村鎮(zhèn)建筑條形基礎(chǔ)加固技術(shù)

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目前我國已經(jīng)由大規(guī)模建設(shè)時期逐漸進(jìn)入到新建與改造加固并重的時期，大量建筑由于安全性、耐久性及抗災(zāi)能力的不足或由于改造加層，而需要對地基基礎(chǔ)進(jìn)行加固，許多專家學(xué)者對地基基礎(chǔ)加固技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，取得一些成果，提出了各種加固方式、方法，但這些加固技術(shù)由于費(fèi)用昂貴、施工機(jī)械設(shè)備復(fù)雜等原因難以適用于村鎮(zhèn)低矮房屋的地基基礎(chǔ)加固[。針對這種情況，提出采用石灰作為加固材料_5憫嗍[_q。在條形基礎(chǔ)兩側(cè)成樁的加固技術(shù)[7]，該加固技術(shù)不破壞原基礎(chǔ)，施工方便，費(fèi)用低廉，材料易得，適用于廣大農(nóng)村地區(qū)既有低矮房屋的地基基礎(chǔ)加固。本文主要通過室內(nèi)模型試驗(yàn)[8]，研究該加固技術(shù)加固后，對地基承載力的提高作用，為灰土樁條形基礎(chǔ)兩側(cè)加固地基提供設(shè)計及施工依據(jù)，促進(jìn)其在農(nóng)村地區(qū)的推廣和應(yīng)用。

一．既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)分析

本節(jié)主要對我國常用的既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)進(jìn)行介紹，并依據(jù)村鎮(zhèn)實(shí)際情況進(jìn)行了簡要分析，并適當(dāng)提出了簡化方法。

1基礎(chǔ)注漿加固補(bǔ)強(qiáng)法適用條件：砌體基礎(chǔ)由于地基不均勻沉降、凍脹或其他原因?qū)е碌牧芽p。漿體材料：水泥。施工要點(diǎn)：在原基礎(chǔ)裂縫處鉆孔。沿條形基礎(chǔ)縱向布置不少與2排的鉆孑L，分段施工間距為1．5至2．Om。注漿管的直徑選用25mm，鉆孔方向與水平面之間的夾角不小于30。，以有利于漿體的流動。鉆7LTL徑應(yīng)該比注漿管徑略大，約為28mm，注漿間距為Ol5～1．0m。注漿壓力選用0．1～0．3MPa，影響半徑0．6～1l2m。也可根據(jù)實(shí)際情況加大注漿壓力，影響半徑也將隨之增大。

2．加大基礎(chǔ)底面積加固法適用條件：加大基礎(chǔ)底面積加固技術(shù)適用于既有建筑物的地基承載力不足，不均勻沉降。變形過大或基礎(chǔ)面積尺寸不滿足設(shè)計要求，增層改造時的加固。加固材料：可采用混凝土套或鋼筋混凝土套加大基礎(chǔ)底面積。由于村鎮(zhèn)多為單層房屋，上部結(jié)構(gòu)荷載較小，可考慮用磚砌體或素混凝土套擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積，由此也可降''''I~N固費(fèi)用。施工要點(diǎn)：為保證新舊基礎(chǔ)連接牢固，灌注混凝土前應(yīng)將原基礎(chǔ)鑿毛，每隔一段距離設(shè)置錨固鋼筋。加寬部分地基上應(yīng)鋪設(shè)墊層，并與原基礎(chǔ)墊層的材料及厚度一致，以保證新舊基礎(chǔ)的變形協(xié)調(diào)。對條形基礎(chǔ)加寬應(yīng)采取分批、分段、間隔施工，每段間隔取為1．5_一2．0m。簡化方法：由于村鎮(zhèn)多為單層房屋，上部結(jié)構(gòu)荷載較小，由此可考慮用磚砌體或素混凝土套擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積，由此也可降低加固費(fèi)用。

3．坑式托換法適用條件：坑式托換法是指直接在被托換建筑物的基礎(chǔ)下挖坑，挖至新的設(shè)計持力層后澆筑混凝土托換的加固方法，適用于淺層地基土較好且地下水位較低的情況。托換材料：混凝土。施工要點(diǎn)：在原基礎(chǔ)下方分批、分段、間隔開挖，每段長1_2m左右，注意對坑壁進(jìn)行支護(hù)，開挖深度至設(shè)計持力層?？觾?nèi)澆筑混凝土，澆至距基底8Omm處停止，養(yǎng)護(hù)一天后在空隙處填充水泥砂漿，水泥砂漿內(nèi)摻入膨脹劑和速凝劑。

4．壓入樁加固法簡要原理：壓入樁加固原理是采用靜壓方式沉樁，由樁體支承受力，達(dá)到加固地基的目的。主要包括頂承式靜壓樁、自承式靜壓樁、錨桿式靜壓樁等。適用條件：壓入樁法適用于既有建筑由于建造于不良地基上或地基土承載力不足時對地基土的加固和建筑物糾傾。樁身材料：鋼筋混凝土或鋼材。施工要點(diǎn)：壓樁過程中要保持豎直，不能造成偏,D；tI壓，單根樁壓入時不宜中途停止，采取對稱施工，樁頂封孔應(yīng)采用膨脹混凝土。

5．灌注樁加固法簡要原理：灌注樁加固是指采用螺旋鉆、潛水鉆或人工挖孔等形式成孔，灌注素混凝土或鋼筋混凝土，在基礎(chǔ)下方直接托換或借助基礎(chǔ)托梁托換，達(dá)到提高地基承載力的I1的。適用條件：灌注樁加固法適用于在粘性土、粉土、淤泥、砂土、強(qiáng)風(fēng)化巖等情況下地基承載力不足或不均勻沉降過大而破壞的磚混或框架結(jié)構(gòu)房屋的地基加固。樁身材料：素混凝土或鋼筋混凝土施工要點(diǎn)：鉆機(jī)需平穩(wěn)，用鋼楔固定，鉆孔深度達(dá)到設(shè)計要求。及時清孔，鋼筋籠預(yù)先制成，鉆孔檢查合格后吊放鋼筋籠并快速澆筑混凝土，樁成達(dá)到齡期后，去除樁頂浮渣再與承臺連接牢固。

6．樹根樁加固法簡要原理：樹根樁加固顧名思義為以形狀如同樹根的網(wǎng)狀布置樁體加固地基土，樁體通常為直徑7cm～30cm的微型鉆孔灌注樁。適用條件：樹根樁法適用于各種地基土上既有建筑物的維修和加固，由于所需施工場地較小。施工方便，對原結(jié)構(gòu)損傷較小，因此對古建筑的修復(fù)尤為適用。主要材料：水泥漿、水泥砂漿、細(xì)石混凝土。施工要點(diǎn)：鉆機(jī)成孔，間隔施工，鋼筋籠應(yīng)整根吊放，注漿應(yīng)一次完成。簡化分析：該方法施工場地小，施工簡單，若有相應(yīng)的簡單方便的小型鉆孔機(jī)，可考慮應(yīng)用于農(nóng)村地區(qū)，由于村鎮(zhèn)房屋荷載較小，可將樁長適當(dāng)縮短，樁體的布置量適當(dāng)減少。

7．灰樁托換加固法簡要原理：灰樁托換法是指打穿基礎(chǔ)，在基礎(chǔ)下方成孑L后，填入石灰材料并夯實(shí)成樁，托換并通過成孔擠密、石灰吸水膨脹、形成強(qiáng)度較高的樁體等加固地基土，達(dá)到提高地基承載力的目的。適用條件：灰樁托換法適用于粉質(zhì)粘土、粉土、淤泥質(zhì)土、飽和黃土、填土等多種地基條件下的土體加固。樁身材料：按石灰中摻合料的不同可區(qū)分為純石灰樁、雙灰樁(石灰和粉煤灰拌合)、灰土樁(石灰和土拌合)、灰砂樁或灰砂土樁(石灰和細(xì)砂拌合)，其中純生石灰樁和雙灰樁也統(tǒng)稱石灰樁。施工要點(diǎn)：可采用洛陽鏟成孔或打管法成孔，間隔跳打施工，成孔后按照單樁設(shè)計灌灰量分段填入樁體材料并分段夯實(shí)，以保證樁體強(qiáng)度，石灰樁應(yīng)用粘性土進(jìn)行封頂，成樁后防止地基再次浸水。簡化分析：由于石灰是一種廉價易得的建筑材料，且成樁不需要大型機(jī)械設(shè)備及施工場地，因此村鎮(zhèn)建筑地基基礎(chǔ)的加固考慮采用這種加固方法，并進(jìn)行一定的簡化。首先將基礎(chǔ)下方的托換改為在基礎(chǔ)周邊成樁，從而可以方便施工，不用破壞原基礎(chǔ)，其次。根據(jù)村鎮(zhèn)房屋的實(shí)際情況考慮縮短樁長采用石灰或灰土短樁，減少材料用量從而降低加固費(fèi)用。本論文將主要研究雙灰樁和灰土樁條形基礎(chǔ)兩側(cè)加固地基基礎(chǔ)的加固方法。并通過模型試驗(yàn)研究分析其加固機(jī)理和加固效果。為該種方法的推廣應(yīng)用提供理論、設(shè)計和施工依據(jù)。

二．基礎(chǔ)周邊豎向加筋加固地基的研究現(xiàn)狀

在既有建筑地基基礎(chǔ)加固時，若采取在基礎(chǔ)下方加固土體，一般需要破壞原基礎(chǔ)或開挖基礎(chǔ)下方土體，所需機(jī)械設(shè)備較多且工程量大，費(fèi)用較高。本文針對村鎮(zhèn)的實(shí)際情況。提出在條形基礎(chǔ)兩側(cè)設(shè)置樁體加固地基的加固方法，可以大大降低工程量。而且不需要大量的機(jī)械設(shè)備，樁體材料廉價易得，綜合加固費(fèi)用較低。能夠被村鎮(zhèn)居民所接受。1978年，BassetandLasts首先開展了基礎(chǔ)周邊豎向加固的可能，認(rèn)為有一定的加固效果，但還需進(jìn)一步的研究。1986年，VermaandChar通過試驗(yàn)研究，對條形基礎(chǔ)兩側(cè)豎向加固地基進(jìn)行了分析，認(rèn)為這種加固技術(shù)有很好的實(shí)用性。1990年，Jhaet．a(chǎn)1．針對現(xiàn)有的需加固的危險建筑地基基礎(chǔ)，進(jìn)行了基礎(chǔ)周邊豎向加筋的二維模型試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為達(dá)到了既定的加固效果。1992年，B．P．Verm＆J．N．Jha也進(jìn)行了基礎(chǔ)周邊加筋加固地基的室內(nèi)模型試驗(yàn)研究，其加固材料為鐵絲，試驗(yàn)結(jié)果得到了加筋體范圍和間距的改變對地基承載力的影響規(guī)律。M．Shimizu＆T．Inui在圓形模型地基基礎(chǔ)周圍套放一個用紙板或報紙做成的筒，研究筒高和筒壁邊長對地基承載力的影響，其試驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為在基礎(chǔ)周邊豎向加筋加固對提高地基承載力有很好的效果。2002年，JeanSalenconJeanSa—lencon(2002)在圓形基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)周圍套放一個剛度無限大的擋墻，研究了其對地基承載力的影響，并提出了承載力計算方法。其加固原理為：由于剛性擋墻的側(cè)限作用，限制了基礎(chǔ)下土體的側(cè)向位移，阻止了地基滑動破壞面穿過擋墻，使荷載對地基的影響范圍變小，影響深度減小到淺層，推遲了基礎(chǔ)的破壞。雖然條形基礎(chǔ)兩側(cè)加固地基基礎(chǔ)工程量小、費(fèi)用低廉，并逐漸應(yīng)用于一些實(shí)際工程，但這些工程多依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，缺少理論、設(shè)計和施工依據(jù)，因此，基于既有村鎮(zhèn)建筑地基基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理的基本要求施工簡便、費(fèi)用低廉提出的條形基礎(chǔ)兩側(cè)設(shè)置灰土樁加固地基的加固方法，還需通過大量試驗(yàn)研究，分析其加固機(jī)理、加固效果和加固后地基基礎(chǔ)的工作性狀，為進(jìn)一步研究提供數(shù)據(jù)，為該方法的的設(shè)計和施工提供依據(jù)，促進(jìn)該加固技術(shù)在農(nóng)村地區(qū)的推廣和應(yīng)用。

三．灰土樁條形基礎(chǔ)兩側(cè)加固地基室內(nèi)模型試驗(yàn)研究

該試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷鼗敛捎梅圪|(zhì)粘土；灰土樁的樁體材料為熟石灰和粉煤灰，樁體土料使用已經(jīng)篩選好的地基土，灰土配合時按設(shè)計要求使用3：7(體積比)采用現(xiàn)場拌合，保證拌和后灰土的含水率接近最佳含水率。室內(nèi)模型試驗(yàn)分為兩組：試驗(yàn)一：未加固的地基土模型。分級加載至地基土體破壞。試驗(yàn)二：地基土模型與試驗(yàn)一情況相同，在條形基礎(chǔ)兩側(cè)設(shè)置灰土樁后(樁間距為5倍樁徑單排樁)，分級加載至地基土體破壞。試驗(yàn)結(jié)果表明，在基礎(chǔ)兩側(cè)灰土樁加固地基起到了一定的加固效果，提高了地基土的承載力，第二組試驗(yàn)(樁間距為5倍樁徑單排樁)極限荷載和地基承載力特征值均為第一組試驗(yàn)(未加固地基)的145倍；同時，在相同級別荷載作用下，第二組(樁間距為5倍樁徑單排樁)沉降量明顯低于第一組試驗(yàn)(未加固地基土試驗(yàn))，減少了40％?？梢娪捎谀Ｐ蜆扼w的加固減小了地基土體在相同荷載下的沉降。四．室內(nèi)模型試驗(yàn)結(jié)論經(jīng)分析認(rèn)為，這主要是由于灰土樁成樁后有一定的吸水、膨脹、升溫作用，樁與樁間土共同承擔(dān)荷載，雖然由于是模型試驗(yàn)使得這種效果降低，但與未加固實(shí)驗(yàn)相比，對提高地基承載力，減少基礎(chǔ)沉降量仍有一定作用。