工業(yè)廠房地基基礎(chǔ)加固技術(shù)探討

楊建華

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)日新月異，人們的生活質(zhì)量不斷提高。我國工業(yè)方面也不斷發(fā)展，取得了令人矚目的成績，而高質(zhì)量和高性能的工業(yè)廠房是工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。我國建筑業(yè)在發(fā)展過程中，很多施工技術(shù)和施工材料不斷涌現(xiàn)現(xiàn)代建筑的各個領(lǐng)域中，這成為了建設(shè)工業(yè)廠房的堅(jiān)實(shí)后盾。本文從地基基礎(chǔ)加固技術(shù)對工業(yè)廠房的建設(shè)進(jìn)行了探討，并詳細(xì)講解了對兩種不同的工業(yè)廠房地基基礎(chǔ)加固技術(shù)，以期為同類工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：地基基礎(chǔ)；加固技術(shù)

中圖分類號：TU472 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1674-3954（2013）21-0053-02

前言

建筑結(jié)構(gòu)中最重要的部分之一就是地基，其質(zhì)量是建筑的穩(wěn)定性的關(guān)鍵。所以在建設(shè)工業(yè)廠房的過程中，對廠房的地基基礎(chǔ)進(jìn)行科學(xué)合理的加固是非常重要的。隨著我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國的工業(yè)因勢而生，得到了迅速的發(fā)展。工業(yè)的發(fā)展也為工業(yè)廠房的建設(shè)提供了堅(jiān)實(shí)的后盾。在進(jìn)行工業(yè)廠房的施工的時候，為了使工業(yè)廠房地基基礎(chǔ)的質(zhì)量和性能得到保證，就要科學(xué)合理對其地基基礎(chǔ)進(jìn)行加固。

1 地基基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)土建定義

地基是指建筑物基礎(chǔ)底部下方一定濃度與寬度內(nèi)的土層，一般把計(jì)算土層中附加應(yīng)力和變形時所不能忽略的那部分土層，稱為建筑物的地基。

建筑物對地基的基本要求是：不論是天然地基還是人工地基，均應(yīng)保證具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。在荷載作用下地基土不發(fā)生剪切破壞或喪失穩(wěn)定；不產(chǎn)生過大的沉降或不無效的沉降變形，以確保建筑物的正常使用。

軟弱的地基必須經(jīng)過技術(shù)處理才能滿足工程建設(shè)的要求。對于土質(zhì)良好的地基，當(dāng)其難以承受建筑物全部荷載時，也同樣需要對地基進(jìn)行加固處理。經(jīng)處理達(dá)到設(shè)計(jì)要求的地基稱為人工地基，反之則稱為天然地基。

地基處理是為了提高地基承載力，改善其變形性質(zhì)或滲透性質(zhì)而采取的人工處理地基的方法。地基處理不僅要滿足工程設(shè)計(jì)的要求，還要因地制宜，就地取材、保護(hù)環(huán)境和節(jié)約資源等。

地基支承建筑物荷載，要避免強(qiáng)度破壞和失穩(wěn)，同時還要使沉降的基礎(chǔ)控制在地基的變形允許值范圍內(nèi)，并且在滿足上面兩個要求外選擇的基礎(chǔ)類型埋深相對不大，只須普通工序就可建造。這種基礎(chǔ)類型就是天然地基上的淺基礎(chǔ)；地基如果不能滿足以上條件就要進(jìn)行加固處理，在地基進(jìn)行處理后建造基礎(chǔ)，叫土地基上的淺基礎(chǔ)。如果上面形式都不符合要求，就要對特殊的施工手段進(jìn)行考慮，采取對埋深大的基礎(chǔ)形式（深基礎(chǔ)），使更多的荷載由上至下傳到深層堅(jiān)實(shí)的土層中去。

2 加固技術(shù)方法

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，建筑行業(yè)也取得巨大的發(fā)展。人們對建筑工程的質(zhì)量和性能的要求也不斷提高。就目前來說，實(shí)際的建筑工程質(zhì)量依然存在著很多的質(zhì)量問題。這些質(zhì)量問題出現(xiàn)的主要原因是不同的區(qū)域的施工條件不一樣，土層分布、土的物理力學(xué)性質(zhì)不同，即使是在同一個建筑施工場地，也會有土質(zhì)上的差異。施工過程中，如果對地基情況不清楚或者采取不合理的措施進(jìn)行處理，就很容易給工程質(zhì)量留下隱患，威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，要有效保障建筑工程的質(zhì)量，就要采用科學(xué)合理的方法進(jìn)行地基工程施工。準(zhǔn)備對事故進(jìn)行分析，合理地對事故進(jìn)行處理，是當(dāng)前建筑行業(yè)必須要解決的一個大問題。目前對己建建筑物的加固處理的方法多種多樣。一般采取常用兩種施工方法進(jìn)行地基工程的施工。

2.1 灌漿加固

指利用專用的機(jī)械進(jìn)行機(jī)械成孔（機(jī)械成孔分?jǐn)D密成孔及非擠密而孔）或者人工成孔，水泥化學(xué)漿液配制好后，用高壓灌漿設(shè)備將其灌入地層，經(jīng)過劈裂、擠壓作用和漿液產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)而使土層發(fā)生膠結(jié)，從而使土體結(jié)構(gòu)和性能得到改善，從而提高土體的強(qiáng)度。

2.2 靜力壓樁加固

采用一套液（油）壓設(shè)備，預(yù)制樁通過建筑物的承重柱重力的反作用分節(jié)壓入土中，用預(yù)埋角鐵焊接上下節(jié)樁接駁。液壓控制壓樁，當(dāng)壓力滿足設(shè)計(jì)荷載和計(jì)劃樁長要求可以終樁，單樁承載力在終樁時，可以根據(jù)壓樁設(shè)備的儀表直接反映出來。終樁后，樁頭鋼筋將壓入樁通過焊接連接原基礎(chǔ)鋼筋，并連結(jié)澆注混凝土承臺與基礎(chǔ)為一體，樁直接將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞到堅(jiān)硬的土層。

出現(xiàn)不均勻沉降的己建建筑物，毫無疑問，加固無論運(yùn)用灌漿加固還是靜力壓樁，都會造成工程的損失，所以要想辦法降低損失的限度到最低。

3 分析沉降的原因

選取某廠房進(jìn)行案例分析。

3.1 地質(zhì)因素

根據(jù)鉆探可知，廠房在一條山坡沖溝的邊麓地段建造，有水位埋深大概0.3m豐富的地下水，不均勻分布的，淤泥（含腐木）等軟土，層厚從南向北遞增，這也是廠房均勻沉降的客觀原因。

3.2 結(jié)構(gòu)因素

采用了兩種不同的基礎(chǔ)型式的同一棟廠房，南段的地質(zhì)條件較好，以人工挖孔樁為基礎(chǔ)，堅(jiān)硬狀的殘積土層里支承著樁端；北段地質(zhì)條件非常差，以條形為基礎(chǔ)的僅1m的砂墊層，沒有進(jìn)行壓密處理。假設(shè)樁長10m，進(jìn)入了堅(jiān)硬狀土層，通過測算可知其樁基礎(chǔ)的最終下沉量只有1.4mm，推算采用條形基礎(chǔ)下砂墊層處理的基礎(chǔ)的沉降量仍有2m，條形基礎(chǔ)的剛度沒有起到變形（沉降）的調(diào)節(jié)作用，所以導(dǎo)致了廠房不均勻沉降，對廠房的安全使用產(chǎn)生影響，因此要盡快進(jìn)行處理。

3.3 加固方案

為了使廠房的安全使用得到保證，處理該建筑物最好將加固上部結(jié)構(gòu)與地基處理相結(jié)合。首先進(jìn)行地基處理，使地基的繼續(xù)沉降得到控制，然后再對上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。從鉆探和變形測量資料可知，加固廠房的地基可采用壓力灌漿補(bǔ)強(qiáng)和靜力壓樁等方法，但業(yè)主要求不能影響正常生產(chǎn)，同時受限于施工場地的工程地質(zhì)條件，決定采用壓力灌漿加固法。

本次采取壓力灌漿加固法進(jìn)行加固的目標(biāo)是通過漿體的滲壓對軟土地基的承載力和壓縮（變形）模量進(jìn)行改善，使地基的沉降量減少，符合廠房使用的要求。

（1）其作用機(jī)理是：通過液壓運(yùn)用雙液管將水泥和化學(xué)漿注入土中，使之快速凝固，與此同時，進(jìn)行割裂、擴(kuò)散擠壓和充填軟土。伴隨一定的物理化學(xué)作用既可以促進(jìn)漿體形成脈狀充填軟土；又可以使軟土產(chǎn)生壓縮和脫水固結(jié)，從而達(dá)到加固的目的。

（2）工藝流程（如圖1）。

（3）布置灌漿孔，根據(jù)每根柱位的四周布進(jìn)行布置孔距為1.5～1.9m不等的4個孔，以4～10.5m為加固深度，使深孔底部與殘積土層接觸。采用低壓、慢灌、多量工藝進(jìn)行注漿，從而注入更多的漿體。在軟土較厚的孔段重復(fù)注漿使注漿效果增強(qiáng)。一般在第一次注漿中，由于一定的漿壓作用會形成一部不規(guī)則的帷幕。對灌漿孔進(jìn)行沖洗進(jìn)行二次注漿，使?jié){液充填充分而有效。先下后上或先上后下分層注漿：先下后上是成孔后漿液漿管下落至孔底，并由孔底開始注漿，而后一邊注漿一邊上拔灌漿管，使?jié){液從孔底開始擴(kuò)散，以利于加固軟土；先上后下是從基礎(chǔ)底板深度開始注漿，而后逐漸向孔底延伸，先使砂墊層獲得有效的加固。

（4）根據(jù)觀測可知經(jīng)化學(xué)灌漿處理后緩解了柱基的沉降，但后期的基礎(chǔ)下沉沒有最終得到穩(wěn)定要采取進(jìn)一步措施進(jìn)行加固。

3.4 基于上述分析的原因，本次必須采取一步到位，行之有效的加固方案。最終采用加固技術(shù)為“靜力樁托換”

（1）采用一套液（油）壓設(shè)備，預(yù)制樁分節(jié)（2～3m一節(jié)）通過建筑物的承重柱重力的反作用分節(jié)壓入土中，節(jié)與節(jié)用預(yù)埋角鐵焊接。液壓控制壓樁，控制壓樁荷載在45～55MPa。當(dāng)樁壓達(dá)到預(yù)定深度及達(dá)到設(shè)計(jì)貫入度之壓力時，保持壓樁荷載在50MPa，每隔5min進(jìn)行一次沖擊，共三次，下沉量不大于3mm，并且要穩(wěn)定1h，記錄好，最終允許下沉量不大于1mm。完成樁壓后，連接原基礎(chǔ)承臺，樁直接將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞到堅(jiān)硬的土層。

（2）施工工序是將壓樁基坑開挖在設(shè)計(jì)樁位處，用壓樁機(jī)利用安裝在柱上的反力鋼夾提供反力進(jìn)行壓樁，等每個承臺的靜壓樁都壓完報(bào)，將預(yù)制樁連結(jié)原承臺于一體，結(jié)構(gòu)荷載由預(yù)制樁承擔(dān)。施工用水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測，將柱的升降量為±1mm。施工場地有豐富的地下水，要用抽水泵抽水，當(dāng)水準(zhǔn)儀監(jiān)測樁的沉降速度加快（0.50nun/h），立即停止抽水前要對柱進(jìn)行卸荷處理，防止樁基礎(chǔ)產(chǎn)生附加沉降使廠房安全得到保證。

（3）施工效果監(jiān)控加固效果與廠房的安全相關(guān)，通過對加固效果進(jìn)行監(jiān)測，在施工期間被加固的柱位沉降值累計(jì)不大于10mm，竣工后的沉降量不大于2mm/月，達(dá)到質(zhì)量指標(biāo)要求，加固質(zhì)量良好。

4 結(jié)論

目前普遍認(rèn)為壓力灌漿加固法投資節(jié)約，是一種快速而又有效的方法。而靜壓樁加固法投資相對會比較大而且工期長，但這種地基基礎(chǔ)加固方法卻非?？煽?。相對本工程的條形基礎(chǔ)，由于寬度受到限制，上部荷載的作用由條基承受，附加應(yīng)力發(fā)生在土層上，而天然土層的條基外的土層沒有外加荷載的作用，所以是小應(yīng)力區(qū)。灌漿時，在高壓的驅(qū)動下，漿液將沿應(yīng)力薄弱區(qū)（帶）進(jìn)行劈裂擴(kuò)散，因此，在本工程的條基下進(jìn)行注漿，漿液將對條基下的土體改善作用受到限制，漿液將會跑漏到條基外的軟弱土層中。加固后的地基，雖然獲得部分改善，但其受力壓縮層仍然是條基下的砂墊層和軟土層，地基的沉降不能完全得到控制，變形仍會繼續(xù)發(fā)展，效果不會很明顯。而靜力壓樁加固法是將樁壓至地基中的硬塑狀態(tài)的砂質(zhì)粘性土層中，上部結(jié)構(gòu)的荷載通過樁直接轉(zhuǎn)移到深部，由堅(jiān)硬狀態(tài)的土層承受，這樣條基下的砂墊層和軟土層地基處于釋荷狀態(tài)，而樁的受力和傳力直接，壓樁時單樁承載力值可直接從壓樁機(jī)的儀表中反映，地基變形最終可以得到控制，故處理效果明顯。因此，遇到實(shí)際問題時應(yīng)該具體問題具體分析，在采取加固措施前應(yīng)從技術(shù)可行、質(zhì)量可靠、安全穩(wěn)妥、經(jīng)濟(jì)合理四個方面作綜合分析，選出最優(yōu)方案，否則將會使問題越來越復(fù)雜，造成的損失也會越大。

參考文獻(xiàn)

[1]梁照云，工業(yè)廠房地基基礎(chǔ)施工技術(shù)與加固技術(shù)的研究[J]2010（6）

[2]蘇玉璽，利用強(qiáng)夯進(jìn)行軟弱地基處理的研究，中國海洋大學(xué)，2004

[3]張愛軍，復(fù)合地基優(yōu)化的理論與措施研究，西安交通大學(xué)，2007