工業(yè)廠房地基基礎(chǔ)施工技術(shù)與加固技術(shù)的研究實(shí)踐

李 靜（陜西省建筑科學(xué)研究院有限公司，陜西 西安 710082）

在工業(yè)廠房的建設(shè)中，地基施工是其中最關(guān)鍵的一環(huán)，其施工質(zhì)量的好壞將影響到整個(gè)廠房結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性。因此，在建筑工程中要注意地基的施工質(zhì)量。如何科學(xué)、高效的應(yīng)用地基施工工藝，是確保建筑工程質(zhì)量的關(guān)鍵。特別是隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模越來(lái)越大，對(duì)工廠的穩(wěn)定性建設(shè)要求越來(lái)越高，更多的企業(yè)將注意力集中在工程的建設(shè)進(jìn)度上面，而忽視了工程的建設(shè)質(zhì)量，從而造成了工廠后期使用的安全問(wèn)題。

1 地基基礎(chǔ)加固施工的重要性分析

建筑物基礎(chǔ)是建筑物地面以下的承重結(jié)構(gòu)，是建筑物的墻或柱子在地下的擴(kuò)大部分。在工業(yè)建筑中，由于廠房的施工要求，需要將基礎(chǔ)差異沉降控制在一個(gè)合理范圍之內(nèi)，所以在施工時(shí)就需要對(duì)其進(jìn)行科學(xué)分析和動(dòng)態(tài)施工控制。由于廠房多為不均勻受力結(jié)構(gòu)，如果不提前計(jì)算建筑物差異受力荷載，就會(huì)導(dǎo)致廠房的上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫甚至傾斜。

2 工業(yè)廠房的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

廠房在企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中起著舉足輕重的作用，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)必須把安全問(wèn)題放在首位，以保證各類生產(chǎn)工作的順利實(shí)施。廠房地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性和穩(wěn)定性，以確保廠房在承受越來(lái)越大的外加壓力時(shí)仍能保持較好的承載力。在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：首先，在設(shè)計(jì)時(shí)，基底表面的單位面積壓力應(yīng)保持在規(guī)定的承載力范圍之內(nèi)；同時(shí)，廠房結(jié)構(gòu)的整體沉降幅度不得超出地基允許變形的范圍。另外，在基礎(chǔ)施工中應(yīng)盡量避免建筑物的滑移，否則將有很大的危險(xiǎn)。

由于受周圍環(huán)境的制約，在選擇廠房基礎(chǔ)時(shí)往往不能滿足有關(guān)規(guī)范要求，因此需要采取一些有效措施改善基礎(chǔ)狀況，提高基礎(chǔ)條件的方法有：一是，地基發(fā)生剪力破壞，使基礎(chǔ)的承載力大幅下降，廠房結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，此時(shí)需要加固基礎(chǔ)的抗剪強(qiáng)度，有效增強(qiáng)基礎(chǔ)的承載力和穩(wěn)定性；第二，對(duì)地基的壓縮特性進(jìn)行優(yōu)化，其壓縮特性是指當(dāng)?shù)鼗艿侥骋粔毫蚴軣崦浝淇s等因素作用時(shí)，會(huì)發(fā)生較大范圍的建筑物塌陷，因此，必須采取有效措施改善廠房基礎(chǔ)的抗壓強(qiáng)度，避免大面積塌陷；第三，土壤和巖石的滲透性能都比較好，特別是在靠近堤壩、河岸的工廠，在施工的時(shí)候，往往會(huì)產(chǎn)生流沙和管涌，因此，為了達(dá)到降低廠房建筑基礎(chǔ)滲透率，就需要采取一些行之有效的防水措施。

3 工業(yè)廠房常用的地基基礎(chǔ)加固施工技術(shù)

3.1 擴(kuò)大基礎(chǔ)加固技術(shù)

如果工廠的地基承載力低于設(shè)計(jì)規(guī)范，或者由于地基面積不夠，就必須加大基坑底部的面積，從而減小基坑內(nèi)的附加應(yīng)力，降低發(fā)生沉降的概率。若有條件，在基坑深度不夠大時(shí)，應(yīng)采取基坑加固法，即在基坑底部增加鋼筋混凝土，保證新老基坑的銜接牢固，在工程中要盡可能地進(jìn)行卸荷，這也是地基工程中的一種常用加固技術(shù)?；婕訉捬a(bǔ)強(qiáng)工藝的具體流程為：在路基拓寬段的兩側(cè)，按原來(lái)的方式進(jìn)行碾壓，并用同樣方式進(jìn)行夯實(shí)，然后用同樣方式鋪好墊板→鑿毛樁基（完成原有基礎(chǔ)的鑿毛和清潔工作，鋪設(shè)一層高強(qiáng)度膠漿，加強(qiáng)新老基礎(chǔ)之間的粘結(jié)力）→配置混凝土→澆筑混凝土→安裝鋼筋錨桿（新老基礎(chǔ)交界處要有一個(gè)固定間距的錨桿，以確保新老基礎(chǔ)牢固銜接）→質(zhì)量檢驗(yàn)[1]。

3.2 靜力壓樁加固

在工業(yè)廠房地基基礎(chǔ)加固工程中，采用靜力壓樁加固技術(shù)時(shí)，必須首先設(shè)定工藝參數(shù)，并對(duì)單樁的承載力、最大壓力和壓樁速度等進(jìn)行有效控制。施工時(shí)，先開(kāi)挖壓樁基礎(chǔ)，利用反作用力的鋼夾板提供反作用力，然后利用壓樁機(jī)進(jìn)行壓樁，待所有承臺(tái)的靜壓樁全部施工完畢，再將原來(lái)的承臺(tái)與預(yù)制樁結(jié)合在一起，在施工時(shí)用水平計(jì)進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)立柱的升降進(jìn)行控制。在工程建設(shè)期間，若存在充足水源，可在地下工程前使用抽水泵進(jìn)行抽水，并在抽水時(shí)使用水位計(jì)進(jìn)行監(jiān)控，以了解其沉降速率。抽水前，應(yīng)先對(duì)其進(jìn)行卸荷，以避免出現(xiàn)額外的沉陷，并對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)，以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.3 基礎(chǔ)補(bǔ)強(qiáng)注漿加固技術(shù)

基礎(chǔ)補(bǔ)強(qiáng)注漿加固工程中，采用鉆機(jī)對(duì)地基進(jìn)行鉆孔，再采用注漿裝置將漿液注入地層，再經(jīng)劈裂、擠壓等手段，將水泥漿與土層進(jìn)行充分?jǐn)嚢?；最后將其黏合在一起，從而加?qiáng)土壤強(qiáng)度，達(dá)到加固的目的。灌漿可分為上下兩種類型，即先下后上分層，再由上往下分層。先下后分層注漿是在鉆孔后進(jìn)行的，注漿時(shí)要從孔的底部進(jìn)行灌漿。先上后下分層注漿，從地基底板的高度起，再?gòu)目椎紫蛲鈹U(kuò)展，以加強(qiáng)地基。

3.4 振動(dòng)沉樁技術(shù)

利用振動(dòng)沉樁法施工時(shí)，應(yīng)將振動(dòng)裝置放置在樁頂之上，然后啟動(dòng)振動(dòng)裝置，引起樁身振動(dòng)，通過(guò)對(duì)樁基的攪拌作用，可以引起土壤顆粒的移動(dòng)，從而減小樁體與土壤顆粒間的摩擦，達(dá)到深層加固的目的。本技術(shù)適用于黃土、黏土和軟土地區(qū)，具有操作簡(jiǎn)便、運(yùn)輸方便、作業(yè)效率高的特點(diǎn)，僅需要一臺(tái)設(shè)備就可以進(jìn)行施工。

4 工業(yè)廠房地基基礎(chǔ)加固技術(shù)實(shí)例分析

4.1 工程概述

某工業(yè)廠房總體建筑面積為768m2，框架式結(jié)構(gòu)，共4層。由于廠區(qū)位置環(huán)境較為復(fù)雜，廠房東側(cè)有一層6m～8m 厚的流動(dòng)塑性泥沙，廠房中部有4m～7m 厚的流動(dòng)塑性泥沙，局部地區(qū)不能進(jìn)行開(kāi)挖，采取條形地基下砂墊層，墊層厚度為10m。但在工廠西側(cè)，由于淤泥層僅有2m～3m 厚，所以已完成17 根樁的澆筑[2]。由于兩種地基類型的不同，其變形特點(diǎn)和受力特點(diǎn)也不同，導(dǎo)致廠房在施工中出現(xiàn)了不均勻沉降，造成了廠房結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)剪切和拉裂破壞。結(jié)合此工業(yè)廠房的實(shí)際情況，對(duì)地基加固技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用展開(kāi)論述。

4.2 地質(zhì)勘探

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，發(fā)現(xiàn)該工廠場(chǎng)地的地層構(gòu)造比較復(fù)雜，從上至下依次為：填土、粉質(zhì)黏土、淤泥、花崗巖風(fēng)化坡積土、花崗巖風(fēng)化殘積土、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。土壤類型以軟質(zhì)土壤為主，土壤質(zhì)地比較疏松，顏色偏淡，一般在0.82m～2.2m 厚；黏土層為灰或灰黃，上層為耕地，標(biāo)準(zhǔn)貫擊次數(shù)2 次，基礎(chǔ)承載力80kPa～90kPa，泥層中有少量的粉土，顏色為暗棕色，厚度在0.7m～0.8m之間，標(biāo)準(zhǔn)貫擊次數(shù)1～2 次，基礎(chǔ)承載力45kPa～64kPa；花崗石風(fēng)化坡積土層為淡黃色和灰色，1.7m～7.3m為含中粒徑的黏土，基礎(chǔ)承載力100kPa～230kPa，埋深21m～9.07m；花崗石風(fēng)化殘余土層為淡黃棕色，厚2.9m～9.0m，包含中等粒徑，可塑～硬塑性，基礎(chǔ)承載力230kPa～320kPa，深度4m～12.26m；在強(qiáng)風(fēng)化作用下，花崗巖層的深度為8.17m～22.68m，其目標(biāo)穿透次數(shù)超過(guò)50次。

4.3 確定沉降原因

非均勻沉降不但會(huì)影響到廠房的穩(wěn)定性和安全性，還會(huì)對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)造成安全隱患，因此必須盡快查明沉降原因，并采取相應(yīng)的對(duì)策。明確沉降原因之后，采取相應(yīng)加固措施對(duì)工廠地基基礎(chǔ)進(jìn)行加固，對(duì)案例工程沉降原因進(jìn)行了詳細(xì)分析，得出了造成廠房塌陷的主要原因是地質(zhì)和結(jié)構(gòu)不符合建設(shè)要求。

首先是地質(zhì)問(wèn)題。從鉆井資料得知，該廠位于斜坡沖溝邊緣，地下水資源豐富，埋深約0.3m；軟土的分布是不均勻的，厚度由東到西逐漸減小，從而導(dǎo)致了廠房的不均勻沉降；其次是結(jié)構(gòu)。前面工程介紹中提到過(guò)，采用兩種地基形式，廠房西側(cè)的地質(zhì)情況比較好，西段樁基的樁端在堅(jiān)硬的殘積土中，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，樁基的沉降量約為144mm；在廠房東側(cè)，因施工現(xiàn)場(chǎng)施工條件較差，采取了條形地基下砂墊層，東側(cè)的墊層未進(jìn)行壓密處理，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，東段地基的沉降量在200mm，且東側(cè)地基的剛性不能有效地控制沉降，從而造成了廠房的沉陷。

4.4 地基基礎(chǔ)加固技術(shù)的應(yīng)用措施

4.4.1 注漿加固

在此工程中應(yīng)用注漿加固技術(shù)的具體流程如下：制漿、成孔、水力注漿法、割裂、填充和擠壓、固結(jié)。在工程實(shí)踐中，深孔底部的殘余土被引入，每根樁周圍都有4 個(gè)鉆孔，每個(gè)鉆孔間距為1.7m～2.1m，加固深度為5m～9.7m，注漿程序采用多量、緩灌、低壓注漿法。另外，在本項(xiàng)目中，針對(duì)軟黏土厚度的鉆孔，采用反復(fù)注漿法，以達(dá)到更好的灌漿效果。

在注漿加固前，施工單位實(shí)際測(cè)量的實(shí)際情況如下：在廠房投入運(yùn)行時(shí)，最大沉降值為200mm，而且該工廠的伸縮縫的頂端與立柱之間的距離已經(jīng)出現(xiàn)了很大的縫隙[3]。采用注漿加固后，由于注漿施工造成的基礎(chǔ)應(yīng)力松動(dòng)，導(dǎo)致樁基的沉陷增大，但后期樁基的沉陷問(wèn)題始終未能得到有效解決，為此需要繼續(xù)采用靜壓樁的加固方法進(jìn)行二次加固。

4.4.2 靜力壓樁加固

在采用靜壓樁加固前，應(yīng)先設(shè)定各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，該項(xiàng)目的單樁承載力為660kN～800kN，最大壓力1000kN，預(yù)制方樁230mm×230mm，壓樁速度3cm/s，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，樁體的受力軸線和壓樁樁位置偏差均小于1%。壓樁基礎(chǔ)開(kāi)挖后，利用反作用力的鋼夾板提供反作用力，然后利用壓樁機(jī)進(jìn)行壓樁；在所有承臺(tái)的靜壓樁施工完畢后，將原有的承臺(tái)與預(yù)制樁連接在一起，在施工時(shí)使用水平計(jì)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，并將實(shí)際升降幅度控制在1mm之內(nèi)[4]。

此外，在工程建設(shè)中，由于廠區(qū)內(nèi)地下水資源豐富，所以在地下作業(yè)前，必須使用抽水泵進(jìn)行抽水，并使用水位計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；得知沉陷加速，故停止抽水，其后經(jīng)探討，在抽水前，應(yīng)先對(duì)此樁進(jìn)行卸載；為了避免出現(xiàn)額外的沉陷，建筑工人利用卸載設(shè)備將其上的載荷轉(zhuǎn)移到周邊土壤中。在此項(xiàng)目中，采用沉降觀測(cè)法對(duì)加固效果進(jìn)行了檢測(cè)，其質(zhì)量指標(biāo)為：在施工期間，柱面沉降不大于10mm，施工結(jié)束后，沉降不大于2mm，達(dá)到以上要求，則為加固合格，竣工后一個(gè)月進(jìn)行監(jiān)測(cè)，沉降最大值為-1.6mm，滿足質(zhì)量要求。

5 工業(yè)廠房地基基礎(chǔ)施工技術(shù)與加固技術(shù)質(zhì)量控制措施

在工業(yè)廠房建設(shè)過(guò)程中，地基處理技術(shù)和加固技術(shù)運(yùn)用水平，將會(huì)對(duì)整個(gè)工程的施工效果產(chǎn)生很大的影響，因此在整個(gè)工程建設(shè)中要特別注意地基的加固問(wèn)題。做好地基的強(qiáng)化工作，可以為工廠地基的穩(wěn)定打下良好的基礎(chǔ)。為了進(jìn)一步提升基礎(chǔ)加固施工工作水平和效率，就需要合理應(yīng)用科學(xué)的加固技術(shù)，并嚴(yán)格控制施工過(guò)程的規(guī)范性，將加固技術(shù)的重要作用充分發(fā)揮出來(lái)[5]。由于工業(yè)廠房建設(shè)項(xiàng)目自身的特點(diǎn)，使得具體施工過(guò)程容易受到外界因素的干擾，從而影響基礎(chǔ)施工作業(yè)質(zhì)量，施工人員的人身安全也無(wú)法得到可靠保障。因此，在具體施工過(guò)程中應(yīng)用基礎(chǔ)加固施工技術(shù)時(shí)，需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工過(guò)程中存在的不良影響因素，并采取有效措施清除或規(guī)避不良因素的干擾，還應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況制定科學(xué)合理的加固方案，最大程度保證基礎(chǔ)加固施工的效果。

6 結(jié)語(yǔ)

近幾年，隨著工廠建設(shè)工程的增多，建筑工程的質(zhì)量問(wèn)題也越來(lái)越多，工業(yè)廠房的地基與加固工程質(zhì)量日益引起人們的關(guān)注。由于工廠的整體建設(shè)規(guī)模較大，由許多小型項(xiàng)目組成，在工程建設(shè)中，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的疏忽都會(huì)嚴(yán)重影響工程的整體質(zhì)量。因此，在施工過(guò)程中，應(yīng)充分運(yùn)用地基基礎(chǔ)加固技術(shù)，嚴(yán)格控制施工過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，充分把握施工工藝流程，做好基礎(chǔ)加固工作，確保基礎(chǔ)的承載力，為工程整體的建設(shè)質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。