王冬英 古偉斌 藺青濤，3 薛 煒，3

（1.廣東交通職業(yè)技術(shù)學院，廣東 廣州 510000；2.中科院廣州化灌工程有限公司，廣東 廣州 510000；3.廣東省化學灌漿工程技術(shù)研究開發(fā)中心，廣東 廣州 510000）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟和建筑工程技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的建筑工程設(shè)計標準不斷提高，一部分老建筑隨著使用年限的提高，不均勻沉降問題愈發(fā)嚴重，需要進行地基基礎(chǔ)加固處理[1]。對既有建筑物進行加固處理時應全面分析論證方案的經(jīng)濟性、可行性等，結(jié)合實際工程經(jīng)驗與工程地質(zhì)條件進行選擇[2]。采用錨桿靜壓樁聯(lián)合注漿復合加固既有建筑，能夠融合2種加固方法的優(yōu)勢。

1 工程實例

1.1 工程概況

廣州市增城區(qū)某小學教學綜合樓，地上5層，無地下室，高度23米，基礎(chǔ)為天然地基上的柱下獨立基礎(chǔ)，持力層為（3-1）全風化花崗巖，設(shè)計要求的地基承載力特征值為350 kPa。在地基承載力檢測過程中，發(fā)現(xiàn)JC13承臺的地基承載力檢測僅為232 kPa，不滿足設(shè)計要求，因資料的交接等原因未經(jīng)處理就修建了上部承臺以及整體結(jié)構(gòu)，目前結(jié)構(gòu)已經(jīng)封頂，在竣工驗收資料收集階段發(fā)現(xiàn)地基檢測有一承臺沒有達到設(shè)計要求，工程無法竣工驗收?，F(xiàn)需對已經(jīng)建好的JC13承臺進行地基加固補強以滿足設(shè)計要求。

1.2 加固設(shè)計

1.2.1 加固方法選擇

擬采用錨桿靜壓樁工藝與注漿工藝二者相結(jié)合的方法形成對既有建筑物基礎(chǔ)加固的復合工藝，同時發(fā)揮2種工藝各自的優(yōu)點，對既有建筑物特別是瞬間沉降速率增大或建筑物出現(xiàn)險情需立即止沉、止傾的地基基礎(chǔ)進行加固，可達到事半功倍的效果[3]。

1.2.2 加固思路

結(jié)合工程地質(zhì)條件和現(xiàn)場實際情況，采用注漿聯(lián)合錨桿靜壓樁技術(shù)加固思路如下：先采用錨桿靜壓樁技術(shù)進行止沉，將上部結(jié)構(gòu)傳遞下來的力經(jīng)由鋼管樁摩擦力和端承力傳遞到地基深處，然后再采用注漿法對淺層地基土進行加固[4]。

由于該工程JC13承臺設(shè)計長7 m，寬4 m，厚1.4 m，為雙柱聯(lián)合鋼筋混凝土擴展基礎(chǔ)。為了保證地基的承載力達到設(shè)計要求，對JC13承臺地基進行加固，采用鋼管樁+地基土層注漿法，利用承臺開孔壓樁及鋼管樁樁身的花管進行分層分段原位注漿，使新加鋼管樁與原地基承臺共同受力。同時，為了承臺能夠有足夠的抗剪、抗沖切承載力，再在鋼管樁上部的原承臺上加厚250 mm的新增鋼筋混凝土板，將其作為安全儲備。

1.2.3 地質(zhì)條件

JC13承臺緊鄰地質(zhì)鉆孔ZK53，地層自上而下依次劃分為<2-3>黏性土（層厚3.4 m），<3-1>全風化花崗巖（層厚16.4 m），<3-2>強風化花崗巖（層厚5.9 m），<3-3>中風化花崗巖（層厚1.9m），<3-4>微風化花崗巖（層厚2.2 m）。JC13承臺面位于<3-1>全風化花崗巖中。

1.2.4 加固設(shè)計

承臺地基加固設(shè)計采用錨桿靜壓鋼管樁+地基土層注漿+承臺頂疊合板方法，詳細施工參數(shù)如圖1所示。

圖1 錨桿靜壓樁結(jié)構(gòu)圖

1.2.4.1 鋼管樁設(shè)計

在原有承臺上開孔，開孔直徑Ф150mm，采用錨桿靜壓施工。鋼管采用Ф127×10mm（Q235B）。壓樁采用樁長和單樁豎向承載力雙控的方法，單樁豎向承載能力特征值為370kN，樁長不小于10m，最大壓樁力為2倍單樁豎向承載力特征值。在最大壓樁力作用下持續(xù)時間5min，樁下沉小于0.2mm，即可終止壓樁。樁芯中灌注42.5R普通硅酸鹽水泥，注漿壓力為0.8MPa，再投放瓜米石。封樁及疊合板完成后利用預埋注漿管對原承臺底進行循環(huán)注漿，以使新加鋼管樁與原地基土共同受力。壓樁前承臺采用M28植筋，外露120mm，植入300mm，鉆孔不小于30mm，距離壓樁中心500mm，植筋作為壓樁錨桿，為壓樁提供壓樁力，并為封樁所用。結(jié)合現(xiàn)場實際結(jié)構(gòu)位置，共布置6根錨桿靜壓樁，樁距1.8m，排距1m。

1.2.4.2 承臺底及地基土層注漿設(shè)計

利用承臺開孔和鋼管樁樁身的花管進行分層分段原位注漿法，對地基土層由下至上進行分層分段注漿。1）在承臺開孔中的鋼管樁邊中預埋打入Ф25mm注漿管，入土層0.5 m。封樁及疊合板完成后利用其對原承臺底進行循環(huán)注漿。采用42.5R水泥注漿，水灰比宜為0.55～0.7，注漿壓力0.2MPa～0.5MPa。2）鋼管底部安裝樁靴并預留Ф4mm注漿孔，在鋼管樁身開鉆小孔，利用其對地層的土體進行分段注漿。鋼管樁開Ф4mm為注漿孔，孔距@1000按梅花型布置，采用42.5R水泥注漿，水灰比為0.55～0.6，注漿壓力0.5MPa～0.8MPa。3）承臺頂面新增250mm疊合板。疊合板與承臺面通過植筋連接，并與鋼管樁封樁混凝土同時澆筑，共同受力。疊合板長3200mm，寬800mm，厚度250mm，材料為C35微膨脹早強混凝土，P8抗?jié)B，鋼筋HRB400Ф20@150單層雙向布置。

1.2.5 鋼管樁計算及復核過程

JC13承臺為雙柱聯(lián)合鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，承臺上部加屋面層共計5層。2020年校方委托檢測單位對地基承載力進行檢測，檢測結(jié)果表明，JC13承臺下地基承載力檢測值為232kPa，該試驗點地基土承載力不符合設(shè)計地基承載力特征值350kPa的要求。經(jīng)實地測量，實際基礎(chǔ)與地面有效接觸面積為20.8m2，以下為根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》對鋼管樁加固的計算及復核的過程[5]。其中，上部荷載無實測值，按照柱承擔分層面積乘以均布荷載進行估算。

1.2.5.1 JC13承臺上部荷載計算

首層、二層的柱跨按11.5 m和10.5 m計算，所承擔的結(jié)構(gòu)面積估算為11.5×10.5=117.6m2。

三層、四層的柱跨分別按10.5 m和7.4 m計算，所承擔的結(jié)構(gòu)面積估算為10.5×7.4=7.7m2。

JC13承臺基礎(chǔ)頂面以上的結(jié)構(gòu)總面積估算，其中屋面層按三層、四層的所承擔的結(jié)構(gòu)面積估算為117.6×2-7.7×3=468.3m2。

JC13承臺基礎(chǔ)頂面以上的總結(jié)構(gòu)荷載（按均布荷載15kN/m2計算）為15×468.3=7025kN。

1.2.5.2 JC13承臺現(xiàn)狀地基提供的承載力計算

根據(jù)實際測量結(jié)果，JC13承臺基礎(chǔ)有效面積為4×2.6×2=20.8m2。

由于實際檢測到地基承載力為232 kPa，則有20.8×232=4826kN<7025kN，不滿足要求。

1.2.5.3 加固方案中鋼管樁提供的單樁承載力計算

JC-13基礎(chǔ)加固需要補充的作用力為7025-4826=2199kN。

按柱子兩側(cè)均勻布置6根微型鋼管樁計算，則每根微型鋼管樁單樁承載力特征值須為370 kN。如公式（1）所示，方案可行。

式中：W為6根柱承載力的計算值；Q為基礎(chǔ)加固所需要的作用力。

1.2.5.4 鋼管樁地層摩阻力檢驗

鋼管樁規(guī)格選擇Ф127×10mm鋼管混凝土樁（Q235B型），樁長不小于10 m，其中6 m為全風化花崗巖，4 m為強風化花崗巖，持力層為強風化花崗巖，設(shè)其單樁承載力為370 kN并對其計算，如公式（2）所示，滿足要求。

式中：Qu為單樁豎向極限承載力標準值；up為樁身周長，qsik為樁周極限側(cè)阻力；li為樁周第i層土的厚度；qpk樁端極限側(cè)阻力；Ap為樁端面積。

1.2.5.5 鋼管樁樁身強度檢驗

該檢驗如公式（3）所示，滿足要求。

式中：Q為樁身承載力；Ap為鋼管樁截面積，鋼管樁外徑127 mm，內(nèi)徑107 mm；fc為鋼材屈服應力；φc為經(jīng)驗系數(shù)，取0.7。

1.2.5.6 鋼管樁極限承載力

按245 kPa考慮，壓樁工況驗算如公式（4）所示，滿足要求。

1.3 施工工藝流程

根據(jù)設(shè)計計算內(nèi)容，將整個施工過程分2個階段進行。第一階段為錨桿靜壓樁的壓樁和承臺地基土體的注漿，其中鋼管樁中注漿加固宜采用雙控原則，即注漿量和穩(wěn)壓狀態(tài)下注漿壓力保持一定時間，方可完成注漿，需要由現(xiàn)場試驗確定。達到內(nèi)容包括施工工藝順序如圖2所示，待壓樁完成驗收后開始第二階段的施工，即封樁、疊合板和承臺底注漿的施工。此時承臺底注漿是將承臺底部由施工造成的脫空填滿，形成“基礎(chǔ)—樁—土”共同受力，第一階段注漿是為了提高樁端阻和側(cè)阻，此點須加以區(qū)分。第二階段施工工藝順序如圖3所示。

圖2 錨桿靜壓樁及其注漿施工順序

圖3 封樁及承臺底注漿施工順序

2 質(zhì)量檢驗

靜壓鋼管樁施工完畢后，選取典型樁進行單樁豎向抗壓靜載試驗，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)加固工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》，在各級荷載作用下兩樁沉降速率均達到相對收斂標準，如圖4所示。加載至最大試驗荷載740 kN時，兩樁樁頂總沉降量分別為0.80 mm、1.11 mm，Q-S曲線平緩，無明顯陡降段，如圖5所示，s-lgt曲線呈平行規(guī)則排列[6]。綜合分析，這2根靜壓鋼管樁的極限承載力均Qu≥740 kN，承載力特征值為Ra=370 kN。

圖4 典型樁加載沉降曲線

圖5 典型樁s-lgt曲線

3 結(jié)論

該文通過具體工程實例，采用在既有建筑物基礎(chǔ)承臺上開孔施作錨桿靜壓鋼管樁+地基土層注漿+上部疊合板協(xié)同受力的復合加固方法，方便快捷、加固效果理想，達到了預定目的，采用錨桿靜壓樁聯(lián)合注漿的復合加固法在既有建筑物地基基礎(chǔ)補強加固行之有效，可在同類工程中加以推廣，對類似工程具有借鑒意義。