房屋建筑地基基础加固工程施工技术研究

2023-12-21尹华芊青州弘正建设工程质量检测有限公司山东潍坊262500

砖瓦 2023年12期

尹华芊（青州弘正建设工程质量检测有限公司，山东潍坊 262500）

地基基础的稳定性直接影响着建筑物的安全和使用寿命，房屋建筑的地基基础在长期的运营中，受到外荷载和地质条件的影响，包括避免地基出现不均匀沉降、基础承载力不足等现象，因此，地基基础加固工程对于保证建筑物的安全稳定起着至关重要的作用[1]。随着城市化进程的不断推进，土地资源的紧张和土地沉降等地质问题也日益突出，新型的加固技术和施工方法逐渐被应用于工程实践中[2-3]。本文提出一种创新的施工方案，即“人工挖孔桩+横向注浆加固”，目的在于提高地基的承载力和降低沉降量，以确保建筑物的安全可靠。研究成果可应用于大量的老旧房屋、历史建筑物等的地基基础加固改造等。

1 工程概况

山东省潍坊市某高层框架剪力墙民用建筑修建于2005 年，结构高度为36m，地上12 层，地下设置1 层地下车库，主体建筑采用筏板基础，裙楼基础形式为独立基础。框架柱平面形状为正方性，边长为400mm；基础平面形状为正方形，边长为1800mm。基础埋深为1.50m，基底为②淤泥质粉质黏土，地基承载力较低，在基础施工时，采用了基础底部以下1.50m范围内开挖回填2:8灰土的方式进行地基处理，并将回填土的压实系数控制高于0.96，回填后的地基承载力实测值达到150kPa。独立基础位置处的典型地层工程特性如表1所示。经过多年的承载，由于②淤泥质粉质黏土层较厚，具有高含水量、高压缩性和低抗剪切强度的特征，建筑物出现了不均匀的工后沉降，调查发现建筑主体结构框架梁、窗台等部分出现大小不一的斜裂缝，引起居民的不满，对建筑物的地基加固成为必然选择[4]。

表1 场区地基各土层工程地质特性

2 地基基础加固方案及加固流程

2.1 地基基础加固方案确定

目前，既有建筑地基基础加固方法众多，总结起来包括加大基础底面积法、加深基础法、加桩托换原基础法和灌浆加固法[5-7]。加大基础底面积法包括混凝土围套加固、加厚加固、灌浆加固、基础直接加宽和扩大、外增基础；加桩托换原基础法包括坑式静压桩托换、锚杆静压桩托换、树根桩托换、灌注桩托换；灌浆加固法包括渗入性灌浆、劈裂灌浆、压密灌浆。

综合分析现有的基础加固方法和现场的实际条件，均没有单一的方法可以适用于本研究的地基基础加固。首先，研究项目的建筑为高层建筑，建筑居民人数较多，搬迁困难，同时搬迁也会造成居民生活的不便，无法应用大位移的加固方法；其次，建筑基础下方存在地下室，地表存在既有园林绿化以及便民生活设施，对建筑物的加固空间较小，对建筑物加固时应选择占地较小的施工方法；再次，建筑物已经运行多年，居民多为中老年人，对环境的变化较为敏感，在地基加固过程中存在噪声、污染等问题时，不可避免地引起居民投诉和冲突，因此，在既有建筑地基基础加固方案比选时应考虑居民的环境需求。为此，综合现有的技术条件，研究提出一种“人工挖孔桩+横向注浆加固”的施工方案，具体的方案细节如图1所示。

图1 既有建筑独立基础加固方案

具体为在原有的独立基础外侧挖出一个直径700mm 的人工挖孔桩，桩长为9.5m，桩底标高为-10.000m，桩底底层为③2细砂层，在人工挖孔桩内，由人工在独立基础正下方进行横向水泥浆液灌注，为第1道注浆孔，注浆孔孔深为1200mm，设2 个注浆孔，间隔为600mm，注浆孔关于独立基础中心对称，如图1（a）所示。随后在距离第1 道注浆孔下方1500mm 处再施作第2道注浆孔，注浆孔深度同样为1200mm，设2个注浆孔，间隔为600mm，注浆孔关于独立基础中心对称，如图1（b）所示，注浆孔均采用洛阳铲水平开凿。通过对基础底部周边土体的加固，提高土体的压缩模量，降低地基的沉降，达到有效加固基础土体的目的。最后，对人工挖孔桩浇筑混凝土，并将人工挖孔灌注桩与独立基础进行连接，连接方式是在独立基础侧面植入U 形钢筋，植入深度为100mm，间距为150mm，在浇筑人工挖孔灌注桩顶部的承台时，将U 形钢筋与承台腰筋进行连接，实现新旧混凝土的共同受力和变形。

2.2 地基基础加固流程确定

既有建筑的地基基础加固大致可以分为5 个关键环节，分别为地质勘查评价、加固方案比选、加固设计施工、施工监测、地基竣工验收，如图2 所示。其中，前期的地质勘查和评估是对既有建筑的地基基础进行详细勘查和评估，包括对地基土质、地下水位、建筑物沉降等情况，以便于确定加固的必要性、可行性以及制定相应的加固方案；随后，结合现场勘查结果和建筑物的实际情况制定具体的加固方案，方案应综合考虑建筑物的结构安全、使用要求、施工条件等因素，并确定加固方法、材料选用、施工工艺等细节；在正式施工前，开展小规模的试验性施工，以验证加固方案的可行性和施工质量的可靠性，同时对加固材料进行试验和检测，确保其质量和性能符合要求，施工过程应严格按照加固方案进行，包括地基土方的开挖、加固材料的安装和施工、基础承重面积的增加等步骤，在施工过程中，应进行实时监测和记录，确保施工质量和安全；在加固施工完成后进行加固材料的检测、基础承载力测试、沉降观测等，如果检测结果符合要求，验收合格后即可交付使用[8]；在交付使用后，对加固后的地基基础进行定期监测和维护，以确保其长期稳定和安全，如果发现异常情况或质量问题，及时采取措施进行处理和修复。

图2 既有建筑独立基础加固流程

3 地基基础加固施工方法分析

由于人工挖孔桩的施工过程相对简单，工期较短，适用于各类地质条件。该技术通过人工挖掘钻孔进行土方开挖和清理工作，可最大限度地减小挖孔引起的土壤位移，避免对周边建筑物和管线的损害，引入横向注浆技术则是一种通过在挖孔桩孔壁注入浆液，浆液填充土壤中的缝隙和孔隙，使其与周边土体形成一体化的工艺，有效地提高地基的整体强度和稳定性，提高土体的密实性和均质性。因此，结合地基基础地质条件，提出“人工挖孔桩+横向注浆加固”的加固施工方案，建筑独立基础的加固施工方法主要包括人工挖孔灌注桩的开挖、水平注浆孔的施工、桩承台施工、牛腿施工、人工挖孔灌注桩混凝土浇筑、沉降监测，具体施工流程如图3所示。

图3 地基基础“人工挖孔桩+横向注浆加固”的加固施工流程

4 地基基础加固施工监测结果分析

选取4个独立基础DL1～DL4进行地基沉降监测，验证“人工挖孔桩+横向注浆加固”的加固效果，监测时长为360d，监测结果如图4 所示。从图4 可以看出，不同独立基础的沉降变形呈现相似的变化规律，在加固后90d 内，由于地基土受到注浆扰动效应的影响，地基沉降值不断增加，并在90d后沉降值趋于稳定收敛。其中，DL1基础的沉降稳定值为2.47mm、DL2基础的沉降稳定值为2.96mm、DL3 基础的沉降稳定值为3.15mm、DL4 基础的沉降稳定值为3.54mm，地基沉降速率和最终沉降值均满足《建筑地基基础设计规范》要求[9]，表明“人工挖孔桩+横向注浆加固”起到了良好的加固效果。