1、地基基礎(chǔ)加固處理方案摘要：結(jié)合工程實例,對廠房地基基礎(chǔ)加固的前后兩種處理方案,即壓力灌漿加固和靜力壓樁加固法進行了分析比較,對如何選擇最合適的處理方案作了有益的探討。 關(guān)鍵詞：基礎(chǔ) 加固 壓力灌漿 改革開放以來,建筑業(yè)迅速發(fā)展,建筑工程質(zhì)量逐年提高,但工程質(zhì)量事故還時有發(fā)生,造成了許多不應(yīng)有的損失。這是由于各地區(qū)的工程地質(zhì)條件不同,土層分布、土的物理力學性質(zhì)不同,既使同一建筑場地,往往土質(zhì)也不均勻,在進行工程勘察、工程設(shè)計與施工中,如果對地基條件掌握不全,處理不當,就可能導致事故的發(fā)生,這些都會給國家和人民造成不應(yīng)有的損失。因此,準確分析事故,合理地處理事故,是當前建筑業(yè)亟待解決的一個大問題。

2、目前對已建建筑物的加固處理的方法有許多種,但常用的有以下兩種: (1) 灌漿加固:用鉆機在基礎(chǔ)上成孔至要加固的土層,然后用高壓灌漿設(shè)備將配制好的水泥化學漿液灌入地層,通過劈裂、擠壓作用,使土層與漿液產(chǎn)生物理化學反應(yīng)而膠結(jié),從而達到改善土體結(jié)構(gòu)和性能的目的,提高土體的強度。(2)靜力壓樁加固:利用建筑物的承重柱重力作為反力,通過一套液(油)壓設(shè)備,把預(yù)制樁分節(jié)壓入土中,上下節(jié)樁接駁用預(yù)埋角鐵焊接。壓樁由液壓控制,當壓力達設(shè)計荷載并基本滿足計劃樁長要求時則終樁,終樁時的單樁承載力可直接從壓樁設(shè)備的儀表中反映出來。終樁后將壓入樁的樁頭鋼筋與原基礎(chǔ)鋼筋焊接,并澆注砼承臺與基礎(chǔ)連為一體,從而將上部結(jié)構(gòu)的

3、荷載通過樁直接傳遞到堅硬土層。 (2) 毫無疑問,已建建筑物出現(xiàn)不均勻沉降,無論是采取灌漿加固還是靜力壓樁加固,都會給工程造成一定的損失,此時應(yīng)考慮的是如何將損失降到最低限度。 1 工程實例1.1工程概況鶴山市某廠房為一幢高四層,框架結(jié)構(gòu)的建筑物,長55.0,寬15.0,占地面積8252,原設(shè)計采用人工挖孔樁基礎(chǔ),由于場地工程地質(zhì)情況復雜,廠房中段和東段分別分布有一層厚為36和79的流塑狀淤泥,使建筑區(qū)內(nèi)部分地段挖孔樁方案無法實施,而改用條形基礎(chǔ)下的砂墊層方案(墊層厚度1.00),而西段淤泥層較薄(厚12),卻澆注了16條樁柱,于是同一建筑物采用了兩種在受力和變形方面完全不同的基礎(chǔ)型式。廠房于

4、1992年10月建成,使用期間發(fā)現(xiàn)不均勻沉降,導致廠房結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴重拉裂和剪切破壞,危及安全使用。1.2場地工程地質(zhì)概況經(jīng)對廠房場地進行工程地質(zhì)勘察,其地層結(jié)構(gòu)在揭露深度 2 內(nèi)由上至下依次為:(1)填土:淺*,土質(zhì)松軟,層厚0.792.00。(2)粉質(zhì)粘土:灰灰*,上部0.400.60為耕土,軟塑,=2擊,=8090。(3)淤泥(泥炭土):黑褐色,局部夾粉土,流塑,=12擊,=4060,層厚0.007.87,層面埋深1.003.75。(4)花崗巖風化坡積土;土性為砂質(zhì)粘性土,灰白、淺*,含中粗礫,可塑,=513擊,=100230,層厚1.707.30,層面埋深2.109.07。(5)花崗巖風化

5、殘積土;土性為砂質(zhì)粘性土,淺黃褐色,含中粗砂,可塑硬塑,=1324擊,=230320,層厚2.909.00,層面埋深4.0012.26。(6)強風化花崗巖:50擊,層面埋深8.1722.68。 1.3 沉降原因分析 (1) 地質(zhì)因素:據(jù)鉆探揭露,廠房建造在一條山坡沖溝的邊麓地段,地下水豐富,水位埋深約0.30,淤泥(含腐木)等軟土的分布極不均勻,層厚由西向東遞增,這是造成廠房不均勻沉降的客觀因素。 (2) 結(jié)構(gòu)因素:同一棟廠房,采用了兩種不同的基礎(chǔ)型式,地質(zhì)條件較好的西段,采用人工挖孔樁基礎(chǔ),樁端支承在堅硬狀的殘積土層里,而地質(zhì)條件極差的東段,則采用了條形基礎(chǔ)下的砂墊層,墊層厚僅1.0,未作壓

6、密處理。根據(jù)推算,采用樁基礎(chǔ)的最終下沉量僅為1.4(設(shè)樁長10,進入堅硬狀土層),而采用條形基礎(chǔ)下砂墊層處理的基礎(chǔ)經(jīng)推算仍有200的沉降量,條形基礎(chǔ)的剛度起不到變形(沉降)調(diào)節(jié)作用,因此導致廠房的不均勻沉降,影響到廠房的安全使用,所以必須盡快處理。 2加固方案為確保該廠房的安全使用,對該建筑物的處理宜把上部結(jié)構(gòu)的加固和地基的處理結(jié)合起來進行。先處理地基,以控制地基的繼續(xù)沉降,后加固上部結(jié)構(gòu)。根據(jù)鉆探和變形測量資料顯示,對廠房地基的加固可采用壓力灌漿補強和靜力壓樁等方法,但根據(jù)業(yè)主的要求以不影響生產(chǎn)為原則,同時受場地工程地質(zhì)條件的影響,決定采用壓力灌漿加固法。 壓力灌漿加固本次加固目的旨在通過漿

7、體的滲壓改善軟土地基的承載力和壓縮(變形)模量,逐漸減少地基的沉降量,以滿足廠房的使用要求。 2.1.1 機理以一定的液壓,將水泥和化學漿通過雙液管注入土中,并使之迅速凝固,同時對軟土進行割裂、擴散擠壓和充填,并伴隨一定的物理化學作用,一方面促使?jié){體,在軟土中形成脈狀充填;另一方面又使軟土產(chǎn)生壓縮和脫水固結(jié),從而達到加固的目的。 2.1.2 工藝流程制漿成孔下管液壓注漿割裂擠壓與充填固結(jié)。 2.1.3 技術(shù)措施灌漿孔的布置:按每根柱位的四周布置4個孔,孔距1.51.9不等,加固深度4.010.5,深孔底部進入殘積土層。注漿采用低壓、慢灌、多量工藝,以便注入較多的漿體。重復注漿:在軟土較厚的孔段

8、,為增強注漿效果,往往在第一次注漿中,使之在一定漿壓作用的范圍內(nèi)形成一道不規(guī)則的帷幕,再沖洗灌漿孔進行二次注漿,使?jié){液充分而有效的充填。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 style=WORD-BREAK: break-all2.1.4 施工效果分析灌漿前期的沉降情況:據(jù)了解,廠房于1992年10月建成,施工期間,施工單位自測最大沉降為80.00,交付使用后觀測只是間斷進行:1993年2月21日6月1

9、日,測得最大沉降為15.00,據(jù)此分析,該廠房在灌漿前期最大沉降量累計已達100.00。另據(jù)觀測,伸縮縫的頂部(天面)間距已明顯拉開,部分柱位的梁、板、墻均已出現(xiàn)裂縫。灌漿施工期的沉降:據(jù)觀測(共44),24號柱基沉降40.08,25號柱基34.77,26號柱基30.53。此間,由于灌漿施工導致地基應(yīng)力釋放,沉降有所加大。灌漿后期的沉降:據(jù)觀測(歷時14個月),其中24號柱基沉降28.93(日平均2.07),25號柱基39.22(月平均2.80),26號柱基45.64(月平均3.26),上述數(shù)據(jù)說明:經(jīng)化學灌漿處理后,柱基的沉降得到了緩解,但基礎(chǔ)的后期下沉仍未得到最終穩(wěn)定,為確保廠房的安全使用

10、,必須進一步采取切實有效的措施進行加固處理。 2.2 靜力壓樁加固法基于以上原因分析,這次采取的加固方案必須行之有效、一步到位、不得返工,最終選擇“靜力樁托換”進行加固。 2.2.1 機理通過一套油壓設(shè)備,將預(yù)制樁分節(jié)(每節(jié)2.03.0)壓入土中,節(jié)與節(jié)用預(yù)埋角鐵焊接,預(yù)制樁為250250的方樁,預(yù)估樁長15,壓樁由液壓控制,壓樁荷載控制在4555之間,當樁壓至預(yù)定深度并達到設(shè)計貫入度之壓力時,其沉降控制標準為壓樁荷載保持50,每隔5沖擊一次 ,共沖擊三次,下沉量3,并需穩(wěn)定1,做好記錄,最終允許下沉量1。樁壓完后將樁與原基礎(chǔ)承臺連接起來,將上部結(jié)構(gòu)的荷載通過樁基傳遞到堅硬狀殘積土中。 2.2

11、.2 設(shè)計技術(shù)參數(shù)最大壓力1000,單樁承載力550900,預(yù)制方樁尺寸250250,混凝土強度30,壓樁速度2/,壓樁樁位和受力軸線允許偏位100,接樁處樁軸線傾斜度1%。 2.2.3 施工工序在設(shè)計樁位處開挖壓樁基坑,利用安裝在柱上的反力鋼夾提供反力用壓樁機壓樁,待每個承臺的靜壓樁都壓完后,將預(yù)制樁與原承臺連結(jié)成一體,由預(yù)制樁承擔結(jié)構(gòu)荷載。施工過程中用水準儀進行跟蹤施工觀測,控制柱的升降量為1。在施工過程中發(fā)現(xiàn)場地的地下水較豐富,要用抽水泵進行抽水才能進行地下作業(yè),但在抽水過程中,經(jīng)水準儀監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)柱的沉降速率加快(0.50/),立即停止抽水。后經(jīng)研究,要求抽水前須對該柱進行卸荷處理,以免

12、樁基礎(chǔ)產(chǎn)生附加沉降,確保廠房安全。即將該柱的上部卸荷,通過卸荷裝置傳遞到柱周(半徑約3.0)的土體上,共同分擔上部荷載,待該柱處理完畢3后,即混凝土基本凝固后拆除卸荷裝置,經(jīng)卸荷處理的柱,68內(nèi),未發(fā)現(xiàn)明顯沉降變化,說明卸荷處理效果顯著。 2.2.4 施工效果監(jiān)控加固效果的好壞,直接關(guān)系到廠房的安全動作,為檢驗加固效果,主要采取的措施是沉降觀測,其成果也是本工程竣工驗收的主要技術(shù)依據(jù)。本次加固處理對沉降值的質(zhì)量指標定為:被加固的柱位其施工期間的沉降值在正常情況下累計10(指開工至施工結(jié)束),竣工后的沉降量應(yīng)滿足2/月,凡滿足此質(zhì)量指標者,均可判定為達到了加固效果。據(jù)施工后的觀測資料顯示,竣工后

13、第一次(33)的沉降觀測,測得最大沉降量為-1.7,滿足加固后沉降值2/月的質(zhì)量指標,達到了加固的預(yù)期效果,質(zhì)量良好。 3結(jié)論：目前較普遍的觀點認為,壓力灌漿加固法是一種投資相對較少,快速而又有效的方法;而靜壓樁加固法則被認為是投資大且工期長,但卻很可靠的一種地基基礎(chǔ)加固方法。但對于本工程的條形基礎(chǔ),由于其寬度有限,條基上承受上部荷載的作用,對土層產(chǎn)生附加應(yīng)力,而條基外的土層仍為天然土層,不受外加荷載的作用,為小應(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)進行劈裂擴散,因此,在本工程的條基下進行注漿,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