某厂房地基基础加固处理方案的探讨

文章编号:167224461(2006)0320167202

甘　肃　冶　金

GANSU　METALLURGY

Vol.28　No.3Sep.,2006

某厂房地基基础加固处理方案的探讨

葛建国

(兰州新现代设计有限责任公司,甘肃　兰州　730000)

摘　要:结合工程实例,对厂房地基基础加固的前后两种处理方案,即压力灌浆加固和静力压桩加固法进行了分析比较,对如何选择最合适的处理方案做了有益的探讨。关键词:基础;加固;压力灌浆

中图分类号:TU472　　　文献标识码:B

1　前言

改革开放以来,建筑业迅速发展,建筑工程质量逐年提高,但工程质量事故还时有发生,造成了许多不应有的损失。这是由于各地区的工程地质条件不同所造成的。土层分布、土的物理力学性质不同,既使同一建筑场地,往往土质也不均匀,在进行工程勘察、工程设计与施工中,如果对地基条件掌握不全,处理不当,就可能导致事故的发生,这些都会给国家和人民造成不应有的损失。因此,准确分析事故,合理地处理事故,是当前建筑业亟待解决的一个大问题。

目前对已建建筑物的加固处理方法有许多种,但常用的有以下两种:⑴灌浆加固。用钻机在基础上成孔至要加固的土层,然后用高压灌浆设备将配制好的水泥化学浆液灌入地层,通过劈裂、挤压作用,使土层与浆液产生物理化学反应而胶结,从而达到改善土体结构和性能的目的,提高土体的强度。⑵静压桩加固。利用建筑物的承重柱重力作为反力,通过一套液(油)压设备,把预制桩分节压入土中,上下节桩接驳用预埋角铁焊接。压桩由液压控制,当压力达设计荷载并基本满足计划桩长要求时则终桩,终桩时的单桩承载力可直接从压桩设备的仪表中反映出来。终桩后将压入桩的桩头钢筋与原基础钢筋焊接,并浇注砼承台与基础连为一体,从而将上部结构的荷载通过桩直接传递到坚硬土层。

毫无疑问,已建建筑物出现不均匀沉降,无论是采取灌浆加固还是静压桩加固,都会给工程造成一定的损失,此时应考虑的是如何将损失降到最低限度。

PSD判别法确定桩身质量。该工程的308根桩经超声波检

2　工程实例

2.1　工程概况

某厂房为一幢高4层的框架结构建筑物,长55.0m,宽

15.0m,占地面积825m。原设计采用人工挖孔桩基础,由

2于场地工程地质情况复杂,厂房中段和东段分别分布有一层厚为3～6m和7～9m的流塑状淤泥,使建筑区内部分地段挖孔桩方案无法实施,而改用条形基础下的砂垫层方案(垫层厚度1.00m),而西段淤泥层较薄(厚1～2m),却浇注了

16条桩柱,于是同一建筑物采用了两种在受力和变形方面

完全不同的基础型式。厂房建成后,在使用期间发现不均匀沉降,导致厂房结构出现严重拉裂和剪切破坏,危及安全使用。

2.2　场地工程地质概况

经对厂房场地进行工程地质勘察,其地层结构在揭露深度由上至下依次为:

⑴填土:浅黄色,土质松软,层厚0.79～2.00m。⑵粉质粘土:灰-灰黄色,上部0.40～0.60m为耕土,软塑,N=2击,fk=80～90kPa。

⑶淤泥(泥炭土):黑褐色,局部夹粉土,流塑,N=1～2击,fk=40～60kPa,层厚0.00～7.87m,层面埋深1.00～

3.75m。

⑷花岗岩风化坡积土:土性为砂质粘性土,灰白、浅黄色,含中粗砾,可塑,N=5～13击,fk=100～230kPa,层厚

1.70～7.30m,层面埋深2.10～9.07m。

过程监理,对每一道工序都进行严格的质量检查、验收签证制度,使施工过程处在有效监控之下,排除了可能发生的事故隐患,有效地保证了工程质量。

收稿日期:2006204217

作者简介:陈延春(19652),男,工程师,1988年毕业于长春建筑专科学校工民建专业,长期从事施工技术、工程监理工作。

测,Ⅰ类桩224根,Ⅱ类桩84根,桩身完整,合格率100%。

8　结语

钻孔灌注桩是一项施工工序多、技术要求高、工作量大,并需在一个短时间内连续完成的水下隐蔽工程。在某个环节稍有不慎都可能会造成质量事故,因此最好的办法是事前控制而不是事后发现问题。该工程钻孔灌注桩施工实行全

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浆前期最大沉降量累计已达100.00mm。另据观测,伸缩缝的顶部(天面)间距已明显拉开,部分柱位的梁、板、墙均已出现裂缝。灌浆施工期的沉降:据观测(共44d),24号柱基沉降40.08mm,25号柱基34.77mm,26号柱基30.53mm。此间,由于灌浆施工导致地基应力释放,沉降有所加大。灌浆后期的沉降:据观测(历时14个月),其中24号柱基沉降

28.93mm(月平均2.07mm),25号柱基39.22mm(月平均2.80mm),26号柱基45.64mm(月平均3.26mm),上述数

⑸花岗岩风化残积土:土性为砂质粘性土,浅黄褐色,含中粗砂,可塑-硬塑,N=13～24击,fk=230～320kPa,层厚2.90～9.00m,层面埋深4.00～12.26m。

⑹强风化花岗岩:N>50击,层面埋深8.17～22.68m。

3　沉降原因分析

⑴地质因素:据钻探揭露,厂房建造在一条山坡冲沟的边麓地段,地下水丰富,水位埋深约0.30m,淤泥(含腐木)等软土的分布极不均匀,层厚由西向东递增,这是造成厂房不均匀沉降的客观因素。

⑵结构因素:同一栋厂房,采用了两种不同的基础型式。地质条件较好的西段采用人工挖孔桩基础,桩端支承在坚硬状的残积土层里;而地质条件极差的东段则采用了条形基础下的砂垫层,垫层厚仅1.0m,未做压密处理。根据推算,采用桩基础的最终下沉量仅为1.4mm(设计桩长10m进入坚硬状土层),而采用条形基础下砂垫层处理的基础经推算仍有200mm的沉降量。条形基础的刚度起不到变形(沉降)调节作用,因此导致厂房的不均匀沉降,影响到厂房的安全使用,所以必须尽快处理。

据说明:经化学灌浆处理后,柱基的沉降得到了缓解,但基础的后期下沉仍未得到最终稳定。为确保厂房的安全使用,必须进一步采取切实有效的措施进行加固处理。

⑸施工效果监控加固效果的好坏,直接关系到厂房的安全。为检验加固效果,主要采取的措施是沉降观测,其成果也是本工程竣工验收的主要技术依据。本次加固处理对沉降值的质量指标定为:被加固的柱位,其施工期间的沉降值在正常情况下累计≤10mm(指开工至施工结束),竣工后的沉降量应满足≤2mm/月。凡满足此质量指标者,均可判定为达到了加固效果。据施工后的观测资料显示,竣工后第一次(33d)的沉降观测,测得最大沉降量为1.7mm,满足加固后沉降值<2mm/月的质量指标,达到了加固的预期效果,质量良好。4　加固方案的比选及实施

为确保该厂房的安全使用,对该建筑物的处理宜把上部结构的加固和地基的处理结合起来进行。先处理地基,以控制地基的继续沉降,后加固上部结构。根据钻探和变形测量资料显示,对厂房地基的加固可采用压力灌浆补强和静力压桩等方法,但根据业主的要求以不影响生产为原则,同时受场地工程地质条件的影响,决定采用压力灌浆加固法。

⑴机理。以一定的液压,将水泥和化学浆通过双液管注入土中,并使之迅速凝固,同时对软土进行割裂、扩散挤压和充填,并伴随一定的物理化学作用,一方面促使浆体在软土中形成脉状充填,另一方面又使软土产生压缩和脱水固结,从而达到加固的目的。

⑵工艺流程。制浆→成孔下管→液压注浆→割裂→挤压与充填→固结。

⑶技术措施。灌浆孔的布置按每根柱位的四周布置4个孔,孔距1.5～1.9m不等,加固深度4.0～10.5m,深孔底部进入残积土层。注浆采用低压、慢灌、多量工艺,以便注入较多的浆体。重复注浆:在软土较厚的孔段,以增强注浆效果。往往在第一次注浆中,使之在一定浆压作用的范围内形成一道不规则的帷幕,再冲洗灌浆孔进行二次注浆,使浆液充分而有效的充填。先下后上或先上后下分层注浆:先下后上是成孔后浆液浆管下落至孔底,并由孔底开始注浆,而后一边注浆一边上拔灌浆管,使浆液从孔底开始扩散,以利于加固软土;先上后下是从基础底板深度开始注浆,而后逐渐向孔底延伸,先使砂垫层获得有效的加固。

⑷施工效果分析灌浆前期的沉降情况。厂房施工期间,施工单位自测最大沉降为80.00mm,交付使用后的观测只是间断进行,最大沉降为15.00mm。据此分析,该厂房在灌

5　结语目前较普遍的观点认为,压力灌浆加固法是一种投资相对较少、快速而又有效的方法,而静压桩加固法则被认为是投资大、工期长但很可靠的一种地基基础加固方法。对于本工程的条形基础,由于其宽度有限,条基上承受上部荷载的作用,对土层产生附加应力,而条基外的土层仍为天然土层,不受外加荷载的作用,为小应力区,灌浆时在高压的驱动下,浆液将沿应力薄弱区(带)进行劈裂扩散。因此,在本工程的条基下进行注浆,浆液将对条基下的土体改善作用受到限制,浆液将会跑漏到条基外的软弱土层中。加固后的地基,虽然获得部分改善,但其受力压缩层仍然是条基下的砂垫层和软土层,地基的沉降不能完全得到控制,变形仍会继续发展,效果不会很明显。而静力压桩加固法是将桩压至地基中的硬塑状态的砂质粘性土层中,上部结构的荷载通过桩直接转移到深部,由坚硬状态的土层承受。这样条基下的砂垫层和软土层地基处于释荷状态,而桩的受力和传力直接,压桩时单桩承载力值可直接从压桩机的仪表中反映,地基变形最终可以得到控制,故处理效果明显。因此,遇到实际问题时应该具体问题具体分析,在采取加固措施前应从技术可行、质量可靠、安全稳妥、经济合理等4个方面做出综合分析,选出最优方案。否则,将会使问题越来越复杂,造成的损失也会越大。

收稿日期:2006204221

作者简介:葛建国(19632),男,审计师。