上街区亚星SOHO 加固与地基处理

刘海学LIU Hai-xue

（中化地质河南局集团有限公司，郑州 450011）

1 工程概况

郑州上街区亚星SOHO 综合楼加固工程位于上街区中心路与登封路交叉口。

原设计“上街亚星盛世广场33#综合楼”上部结构形式为现浇框架结构，地下一层，地上五层；五层檐口标高22.30m；基础形式为柱下独立基础（局部梁板式筏形基础）。新设计的“郑州上街区亚星SOHO 综合楼”结构形式为框架剪力墙结构，地下一层，地上十八层；十八层檐口标高65.30m；基础形式为经过地基处理的复合地基平板式筏板基础。新设计的“郑州上街区亚星SOHO 综合楼”与原设计且已建成五层主体“上街亚星盛世广场33#综合楼”重合部分须对原结构部分梁、柱及基础进行加固。

2 工程目标

质量目标：符合国家施工及验收规范和设计图纸要求。工期目标：精心组织施工，确保按期完成工程。安全目标：施工安全零事故。文明施工目标：文明施工、保护环境。

3 加固依据

《建筑结构荷载规范》（GB50009）、《混凝土结构设计规范》（GB50011）、《混凝土结构加固设计规范》（GB50367）[1]、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79）[2]、《既有建筑地基基础加固技术规范》（JGJ123）、“郑州上街区亚星SOHO 综合楼加固”结构施工图、“上街亚星盛世广场33#综合楼”结构施工图、“郑州上街区亚星SOHO 综合楼”结构施工图。

4 加固程序与过程管理、加固难点

根据工程实际情况，本工程施工顺序为先进行基础加固，再加固柱，最后加固梁。建立项目管理机构，全权负责该工程的管理。对工程的工期、质量、安全、成本等综合效益有计划的组织管理，采用质量保证体系来保证本工程质量、安全、进度目标的全面实施。

①雨季施工。从基坑开挖到完成主体结构加固完成，要经历汛期，地下室基础处理在雨季施工，因各种不利因素拖延工期从而增加基坑暴露的时间。对策：合理进行施工安排部署，制定雨季施工保护措施，加快施工进度，保护基础安全。

②施工现场狭小。材料堆放、成孔机械场地受限，在已有五层结构中施工过程中，工程材料的倒运和施工设备的运行增加难度。对策：制定科学合理的材料需求计划，减少现场的存放；采用小型、可拆解成孔设备。

③拟建工程场地地层，浅部湿陷性，紧靠原有基础，部分独立基础还需成孔，难度更大，极易发生不均匀沉降。对策：施行跳空对称开挖，每次成孔不超过4 个，相邻基础同时施工，随挖随填，减少土方暴露时间。

4.1 独立基础加固

施工程序：支撑卸荷→挖土方→钻水泥桩孔→施工水泥土桩→布筋→浇筑混凝土。

①支撑卸荷：卸荷支撑采用钢管支架布置。下部支撑钢管采用新加临时基础支撑钢管立柱，上层卸荷支撑钢管支承在框架梁上。

②挖土方：挖土方使露出基础底部。

③钻水泥土桩孔：本工程水泥土桩直径为400 mm，根据施工图纸先定位桩孔在原基础上的位置，然后用水钻钻孔至基础底部。

④施工水泥土桩：基础以下桩孔由打桩队根据施工需要钻深至规定深度并夯填至-3.800m 标高处。

⑤做垫层：挖出独立基础底部土方后做100mm 厚垫层。

⑥布筋：水泥土桩施工完毕后，根据施工图纸要求确定原基础与新基础的连接筋位置用电锤打孔至要求深度再插入钢筋并布置新加基础底部钢筋。

⑦浇筑混凝土：钢筋布置连接好后，把与新浇注混凝土接合处的原混凝土表面凿毛并冲洗干净、晾干，刷界面剂或42.5#素水泥浆（加入水重10%的107 胶）一道，再浇筑混凝土，前一施工段浇注混凝土至少10 天后方可进行下一段施工。

施工要求：独立基础加固逐个进行，一个施工完毕后再进行下一个的施工；每个独立基础加固分4 个施工阶段进行，一个阶段施工完成后再进行下一阶段的施工。卸荷系统支撑完毕后，三个基础可同时阶段施工。

4.2 筏板式基础加固

独立基础加固施工完毕后再进行筏板式基础的加固。

施工步骤：卸荷→切割→打水泥土桩→挖土方→布筋→浇筑混凝土。

①卸荷：卸荷前先将上部砌体拆除并清运出施工场地。

②拆除筏板：根据施工图纸确定切割拆除部位，经复核无误后做好明确标志。拆除部位周边做好产品保护措施。用切割锯沿切割部位线进行静力切割控制深度至筏板厚度。切割时不能破坏周围结构。切割完成后清理干净，并把原基础梁周边凿毛。

③打水泥土桩：根据施工图纸要求确定桩距由打桩队进行原筏板下的打桩施工。

④原基础梁下布筋：在原基础梁下挖土方并根据施工图纸要求先布置原基础梁下部钢筋并浇注，基础梁下部施工应分段跳开进行。

⑤原筏板处布筋：挖土方至要求深度后，按照施工图纸布置新加筏板基础下部钢筋，并在原基础上钻孔插入连接短筋。

⑥浇筑混凝土：钢筋布置连接好后，把与新浇注混凝土接合处的原混凝土表面冲洗干净、晾干，刷界面剂或42.5#素水泥浆（加入水重10%的107 胶）一道，再浇筑混凝土。

原梁板式基础加固分段进行，按施工图示要求确定分段施工段数量，施工顺序可进行现场协调。

施工要求：在基础施工过程中，必须对加固部位及相临的每根柱设沉降观测点。基础托换分段跳开施工，前一段浇注混凝土最少10 天后方可再进行下一段的施工。

4.3 框架柱加大截面加固

植筋→原柱表面凿毛→植入箍筋→绑扎钢筋→浇注混凝土。

①植筋：根据施工图纸要求，在加固框架斑下端将原有基础顶面清理干净，凿毛，植入加固纵筋，遇有楼板处楼板钻ϕ30 的孔，穿入钢筋后用灌浆料填实。

②原柱表面凿毛：将原柱表面凿毛，并把相临梁凿去保护层，清理干净。

③植箍筋：原柱凿毛后在原柱上植入新加箍筋，钢筋规格和植入深度详见加固施工图。

④绑扎钢筋：钢筋植入完成后，根据施工图纸要求的钢筋规格和工艺要求，绑扎加固柱的新加纵筋和箍筋。

⑤浇注混凝土：加固柱钢筋布置完成后，在原有基顶面及柱表面凿毛部分用清水冲净、晾干，刷界面剂或42.5#素水泥浆（加入水重10%的107 胶）。

4.4 梁粘钢加固

表面处理→配胶→粘贴→加压→固化及养护→检验→防护处理。

4.5 地基处理

4.5.1 地层概况

根据勘察成果，场地20.0m 深度范围内，主要为第四纪晚更新世沉积黄土状粉土、粉质黏土及第四纪中更新世冲积形成的粉质黏土、粉土。

①杂填土（Q4ml）：层底埋深0.5-2.1m，层厚0.5-2.1m。

地层呈杂色，以粉土为主，含大量碎砖块及其它混杂物等。

②黄土状粉土（Q3al）：层底埋深5.4-7.4m，层厚3.5-6.9m。

地层呈黄褐色，稍湿，稍密，以粉土为主，局部见少量虫孔隙，含少量白色钙质条纹。

③黄土状粉土（Q3al）：层底埋深7.5-9.9m，层厚1.1-3.0m。

地层呈黄褐色，稍湿，稍密-中密，干强度低，韧性低。含少量白色钙质条纹，见少量小孔隙，偶见小粒径钙质结核。

④黄土状粉土（Q3al）：层底埋深10.7-12.6m，层厚2.1-3.9m。

地层呈黄褐色，稍湿，稍密-中密，干强度低，韧性低。含少量小孔隙及少量钙质结核，粒径0.5-1.0cm。该层层底局部含少量腐殖质，稍有腥臭味。

⑤粉土（Q3al）：层底埋深18.2-20.6m，层厚8.0-8.7m。

地层呈褐色、局部黄褐色，中密，干强度低，韧性低，含大量小孔隙及少量钙质结核，粒径0.5-3.0cm，局部夹粉质黏土，可塑。该层为地基处理桩端层。

4.5.2 地下水

勘探深度20m 内未见地下水位，地下水对拟建建筑物基础设计、施工无影响。

4.5.3 地震效应

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），上街区抗震设防烈度为7 度，设计地震分组为第二组，设计基本地震加速度值为0.10g。依据《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008），本工程抗震设防类别为标准设防类（丙类）。等效剪切波速值为260.0m/s，覆盖层厚度大于5m，建筑场地类别为Ⅱ类，特征周期0.40s。建筑抗震一般地段。

4.5.4 湿陷性黄土地基评价

根据勘察报告，本场地地基土为非自重湿陷性场地。地基总湿陷量ΔS为92.25mm，依据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2018）判定其湿陷等级为I 级（轻微），湿陷土层主要为第（2）层、第（3）层、第（4）层黄土状粉土层。本工程应对湿陷地基进行处理。具体设计采用挤土成孔夯实水泥土桩复合地基。

4.5.5 夯实水泥土桩复合地基设计

采用洛阳铲成孔，夯实水泥土桩复合地基[3]，以第5 层粉土为桩端持力层，桩长10.0m，桩径按400mm，桩间距900mm。

①增强体单桩竖向承载力特征值应通过现场静载荷试验确定，初步设计按式（1）和式（2）估算，取其中小值：

式中：up——桩的周长（m）；

qsi——桩周第i 层土的侧阻力特征值（kPa），应按地区经验确定；

lpi——桩长范围内第i 层土的厚度（m）；

αp——桩端端阻力发挥系数，应按地区经验确定；

qp——桩端端阻力特征值（kPa），可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007 的有关规定确定。对于水泥搅拌桩、旋喷桩应取未经修正的桩端地基土承载力特征值。

fcu——与搅拌桩桩身水泥土配比相同的室内加固土，边长为70.7mm 的立方体试块在标准养护条件下90d 龄期的立方体抗压强度平均值（kPa）。

η——桩身强度折减系数，应按地区经验确定。

②竖向承载水泥土搅拌桩复合地基的承载力特征值应通过现场单桩或多桩复合地基静载荷试验结合经验确确定。初步设计时也可按本规范公式（3）估算，

式中：fspk——复合地基承载力特征值（kPa）；

λ——单桩承载力发挥系数，应按地区经验取值,一般情况下加固土层强度高或设置褥垫层时取高值，单桩承载力发挥系数可取1.0；

fsk——处理后桩间土承载力特征值（kPa），取天然地基承载力特征值；

m——复合地基置换率，m=d2/de2；d 为桩身平均直径（m），de为一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径（m）；正方形布桩de=1.13s，s 为桩间距。

Ra——单桩承载力特征值（kN）；

Ap——桩的截面积（m2）；

β——桩间土承载力发挥系数，应按地区经验取值。

③复合地基变形计算应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007 的有关规定，复合地基变形计算深度必须大于复合土层的深度，在确定的计算深度下部仍有软弱土层时，应继续计算。复合土层的分层与天然地基相同，复合土层的压缩模量可按下式计算：

式中：Esp——复合土层的压缩模量（MPa）；

Es——天然地基的压缩模量（MPa）；

fak——桩间土天然地基承载力特征值（kPa）。

夯实水泥土桩复合地基设计参数。

qsi、qp桩周第i 层土的侧阻力取20kPa、桩端端阻力特征值取450kPa。

计算单桩竖向承载力特征值160kN，复合地基承载力320kPa。筏基中心沉降22mm。

4.5.6 夯实水泥土桩复合地基施工及检测、监测

夯实水泥土桩高于桩顶设计标高200-300mm。在开挖基坑将桩顶以上土层及桩顶端施工质量较差的桩段采用人工凿除。采用机械洛阳铲成孔400mm，分层填料，水泥与土体积比1:6，用500 公斤纺锤形重锤夯击成550mm水泥土桩体，强度达到4.0MPa。

静载荷试验在桩身强度满足试验荷载条件时，并在成桩28d 后进行。验收检验数量为桩总数的1%，复合地基静载荷试验的数量为3 组。载荷试验结果单桩竖向承载力特征值165kN，复合地基承载力320kPa。桩间土湿陷性消除检验采用探井取土，不少于6 点。试验结果表明，湿陷系数均小于0.015，达到设计要求。竣工后监测筏基沉降20mm，与预测结果吻合。

5 工程质量保证措施

工程质量至上，实行项目经理负责制的质量控制体系，加强质量监督，技术管理工作，充分发挥，以工程师为首，施工员为具体实施的各级技术监督体系的作用，实行专业检查和现场各工序自检相结合的质量检查制度，加强安全管理，强化质量意识教育。必须加强和贯彻各项技术管理制度，在施工过程中严格按照《混凝土结构加固设计规范》（GB50367）施工，对主要的工序，重点检查，专人把关，并落实到每个生产工人。

施工前做到两个加强：加强对施工图纸的领会，加强对原材料采购质量的控制。施工中的质量保证措施：开工准备→技术交底→测量定位→工序控制→质量评定。确保工程质量达到“优良”。

6 安全文明及工期保证措施

安全第一。牢固树立“安全为了生产，生产必须安全”的思想，落实各级安全责任制，经常进行安全生产教育，做到进场教育和岗位教育，未经教育不得上岗，对重点工序要结合具体工序特点，有针对性地进行安全交底和安全操作规范的教育，特殊工种要持证上岗。施工进度保证措施：根据已确定的总进度计划，严格管理，严格检查，出现偏差及时采取措施进度调整。搞好施工机械设备工具的配置，定期维修保养，避免因设备故障而影响施工进度。加强材料供应工作，做好材料供应计划，保证施工正常进行。

7 结论

①通过对地基处理，对基础及框架梁柱进行全方位加固，利用已有建筑主体，由多层改造为高层建筑是可行的。②检测、监测和使用结果表明，多层改高层是安全的，本工程的成功实施，为类似工程提供经验。