加固的目的。

4.2 錨桿靜壓樁

錨桿靜壓樁是一種適用于中小工業(yè)廠房和一般民用建筑的地基加固處理方法。此方法的優(yōu)點是在不停產(chǎn)或不搬遷的情況下對建(構(gòu))筑物進行地基加固;在壓樁施工過程中無噪聲、無振動、側(cè)向擠壓少，作業(yè)空間小;使用設備簡單、重量輕、移動方便，加固費用低，受力性好，加固效果可靠。錨桿靜壓樁的樁長可完全根據(jù)基礎下老土起伏不平進行因地制宜的壓樁施工。

錨桿靜壓樁的工作原理就是利用建筑物的自重，先在基礎上開出壓樁孔并埋設好抗拔錨桿。錨桿反力通過反力架和千斤頂，將樁逐段壓入樁孔內(nèi)，當壓樁力達到1.5倍(樁的設計荷載)和樁長達到設計深度時，便可認為滿足設計要求，然后將樁與基礎迅速結(jié)合在一起。卸掉反力架和千斤頂后，該樁便能立即承受上部荷載，從而減少地基土上的壓力，迅速阻止建(構(gòu))筑物的不均勻沉降，及時收到地基加固的效果。這是其他地基加固方法所無法做到的。

4.3 注漿加固法

注漿加固法又稱為注入法，此方法主要是通過注入水泥漿液或化學漿液的措施，使土粒膠結(jié)，用以提高地基承載力，減少沉降、增加穩(wěn)定性、防止?jié)B漏。注漿加固法適用于提高地基土的強度和變形模量以及控制地層沉降等。廣泛用于建筑物的基礎加固和防止沉降中。

注漿加固法常見的施工方法包括鉆桿注入法和濾管注入法。

對已有建筑物的地基進行注漿加固時，要同時對已有建筑和相鄰建筑物進行裂縫、位移、傾斜和沉降監(jiān)測，實際注漿時采用縮短漿液凝固時間和多孔間隔注漿等措施，從而減少對鄰近建筑物的影響。

鉆桿注入法是指注漿和鉆孔均由同一鉆桿來完成的注漿方式。當鉆桿鉆到需要的加固深度，將鉆桿作為注漿管，從管底開始注漿，一邊注漿一邊提升，直至鉆桿全部拔出為止。

此方法操作方便，可移動性好，施工場地的大小要求不高，工作效率高。缺點是注漿時，可能會發(fā)生漿液滲出，容易造成浪費。

濾管注入法是在注入范圍內(nèi)打入濾管或在套管內(nèi)先行鉆孔，在其中插入濾管，在管內(nèi)外填入砂管與地基之間而產(chǎn)生的空隙用填充物封閉使?jié){液不能溢出。一般從上往下依次進行注漿。每注一段時，用水將管內(nèi)的砂沖洗出來，再開始注漿，漿液由濾管通過各孔向土中注入。

此方法的優(yōu)點是擾動土的影響小，不同的土質(zhì)可采取不同的注入方法。注入劑接觸面積大，濾孔很小，能達到滲透均勻的目的。缺點是拔掉濾管的難度大，不能達到回收利用。

注入法常用于舊有建筑物下地基的加固或者用作其基礎的保護。

4.4 樹根樁法

樹根樁是用壓漿方法成樁，樁徑在100 mm～300 mm的小直徑就地鉆孔灌注樁，又稱為鉆孔噴灌微型樁、小樁或微型樁。樹根樁可是單根的，也可是成排的，也可是垂直的，也可是傾斜的。當布置成三維結(jié)構(gòu)的網(wǎng)狀體系時，稱為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)樹根樁。

樹根樁與其他地基處理方法比較，有如下優(yōu)點:

1)施工引起的噪聲和震動很小，適合于市區(qū)作業(yè)。

2)所需施工場地較小，在平面尺寸1.0 m×1.5 m和凈空高度2.5 m即可施工。

3)采用壓力注漿，使樁與土體結(jié)合緊密，樁土表面摩擦力較大，因而具有較高的承載力。

4)孔徑小，對地基和基礎土幾乎不會產(chǎn)生任何應力，也不會干擾建筑物的正常使用。

除上述幾種加固方法外還有許多加固方法，如坑式靜壓樁法、高壓噴射注漿法、深層攪拌法等都能應用于舊有建筑地基的加固。

近年來，隨著建筑工程的飛速發(fā)展，舊有建筑物加層或地基基礎由于某種原因地基承載力不夠，而又不需搬遷、拆遷。這就要求我們對大量的地基基礎加固的方法去研究學習，根據(jù)實際地基基礎加固情況，對各種地基加固技術加以推廣應用，真正做到對癥處理。

［1］GB 50007-2011，建筑地基基礎設計規(guī)范［S］.

［2］JGJ 79-2002，J 220-2002，建筑地基處理技術規(guī)范［S］.

［3］王伯琴，靳漢波，張文良.工業(yè)建筑可靠度評定及改造加固［Z］.冶金工業(yè)部建筑研究總院，1989.

［4］JGJ 123-2000，既有建筑地基基礎加固技術規(guī)范［S］.