結(jié)構(gòu)加固技術(shù)與地基加固技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)分析

孔榮森

（蘭州黃河工程建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

房屋、隧道、橋梁、給排水等土木工程建設(shè)和維修中，為了確保工程整體的安全、穩(wěn)固，需要采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)與地基加固技術(shù)。結(jié)構(gòu)加固是指改善混凝土結(jié)構(gòu)，使其具有充足的承載力，確保建筑物能夠安全使用；地基加固是指通過(guò)一系列工藝技術(shù)使地基性能參數(shù)滿足建筑需求，保證加固后的地基具有較強(qiáng)的硬度與穩(wěn)固性，能夠有效抵御外界環(huán)境的侵蝕。本文圍繞典型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)及地基加固技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行分析討論。

1 常用的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

1.1 增大截面加固

增大截面加固技術(shù)是結(jié)構(gòu)加固技術(shù)中較為基礎(chǔ)的一種，通過(guò)增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面面積和配筋數(shù)量，提高相關(guān)構(gòu)件的剛度與強(qiáng)度，提升土建工程的穩(wěn)定性和抗裂性，能夠有效修補(bǔ)建筑由于年久失修產(chǎn)生的建筑裂縫。該加固技術(shù)應(yīng)用廣泛，不僅能夠?qū)α骸⒅M(jìn)行維修，還能加固基礎(chǔ)與屋架，在施工時(shí)要根據(jù)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特性、加固需求、施工可行度進(jìn)行綜合考慮，是以加大斷面為主的加固方法，還是以加配筋為主的加固方法。增大截面加固技術(shù)雖然適用性強(qiáng)，但也存在工作量大，養(yǎng)護(hù)期長(zhǎng)的弊端，有時(shí)會(huì)影響房屋的外觀和美感，在使用時(shí)要尤為注意[1]。

1.2 混凝土加固

混凝土加固方法可以分為三種：（1）直接加固：通過(guò)在原有的混凝土結(jié)構(gòu)表面澆注混凝土包裹層，提高混凝土結(jié)構(gòu)截面面積，提升構(gòu)件的抗剪力；（2）間接加固：通過(guò)消除構(gòu)件受外界荷載產(chǎn)生的彎曲力，降低結(jié)構(gòu)承受的壓力，保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；（3）置換混凝土加固：即是將原有的混凝土進(jìn)行凹槽處理，清理表面殘?jiān)?，再按照澆注?guī)定重新填補(bǔ)混凝土。三種方法在使用后都要注意初凝期的養(yǎng)護(hù)，盡量減少前期所承受的壓力，避免凝固階段出現(xiàn)接縫開(kāi)裂、表面破損的情況發(fā)生?；炷良庸谭▽?duì)材料的需求量大，在施工開(kāi)展前要進(jìn)行充足準(zhǔn)備，防止出現(xiàn)施工材料跟不上土建工程需求的情況。

1.3 粘貼鋼板加固

粘鋼板加固方法即是將高性能的粘接劑涂抹于混凝土構(gòu)件和鋼板之間，使鋼板和混凝土形成統(tǒng)一的整體，從而利用鋼板的高抗拉強(qiáng)度增加構(gòu)件的承載力和剛度，使土建工程結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。鋼板要盡可能選用A3級(jí)別的，厚度保持在2mm～6 mm，材料各項(xiàng)性能要符合安全規(guī)范要求。粘接劑要根據(jù)土木工程實(shí)際情況使用JGN型、YJS-1型或ET型產(chǎn)品，各粘接劑的性能指標(biāo)要符合荷載設(shè)計(jì)要求。在進(jìn)行鋼板粘貼時(shí)要注意正截面承載力要按照受彎件的承載力進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)構(gòu)件斜截面抗剪力不足時(shí)，采用U型箍板進(jìn)行斜向加固。粘貼鋼板加固方法施工便捷，不需要對(duì)構(gòu)件進(jìn)行更改，具有良好的適用性，適用于受靜力作用的受拉構(gòu)件，當(dāng)建設(shè)環(huán)境溫度處在60℃以下、無(wú)化學(xué)腐蝕作用時(shí)即可開(kāi)展加固工作，要注意如果構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度低于C5時(shí)，不適合使用該技術(shù)。

1.4 纖維復(fù)合加固

纖維復(fù)合加固包括碳纖維布和碳纖維板加固。該加固技術(shù)與傳統(tǒng)的加固技術(shù)不同，能夠有效節(jié)省施工空間，不需要大量工程設(shè)施，也能夠保證加固的質(zhì)量，并且不會(huì)增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件的自重，具有良好的耐腐蝕性，能夠有效提高土建工程的使用壽命，降低施工成本。施工時(shí)，首先要進(jìn)行混凝土表面清潔，通過(guò)清理構(gòu)件殘缺部分進(jìn)行修復(fù)，使用環(huán)氧樹(shù)脂灌縫，打磨構(gòu)件表面，保證平整度。其次，將催化劑和固化劑以科學(xué)的比例進(jìn)行混合調(diào)制，將其涂抹于需要粘結(jié)的砼表面。最后將碳纖維材料進(jìn)行均勻切割，各段長(zhǎng)度小于6cm，在自然養(yǎng)護(hù)2h后，使樹(shù)脂滲入到碳纖維材料內(nèi)部，提高相關(guān)性能，再將其涂抹至需要加固的部件，提高構(gòu)件質(zhì)量。相比前述幾種加固方法，碳纖維加固技術(shù)的效果更好，不僅加強(qiáng)了土建工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量，還能提高建筑物的防裂、防腐、防火等性能，極大地增強(qiáng)了混凝土結(jié)構(gòu)的抗彎能力，是目前使用率最高的加固技術(shù)[2]。纖維復(fù)合加固現(xiàn)場(chǎng)如圖1所示。

圖1 纖維復(fù)合加固

1.5 預(yù)應(yīng)力加固

預(yù)應(yīng)力加固法采用添加外部應(yīng)力改善土建工程結(jié)構(gòu)的方式，通過(guò)改變構(gòu)件的應(yīng)力分布，降低構(gòu)件應(yīng)力水平，進(jìn)而減少形變出現(xiàn)的可能性。該方法通常應(yīng)用于跨度較大的土木工程，在老舊小區(qū)的改造效果相較于以上幾種方法略顯不足，但是預(yù)應(yīng)力加固操作簡(jiǎn)單，施工方便，能夠?qū)Y(jié)構(gòu)問(wèn)題較輕的部件進(jìn)行快速修護(hù)。預(yù)應(yīng)力加固現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)如圖2所示。

圖2 預(yù)應(yīng)力加固

2 常用的地基加固技術(shù)

地基加固是指通過(guò)一系列工藝技術(shù)使地基性能參數(shù)滿足建筑需求，保證加固后的地基具有極強(qiáng)的硬度與穩(wěn)固性，能夠有效抵御外界環(huán)境的侵蝕，其技術(shù)方法有以下四種。

2.1 錨桿靜壓預(yù)制樁加固

錨桿靜壓樁即是借助錨固在基礎(chǔ)中錨桿提供的反力完成壓樁，一般來(lái)說(shuō)壓入樁都屬于小截面樁，能夠切實(shí)起到地基加固的作用，其優(yōu)點(diǎn)在于所采用的機(jī)械器具相對(duì)簡(jiǎn)易，便于操作，即是在相對(duì)狹小的空間也能實(shí)現(xiàn)正常作業(yè)，且受力性能相對(duì)明確。具體應(yīng)用流程為：（1）選取樁類型，用于靜壓樁施工的預(yù)制樁以RC方樁、PC管樁以及PTC管樁為主；（2）測(cè)量定位，需要在樁身中心區(qū)域打入短鋼筋，如果在質(zhì)地較軟的場(chǎng)地進(jìn)行工程建設(shè)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因樁機(jī)行走造成短鋼筋的積壓打入，因此需要在保證樁機(jī)就位之后重新測(cè)定樁位；（3）吊裝喂樁，通常靜壓預(yù)制樁的樁節(jié)長(zhǎng)度小于12m，可利用壓裝機(jī)實(shí)現(xiàn)自行吊裝喂樁，也可配置專門(mén)的調(diào)機(jī)完成吊裝喂樁，同時(shí)要注意第一節(jié)樁應(yīng)使用帶樁尖的樁，并利用單點(diǎn)吊起法將樁身豎直放入夾樁鉗口；（4）對(duì)中調(diào)直，當(dāng)樁尖距離地面約10cm左右時(shí)需要加緊樁身，微調(diào)樁位，使樁壓入土中約0.5m，之后從正交側(cè)方面完成樁身垂直度的校準(zhǔn)；（5）接樁，需要利用電焊焊接或硫磺錨固的方式，確保連接密實(shí)。錨桿靜壓預(yù)制樁加固現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)圖3。

圖3 錨桿靜壓預(yù)制樁加固

2.2 高壓旋噴樁加固

該方法主要采用高壓旋轉(zhuǎn)噴嘴將水泥漿注入到土層當(dāng)中，形成連接搭接的加固體，其優(yōu)勢(shì)在于施工振動(dòng)、占地面積相對(duì)較小，但容易對(duì)周邊環(huán)境造成污染，且工程成本較高，通常只適用于淤泥質(zhì)土、粉土或碎石土等地基。其應(yīng)用流程為：（1）要做好測(cè)量放線工作，根據(jù)坐標(biāo)網(wǎng)點(diǎn)測(cè)量施工軸線，并確定孔位，依照基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量孔口地面高程；（2）要開(kāi)展鉆機(jī)造孔，并詳細(xì)記錄孔深、漏漿等數(shù)據(jù)資料，并在鉆孔完成后下放噴射管；（3）要完成噴射注漿工作，采取自上而下的連續(xù)作業(yè)方式，將注漿凝固體設(shè)計(jì)成所需形狀，并在每一孔完成注漿后，進(jìn)行充填回灌，直至漿面不再下沉為止[4]。

2.3 化學(xué)灌漿加固

化學(xué)灌漿加固是指將化學(xué)材料配置為溶液，利用灌漿泵等壓送裝置將其灌入地層當(dāng)中，確保材料能夠充分滲透、擴(kuò)散、固化，從而加強(qiáng)地層強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)裂縫修補(bǔ)，起到加固地基的作用。該方法的優(yōu)勢(shì)在于：漿液屬于不含固體的顆粒液體，因此具有良好的可灌性，不必像水泥漿一樣受粒徑大小限制，凝結(jié)時(shí)間可控；抗?jié)B性、耐久性優(yōu)良；漿液主要以純壓式灌入，并且漿液無(wú)需循環(huán)處理。但要注意化學(xué)漿液本身具有一定的毒性，并且制備價(jià)格相較于普通水泥要高出幾倍，因此需要根據(jù)實(shí)際工程需求進(jìn)行合理選擇。

2.4 深層攪拌樁復(fù)合地基加固

深層攪拌法是指利用攪拌機(jī)翼片將石灰、水泥等固化試劑與軟土充分混合，以此達(dá)到加固地基的作用，在應(yīng)用過(guò)程中需要優(yōu)先將攪拌翼片沉入到預(yù)定加固深度，之后自下而上地提升旋轉(zhuǎn)翼片，使固化劑與土粒形成加固土體。深層攪拌法的加固深度通常維持在10m以上，但對(duì)于有機(jī)物含量較高的土壤，無(wú)法呈現(xiàn)良好的加固效果。

在應(yīng)用深層攪拌樁復(fù)合地基加固技術(shù)時(shí)，相關(guān)施工流程及設(shè)計(jì)需滿足以下要求：（1）加固機(jī)理：水泥和黏性土混合后，水泥顆粒能夠與水發(fā)生水化反應(yīng)，生成Ca（OH）2、CaCl2等化合物，借助離子交換、碳酸化作用，使水泥土強(qiáng)度得到大幅度提升，而可壓縮性則呈下降趨勢(shì)變化。此外土顆粒在水解滲透作用下會(huì)逐漸出現(xiàn)性質(zhì)的改變，形成一種獨(dú)特的水泥土結(jié)構(gòu)，使周邊土塊保持極強(qiáng)的水穩(wěn)性以及強(qiáng)度。（2）攪拌樁與地基設(shè)計(jì)，需要完成單樁容許承載力、水泥摻入比、地基承載力的計(jì)算，并做好加固體形狀的選擇。比如：間隔距離固定的柱狀加固體適用于獨(dú)立基礎(chǔ)或承受大范圍地面荷載的地坪；壁狀加固體主要用于地下?lián)跬两Y(jié)構(gòu)；格柵樁加固體適用于結(jié)構(gòu)剛度相對(duì)較低且對(duì)不均勻沉降相對(duì)敏感的建筑物；塊狀加固體，適用于對(duì)不均勻沉降要求相對(duì)嚴(yán)格的地基，能夠切實(shí)起到防止基坑隆起、封底的形成。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)土木工程建設(shè)中結(jié)構(gòu)加固技術(shù)與地基加固技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行分析討論，在后續(xù)的土木工程建設(shè)與維修中，有針對(duì)性地采取加固技術(shù)，確保施工質(zhì)量與施工效率，以提升建筑工程的整體穩(wěn)固性與安全性，保障施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。