簡析建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)

張文卿

摘要：本文首先對建筑地基基礎(chǔ)進行了概述，分析了地基基礎(chǔ)沉降的原因，并詳細介紹了地基基礎(chǔ)加固技術(shù)，最后通過具體工程案例針對錨桿靜壓樁在地基基礎(chǔ)加固中的應(yīng)用進行了說明。

關(guān)鍵詞：建筑工程；地基基礎(chǔ)；加固技術(shù)

前言

地基基礎(chǔ)是建筑結(jié)構(gòu)的重要組成部分，與建筑的質(zhì)量和使用安全密切相關(guān)。建筑地基基礎(chǔ)工程具有復(fù)雜性、多發(fā)性、潛在性、嚴重性等特點，建筑物地基基礎(chǔ)的穩(wěn)固是其質(zhì)量安全的基礎(chǔ)，不同的地質(zhì)條件應(yīng)采用不同的加固技術(shù)。

1 地基基礎(chǔ)概述

地基是指建筑物下面支承基礎(chǔ)的土體或巖體。作為建筑地基的土層分為巖石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土。地基有天然地基和人工地基兩類。天然地基是不需要加固的天然土層。人工地基需要進行加固處理，常見的有石屑墊層、砂墊層、混合灰土回填再夯實等。簡單來說，地基就是保證建筑物在一定荷載作用下不變形的部分地層；基礎(chǔ)則是將建筑荷載作用傳遞給地基的下部結(jié)構(gòu)。優(yōu)質(zhì)的建筑地基基礎(chǔ)必須能支承住建筑荷載，能防止外界強度破壞，避免建筑物出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。

在滿足建筑物荷載要求的前提下，將基礎(chǔ)的沉降控制在一定范圍內(nèi)，盡量采用埋深不大的淺基礎(chǔ)，這樣施工非常簡單。當淺基礎(chǔ)無法滿足工程要求時就應(yīng)采用埋深較大的樁基礎(chǔ)，也稱深基礎(chǔ)，將建筑物荷載更多地傳遞到深部的地基中去，避免基礎(chǔ)沉降現(xiàn)象發(fā)生，保證建筑物的質(zhì)量和使用安全。

實際工程中，地基基礎(chǔ)工程的設(shè)計和施工都必須以防止失穩(wěn)、破壞和變形為根本原則，關(guān)注施工細節(jié)，對不合格的地基進行加固處理，從而使其滿足建筑地基的要求。常見的施工技術(shù)有靜力樁和振動沉樁，通過樁基礎(chǔ)將建筑物的荷載傳遞到地基上，達到穩(wěn)定建筑物的目的。而高層建筑物越來越多，建筑物自重迅速增加，簡單的施工技術(shù)已經(jīng)無法滿足穩(wěn)固建筑物的需求，為了將建筑物的荷載順利傳遞到地基中，必須科學(xué)、系統(tǒng)設(shè)計地基基礎(chǔ)工程，通過嚴謹細致的施工和管理提高地基基礎(chǔ)質(zhì)量，實現(xiàn)建筑設(shè)計安全、穩(wěn)定、多功能等目標。

2 地基基礎(chǔ)沉降的原因

地基基礎(chǔ)一旦發(fā)生較大程度的沉降，建筑物的安全就受到巨大威脅，影響到人身安全，地基基礎(chǔ)沉降的原因有很多，可以分成地質(zhì)原因和結(jié)構(gòu)原因。

（1）地質(zhì)原因。地下水富集、軟土、山坡沖溝都有可能導(dǎo)致地基基礎(chǔ)沉降。在大規(guī)模建筑物各部位的地基不同，前期處理不當就有可能帶來不均勻沉降，影響建筑物的質(zhì)量和安全性，這是建筑地基基礎(chǔ)工程中應(yīng)注意的要點。

（2）結(jié)構(gòu)原因。在地基基礎(chǔ)施工中，為了保證工程質(zhì)量和進度，往往采用分區(qū)施工方法。也就是說，不同地基采用不同的施工方法，地質(zhì)條件較好的地基采用省時、省工的施工方法，地質(zhì)條件較復(fù)雜的區(qū)段采用振動樁、靜力壓樁等施工技術(shù)。這種分區(qū)施工方法沒有從整體上考慮地基基礎(chǔ)工程，容易出現(xiàn)下沉量的差異。

3 地基基礎(chǔ)加固技術(shù)介紹

3.1 基礎(chǔ)加寬加固技術(shù)

當?shù)鼗某休d力無法滿足工程需要或是基礎(chǔ)面積不足時，必須增加基礎(chǔ)的底面積，減少作用在地基上的接觸壓力，從而降低地基土中的附加應(yīng)力水平，減小沉降量。當場地許可，基礎(chǔ)埋深較淺時，可以采用基礎(chǔ)加寬加固技術(shù)提高地基承載力，這是一種設(shè)計簡單、工藝成熟的加固技術(shù)，直接使用鋼筋混凝土加大基礎(chǔ)底面，并保證新舊基礎(chǔ)的可靠連接，考慮舊基礎(chǔ)的強度，若舊基礎(chǔ)的使用年限過長，強度出現(xiàn)較大折損，這時應(yīng)盡量進行卸載降低舊基礎(chǔ)中的應(yīng)力。

基礎(chǔ)加寬加固技術(shù)的施工流程為：開挖→地基加寬部分兩端的地基土上進行與原基礎(chǔ)相同的壓實施工，鋪設(shè)相同厚度和填料的墊層→鑿毛原基礎(chǔ)（做好原基礎(chǔ)的鑿毛工作和清洗工作，增強新舊基礎(chǔ)之間的粘結(jié)力）→設(shè)置鋼筋錨桿（在新舊基礎(chǔ)相連部位設(shè)置一定長度和固定間距的錨桿，保證新舊基礎(chǔ)的穩(wěn)固連接）→配置混凝土→澆筑混凝土。

3.2 加深基礎(chǔ)法加固技術(shù)

加深基礎(chǔ)法是在原基礎(chǔ)下設(shè)置墩式基礎(chǔ)，使基礎(chǔ)坐落在較好的土層上的一種加固技術(shù)。簡單來說，該加固技術(shù)就是在基礎(chǔ)下挖坑，然后往坑中填筑混凝土墩，從而實現(xiàn)加固效果，適用于地下水位低、地基淺層有較好持力層地基基礎(chǔ)施工中。

混凝土墩既可以是連續(xù)，也可以是間斷，當間斷混凝土墩基礎(chǔ)無法滿足工程承載力要求時應(yīng)采用連續(xù)混凝土墩基礎(chǔ)。

加深基礎(chǔ)法加固技術(shù)的施工流程為：在既有建筑物基礎(chǔ)的一側(cè)開挖一個長寬分別為1.2m、0.9m左右的導(dǎo)坑，并挖至原基礎(chǔ)底面以下的1.5m處，接著繼續(xù)將導(dǎo)坑延伸到基礎(chǔ)下面，挖到要求的持力層標高為止。然后開始對基礎(chǔ)下面的深坑進行混凝土澆筑，澆筑到距離基礎(chǔ)底面80mm左右的地方停止，進行為期1天的混凝土養(yǎng)護，然后將摻加有膨脹劑和速凝劑的干稠水泥漿填入基礎(chǔ)的空隙中，擠實水泥漿。最后就是分批挖坑和修筑混凝土墩子，直到基礎(chǔ)托換工程全部完成。

3.3 注漿加固技術(shù)

注漿加固技術(shù)施工流程為：先用鉆機在基礎(chǔ)上成孔并到達要加固的土層，然后用灌漿設(shè)備將水泥漿灌入地層中，通過劈裂和擠壓作用，使土層與水泥漿充分混合，發(fā)生一定的物理化學(xué)作用，最終膠結(jié)在一起，達到加固基礎(chǔ)的目的。

3.4 高壓旋噴樁加固技術(shù)

高壓旋噴樁的加固機理是通過形成復(fù)合地基的方法來改善和提高基底軟弱地基的強度與抗變形性能，達到阻止和減少進一步沉降的目的。

高壓旋噴樁是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進至土體預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備向周圍土體噴射化學(xué)漿液，同時鉆桿以一定速度逐漸上升。高壓射流使一定范圍內(nèi)的土體結(jié)構(gòu)遭到破壞，并強制與化學(xué)漿液混合，膠結(jié)硬化后，即在地基中形成直徑均勻的具有較高強度的圓柱體。該法的主要優(yōu)點有：

（1）高壓技術(shù)的應(yīng)用使得加固土體質(zhì)量可靠；

（2）特別適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、流塑軟塑或可塑的軟粘土地基；

（3）施工較簡便，機具設(shè)備簡單，操作空間要求較小，低噪音低振動，適應(yīng)于對已有建筑物的托換加固。

（4）污染較小，不影響周邊建筑物及設(shè)備的使用。

3.5 錨桿靜壓樁加固技術(shù)

錨桿靜壓樁是錨桿和靜力壓樁兩項技術(shù)巧妙結(jié)合而形成的一種樁基施工工藝，加固機理類同于壓入樁，受力直接和清晰。其工藝是在需要進行地基基礎(chǔ)托換的原有建筑物的基礎(chǔ)上按要求設(shè)置壓樁孔和錨桿孔，用粘結(jié)劑埋設(shè)好錨桿，安裝壓樁架，利用原有建筑物的自重做反力，用千斤頂將鋼管樁的樁段壓入土中，當壓樁力或壓入深度達到設(shè)計要求后，用微膨脹混凝土進行封樁，待封樁混凝土達到一定強度后，錨桿靜壓樁即可承擔原有建筑物的荷載，將原有建筑物基礎(chǔ)傳來的荷載，傳遞到更深的地基中，從而達到提高地基承載力和控制原有建筑物沉降的目的。錨桿靜壓樁施工簡單，對環(huán)境污染小，是一項較為成熟的工藝。

4 工程實例分析

某居民住宅樓為五層砌體結(jié)構(gòu)，建于1995年。房屋平面呈矩形，由三個單元組成，一梯二戶。房屋東西向長約41m，南北向?qū)捈s11m，開間尺寸3.6m、3.3m，房屋建筑面積約為1800m²，房屋的基礎(chǔ)類型為墻下條形基礎(chǔ)。由于房屋所處地東南面地貌均為河道，地基情況不甚理想，房屋下地基承載力不足，致房屋出現(xiàn)不均勻沉降，房屋基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)多處開裂。

4.1 加固設(shè)計

為了阻止房屋不均勻沉降的進一步發(fā)展，設(shè)計采用在房屋承重墻體兩側(cè)增設(shè)鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁兼做承臺，并布置錨桿靜壓樁對其基礎(chǔ)進行全托換加固，通過壓入持力土層的樁基礎(chǔ)代替軟弱土層上的條形基礎(chǔ)。錨桿靜壓樁采用截面尺寸為250mm×250mm的方樁，樁長1.5～2.0m每段，設(shè)計樁長17.5m，樁身混凝土強度等級為C30。設(shè)計單樁承載力特征值為265kN，封樁力為397.5kN。壓樁以樁長控制為主，壓樁荷載為輔；但如壓樁荷載達到終壓值后，荷載持續(xù)5分鐘，且荷載值不下降，可停止壓樁；為了減少壓樁施工帶來的附加沉降，封樁可采用預(yù)加反力封樁法。

4.2 施工流程

按照以上加固設(shè)計方案，對該房屋進行錨桿靜壓樁基礎(chǔ)加固施工。在鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁達到設(shè)計強度要求后，再進行壓樁施工。

（1）引孔：按照基礎(chǔ)加固施工圖紙在設(shè)置錨桿靜壓樁處，用地質(zhì)鉆機引孔；

（2）鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁施工：按照基礎(chǔ)加固設(shè)計進行鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁施工，施工過程中預(yù)留壓樁孔；

（3）鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁達到設(shè)計強度要求后，安裝壓樁架；采用千斤頂壓樁，壓樁過程必須連續(xù)，壓樁過程中應(yīng)保持樁段垂直，壓樁力不能超過設(shè)計最大壓樁力；最終壓樁力為單樁豎向承載力特征值的1.5倍，本工程為397.5kN；

（4）根據(jù)房屋的情況，壓樁至設(shè)計要求時，就可以進行封樁，向壓樁孔內(nèi)灌入C30微膨脹混凝土，在樁頂用鋼筋與錨桿對角交叉焊牢，然后再澆注早強混凝土。

5 結(jié)語

綜上所述，建筑工程地基基礎(chǔ)的加固處理技術(shù)可以實現(xiàn)對建筑沉降及變形的控制。根據(jù)處理目標的差異，在實際工程中，應(yīng)該根據(jù)實際情況，選擇合理的加固方法，從而實現(xiàn)加固施工的經(jīng)濟性和安全性。