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簡(jiǎn)介：結(jié)合工程實(shí)例,對(duì)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(jìn)行了分析比較,對(duì)如何選擇最合適的處理方案作了有益的探討 
關(guān)鍵字：基礎(chǔ)，加固，壓力灌漿


　　改革開(kāi)放以來(lái),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(shí)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(xué)性質(zhì)不同,既使同一建筑場(chǎng)地,往往土質(zhì)也不均勻,在進(jìn)行工程勘察、工程設(shè)計(jì)與施工中,如果對(duì)地基條件掌握不全,處理不當(dāng),就可能導(dǎo)致事故的發(fā)生,這些都會(huì)給國(guó)家和人民造成不應(yīng)有的損失。因此,準(zhǔn)確分析事故,合理地處理事故,是當(dāng)前建筑業(yè)亟待解決的一個(gè)大問(wèn)題。目前對(duì)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(jī)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(xué)漿液灌入地層,通過(guò)劈裂、擠壓作用,使土層與漿液產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)而膠結(jié),從而達(dá)到改善土體結(jié)構(gòu)和性能的目的,提高土體的強(qiáng)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(guò)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(dāng)壓力達(dá)設(shè)計(jì)荷載并基本滿(mǎn)足計(jì)劃樁長(zhǎng)要求時(shí)則終樁,終樁時(shí)的單樁承載力可直接從壓樁設(shè)備的儀表中反映出來(lái)。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(tái)與基礎(chǔ)連為一體,從而將上部結(jié)構(gòu)的荷載通過(guò)樁直接傳遞到堅(jiān)硬土層。 

　　(2) 毫無(wú)疑問(wèn),已建建筑物出現(xiàn)不均勻沉降,無(wú)論是采取灌漿加固還是靜力壓樁加固,都會(huì)給工程造成一定的損失,此時(shí)應(yīng)考慮的是如何將損失降到最低限度。 

　　1 工程實(shí)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(zhǎng)55.0m,寬15.0m,占地面積825m2,原設(shè)計(jì)采用人工挖孔樁基礎(chǔ),由于場(chǎng)地工程地質(zhì)情況復(fù)雜,廠房中段和東段分別分布有一層厚為3～6m和7～9m的流塑狀淤泥,使建筑區(qū)內(nèi)部分地段挖孔樁方案無(wú)法實(shí)施,而改用條形基礎(chǔ)下的砂墊層方案(墊層厚度1.00m),而西段淤泥層較薄(厚1～2m),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1992年10月建成,使用期間發(fā)現(xiàn)不均勻沉降,導(dǎo)致廠房結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重拉裂和剪切破壞,危及安全使用。 

　　1.2　場(chǎng)地工程地質(zhì)概況經(jīng)對(duì)廠房場(chǎng)地進(jìn)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:淺黃色,土質(zhì)松軟,層厚0.79～2.00m。 

　　(2)粉質(zhì)粘土:灰～灰黃色,上部0.40～0.60m為耕土,軟塑,N=2擊,fk=80～90kpa。 

　　(3)淤泥(泥炭土):黑褐色,局部夾粉土,流塑,N=1～2擊,fk=40～60kpa,層厚0.00～7.87m,層面埋深1.00～3.75m 

　　(4)花崗巖風(fēng)化坡積土;土性為砂質(zhì)粘性土,灰白、淺黃色,含中粗礫,可塑,N=5～13擊,fk=100～230kpa,層厚1.70～7.30m,層面埋深2.10～9.07m。 

　　(5)花崗巖風(fēng)化殘積土;土性為砂質(zhì)粘性土,淺黃褐色,含中粗砂,可塑～硬塑,N=13～24擊,fk=230～320kpa,層厚2.90～9.00m,層面埋深4.00～12.26m。 

　　(6)強(qiáng)風(fēng)化花崗巖:N>50擊,層面埋深8.17～22.68m。 

　　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0.30m,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(jiān)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1.0m,未作壓密處理。根據(jù)推算,采用樁基礎(chǔ)的最終下沉量?jī)H為1.4mm(設(shè)樁長(zhǎng)10m,進(jìn)入堅(jiān)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200mm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(dǎo)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(duì)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(lái)進(jìn)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(cè)量資料顯示,對(duì)廠房地基的加固可采用壓力灌漿補(bǔ)強(qiáng)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(shí)受場(chǎng)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(guò)漿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(mǎn)足廠房的使用要求。 

　　2.1.1 機(jī)理以一定的液壓,將水泥和化學(xué)漿通過(guò)雙液管注入土中,并使之迅速凝固,同時(shí)對(duì)軟土進(jìn)行割裂、擴(kuò)散擠壓和充填,并伴隨一定的物理化學(xué)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(dá)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(gè)孔,孔距1.5～1.9m不等,加固深度4.0～10.5m,深孔底部進(jìn)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(fù)注漿:在軟土較厚的孔段,為增強(qiáng)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?zèng)_洗灌漿孔進(jìn)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(kāi)始注漿,而后一邊注漿一邊上拔灌漿管,使?jié){液從孔底開(kāi)始擴(kuò)散,以利于加固軟土;先上后下是從基礎(chǔ)底板深度開(kāi)始注漿,而后逐漸向孔底延伸,先使砂墊層獲得有效的加固。 

　　2.1.4 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(cè)最大沉降為80.00mm,交付使用后觀測(cè)只是間斷進(jìn)行:1993年2月21日～6月1日,測(cè)得最大沉降為15.00mm,據(jù)此分析,該廠房在灌漿前期最大沉降量累計(jì)已達(dá)100.00mm。另?yè)?jù)觀測(cè),伸縮縫的頂部(天面)間距已明顯拉開(kāi),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(cè)(共44ｄ),24號(hào)柱基沉降40.08mm,25號(hào)柱基34.77mm,26號(hào)柱基30.53mm。此間,由于灌漿施工導(dǎo)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(cè)(歷時(shí)14個(gè)月),其中24號(hào)柱基沉降28.93mm(日平均2.07mm),25號(hào)柱基39.22mm(月平均2.80mm),26號(hào)柱基45.64mm(月平均3.26mm),上述數(shù)據(jù)說(shuō)明:經(jīng)化學(xué)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,必須進(jìn)一步采取切實(shí)有效的措施進(jìn)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(jìn)行加固。 

　　2.2.1 機(jī)理通過(guò)一套油壓設(shè)備,將預(yù)制樁分節(jié)(每節(jié)2.0～3.0m)壓入土中,節(jié)與節(jié)用預(yù)埋角鐵焊接,預(yù)制樁為250mm×250mm的方樁,預(yù)估樁長(zhǎng)15m,壓樁由液壓控制,壓樁荷載控制在45～55ＭＰａ之間,當(dāng)樁壓至預(yù)定深度并達(dá)到設(shè)計(jì)貫入度之壓力時(shí),其沉降控制標(biāo)準(zhǔn)為壓樁荷載保持50ＭＰａ,每隔5mｉｎ沖擊一次,共沖擊三次,下沉量≤3mm,并需穩(wěn)定1ｈ,做好記錄,最終允許下沉量≤1mm。樁壓完后將樁與原基礎(chǔ)承臺(tái)連接起來(lái),將上部結(jié)構(gòu)的荷載通過(guò)樁基傳遞到堅(jiān)硬狀殘積土中。 

　　2.2.2 設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)最大壓力1000ｋN,單樁承載力550～900ｋN,預(yù)制方樁尺寸250mm×250mm,混凝土強(qiáng)度Ｃ30,壓樁速度2ｃm/ｓ,壓樁樁位和受力軸線(xiàn)允許偏位100mm,接樁處樁軸線(xiàn)傾斜度<1%。 


　　2.2.3 施工工序在設(shè)計(jì)樁位處開(kāi)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(jī)壓樁,待每個(gè)承臺(tái)的靜壓樁都?jí)和旰?將預(yù)制樁與原承臺(tái)連結(jié)成一體,由預(yù)制樁承擔(dān)結(jié)構(gòu)荷載。施工過(guò)程中用水準(zhǔn)儀進(jìn)行跟蹤施工觀測(cè),控制柱的升降量為±1mm。在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)場(chǎng)地的地下水較豐富,要用抽水泵進(jìn)行抽水才能進(jìn)行地下作業(yè),但在抽水過(guò)程中,經(jīng)水準(zhǔn)儀監(jiān)測(cè),發(fā)現(xiàn)柱的沉降速率加快(0.50mm/ｈ),立即停止抽水。后經(jīng)研究,要求抽水前須對(duì)該柱進(jìn)行卸荷處理,以免樁基礎(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(guò)卸荷裝置傳遞到柱周(半徑約3.0m)的土體上,共同分擔(dān)上部荷載,待該柱處理完畢3ｄ后,即混凝土基本凝固后拆除卸荷裝置,經(jīng)卸荷處理的柱,6～8ｄ內(nèi),未發(fā)現(xiàn)明顯沉降變化,說(shuō)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(dòng)作,為檢驗(yàn)加固效果,主要采取的措施是沉降觀測(cè),其成果也是本工程竣工驗(yàn)收的主要技術(shù)依據(jù)。本次加固處理對(duì)沉降值的質(zhì)量指標(biāo)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(jì)≤10mm(指開(kāi)工至施工結(jié)束),竣工后的沉降量應(yīng)滿(mǎn)足≤2mm/月,凡滿(mǎn)足此質(zhì)量指標(biāo)者,均可判定為達(dá)到了加固效果。據(jù)施工后的觀測(cè)資料顯示,竣工后第一次(33ｄ)的沉降觀測(cè),測(cè)得最大沉降量為-1.7mm,滿(mǎn)足加固后沉降值<2mm/月的質(zhì)量指標(biāo),達(dá)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(diǎn)認(rèn)為,壓力灌漿加固法是一種投資相對(duì)較少,快速而又有效的方法;而靜壓樁加固法則被認(rèn)為是投資大且工期長(zhǎng),但卻很可靠的一種地基基礎(chǔ)加固方法。但對(duì)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(duì)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(shí),在高壓的驅(qū)動(dòng)下,漿液將沿應(yīng)力薄弱區(qū)(帶)進(jìn)行劈裂擴(kuò)散,因此,在本工程的條基下進(jìn)行注漿,漿液將對(duì)條基下的土體改善作用受到限制,漿液將會(huì)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(huì)繼續(xù)發(fā)展,效果不會(huì)很明顯。而靜力壓樁加固法是將樁壓至地基中的硬塑狀態(tài)的砂質(zhì)粘性土層中,上部結(jié)構(gòu)的荷載通過(guò)樁直接轉(zhuǎn)移到深部,由堅(jiān)硬狀態(tài)的土層承受,這樣條基下的砂墊層和軟土層地基處于釋荷狀態(tài),而樁的受力和傳力直接,壓樁時(shí)單樁承載力值可直接從壓樁機(jī)的儀表中反映,地基變形最終可以得到控制,故處理效果明顯。因此,遇到實(shí)際問(wèn)題時(shí)應(yīng)該具體問(wèn)題具體分析,在采取加固措施前應(yīng)從技術(shù)可行、質(zhì)量可靠、安全穩(wěn)妥、經(jīng)濟(jì)合理四個(gè)方面作綜合分析,選出最優(yōu)方案,否則將會(huì)使問(wèn)題越來(lái)越復(fù)雜,造成的損失也會(huì)越大。