工业厂房地基基础加固技术

摘 要：随着经济的发展,科学技术日新月异,人们的生活质量不断提高.我国工业方面也不断发展,取得了令人瞩目的成绩,而高质量和高性能的工业厂房是工业发展的基础.我国建筑业在发展过程中,很多施工技术和施工材料不断涌现现代建筑的各个领域中,这成为了建设工业厂房的坚实后盾.本文从地基基础加固技术对工业厂房的建设进行了探讨,并详细讲解了对两种不同的工业厂房地基基础加固技术,以期为同类工程提供借鉴.

关 键 词：地基基础；加固技术

中图分类号：TU472文献标识码：B文章编号：1674-3954（2013）21-0053-02

前言

建筑结构中最重要的部分之一就是地基,其质量是建筑的稳定性的关键.所以在建设工业厂房的过程中,对厂房的地基基础进行科学合理的加固是非常重要的.随着我国经济技术的不断进步,我国的工业因势而生,得到了迅速的发展.工业的发展也为工业厂房的建设提供了坚实的后盾.在进行工业厂房的施工的时候,为了使工业厂房地基基础的质量和性能得到保证,就要科学合理对其地基基础进行加固.

1地基基础与桩基础土建定义

地基是指建筑物基础底部下方一定浓度与宽度内的土层,一般把计算土层中附加应力和变形时所不能忽略的那部分土层,称为建筑物的地基.

建筑物对地基的基本要求是：不论是天然地基还是人工地基,均应保证具有足够的强度和稳定性.在荷载作用下地基土不发生剪切破坏或丧失稳定；不产生过大的沉降或不无效的沉降变形,以确保建筑物的正常使用.

软弱的地基必须经过技术处理才能满足工程建设的要求.对于土质良好的地基,当其难以承受建筑物全部荷载时,也同样需要对地基进行加固处理.经处理达到设计要求的地基称为人工地基,反之则称为天然地基.

地基处理是为了提高地基承载力,改善其变形性质或渗透性质而采取的人工处理地基的方法.地基处理不仅要满足工程设计的要求,还要因地制宜,就地取材、保护环境和节约资源等.

地基支承建筑物荷载,要避免强度破坏和失稳,同时还要使沉降的基础控制在地基的变形允许值范围内,并且在满足上面两个要求外选择的基础类型埋深相对不大,只须普通工序就可建造.这种基础类型就是天然地基上的浅基础；地基如果不能满足以上条件就要进行加固处理,在地基进行处理后建造基础,叫土地基上的浅基础.如果上面形式都不符合要求,就要对特殊的施工手段进行考虑,采取对埋深大的基础形式（深基础）,使更多的荷载由上至下传到深层坚实的土层中去.

2加固技术方法

随着经济的不断发展,建筑行业也取得巨大的发展.人们对建筑工程的质量和性能的要求也不断提高.就目前来说,实际的建筑工程质量依然存在着很多的质量问题.这些质量问题出现的主要原因是不同的区域的施工条件不一样,土层分布、土的物理力学性质不同,即使是在同一个建筑施工场地,也会有土质上的差异.施工过程中,如果对地基情况不清楚或者采取不合理的措施进行处理,就很容易给工程质量留下隐患,威胁人们的生命财产安全.因此,要有效保障建筑工程的质量,就要采用科学合理的方法进行地基工程施工.准备对事故进行分析,合理地对事故进行处理,是当前建筑行业必须要解决的一个大问题.目前对己建建筑物的加固处理的方法多种多样.一般采取常用两种施工方法进行地基工程的施工.

2.1灌浆加固

指利用专用的机械进行机械成孔（机械成孔分挤密成孔及非挤密而孔）或者人工成孔,水泥化学浆液配制好后,用高压灌浆设备将其灌入地层,经过劈裂、挤压作用和浆液产生物理化学反应而使土层发生胶结,从而使土体结构和性能得到改善,从而提高土体的强度.

2.2静力压桩加固

采用一套液（油）压设备,预制桩通过建筑物的承重柱重力的反作用分节压入土中,用预埋角铁焊接上下节桩接驳.液压控制压桩,当压力满足设计荷载和计划桩长要求可以终桩,单桩承载力在终桩时,可以根据压桩设备的仪表直接反映出来.终桩后,桩头钢筋将压入桩通过焊接连接原基础钢筋,并连结浇注混凝土承台与基础为一体,桩直接将上部结构的荷载传递到坚硬的土层.

出现不均匀沉降的己建建筑物,毫无疑问,加固无论运用灌浆加固还是静力压桩,都会造成工程的损失,所以要想办法降低损失的限度到最低.

3分析沉降的原因

选取某厂房进行案例分析.

3.1地质因素

根据钻探可知,厂房在一条山坡冲沟的边麓地段建造,有水位埋深大概0.3m丰富的地下水,不均匀分布的,淤泥（含腐木）等软土,层厚从南向北递增,这也是厂房均匀沉降的客观原因.

3.2结构因素

采用了两种不同的基础型式的同一栋厂房,南段的地质条件较好,以人工挖孔桩为基础,坚硬状的残积土层里支承着桩端；北段地质条件非常差,以条形为基础的仅1m的砂垫层,没有进行压密处理.检测设桩长10m,进入了坚硬状土层,通过测算可知其桩基础的最终下沉量只有1.4mm,推算采用条形基础下砂垫层处理的基础的沉降量仍有2m,条形基础的刚度没有起到变形（沉降）的调节作用,所以导致了厂房不均匀沉降,对厂房的安全使用产生影响,因此要尽快进行处理.

3.3加固方案

为了使厂房的安全使用得到保证,处理该建筑物最好将加固上部结构与地基处理相结合.首先进行地基处理,使地基的继续沉降得到控制,然后再对上部结构进行加固.从钻探和变形测量资料可知,加固厂房的地基可采用压力灌浆补强和静力压桩等方法,但业主要求不能影响正常生产,同时受限于施工场地的工程地质条件,决定采用压力灌浆加固法.

本次采取压力灌浆加固法进行加固的目标是通过浆体的渗压对软土地基的承载力和压缩（变形）模量进行改善,使地基的沉降量减少,符合厂房使用的要求.

（1）其作用机理是：通过液压运用双液管将水泥和化学浆注入土中,使之快速凝固,与此同时,进行割裂、扩散挤压和充填软土.伴随一定的物理化学作用既可以促进浆体形成脉状充填软土；又可以使软土产生压缩和脱水固结,从而达到加固的目的.（2）工艺流程（如图1）.

（3）布置灌浆孔,根据每根柱位的四周布进行布置孔距为1.5～1.9m不等的4个孔,以4～10.5m为加固深度,使深孔底部与残积土层接触.采用低压、慢灌、多量工艺进行注浆,从而注入更多的浆体.在软土较厚的孔段重复注浆使注浆效果增强.一般在第一次注浆中,由于一定的浆压作用会形成一部不规则的帷幕.对灌浆孔进行冲洗进行二次注浆,使浆液充填充分而有效.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.

（4）根据观测可知经化学灌浆处理后缓解了柱基的沉降,但后期的基础下沉没有最终得到稳定要采取进一步措施进行加固.

3.4基于上述分析的原因,本次必须采取一步到位,行之有效的加固方案.最终采用加固技术为“静力桩托换”

（1）采用一套液（油）压设备,预制桩分节（2～3m一节）通过建筑物的承重柱重力的反作用分节压入土中,节与节用预埋角铁焊接.液压控制压桩,控制压桩荷载在45～55MPa.当桩压达到预定深度及达到设计贯入度之压力时,保持压桩荷载在50MPa,每隔5min进行一次冲击,共三次,下沉量不大于3mm,并且要稳定1h,记录好,最终允许下沉量不大于1mm.完成桩压后,连接原基础承台,桩直接将上部结构的荷载传递到坚硬的土层.

（2）施工工序是将压桩基坑开挖在设计桩位处,用压桩机利用安装在柱上的反力钢夹提供反力进行压桩,等每个承台的静压桩都压完报,将预制桩连结原承台于一体,结构荷载由预制桩承担.施工用水准仪进行观测,将柱的升降量为±1mm.施工场地有丰富的地下水,要用抽水泵抽水,当水准仪监测桩的沉降速度加快（0.50nun/h）,立即停止抽水前要对柱进行卸荷处理,防止桩基础产生附加沉降使厂房安全得到保证.

（3）施工效果监控加固效果与厂房的安全相关,通过对加固效果进行监测,在施工期间被加固的柱位沉降值累计不大于10mm,竣工后的沉降量不大于2mm/月,达到质量指标要求,加固质量良好.

4结论

目前普遍认为压力灌浆加固法投资节约,是一种快速而又有效的方法.而静压桩加固法投资相对会比较大而且工期长,但这种地基基础加固方法却非常可靠.相对本工程的条形基础,由于宽度受到限制,上部荷载的作用由条基承受,附加应力发生在土层上,而天然土层的条基外的土层没有外加荷载的作用,所以是小应力区.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、经济合理四个方面作综合分析,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.