既有建筑物加固方法探討

盧俊生

陜西建森實(shí)業(yè)有限公司

一、既有建筑物需要進(jìn)行改造的原因

    建筑物需要進(jìn)行改造的原因主要有：①我國(guó)建國(guó)初期建造的大量建筑，已接近或超過(guò)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期，需要根據(jù)建筑現(xiàn)狀逐步進(jìn)行加固改造，以延長(zhǎng)其使用年限。②我國(guó)建國(guó)初期建造的大多數(shù)公共建筑的承重體系為砌體結(jié)構(gòu)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，需將沿街底樓改為商鋪，改變建筑物的使用功能。③由于建筑物基礎(chǔ)不均勻沉降等原因，造成建筑物發(fā)生傾斜而進(jìn)行糾偏。④由于建筑物使用功能的要求，對(duì)建筑物進(jìn)行增層改造。⑤對(duì)建筑物進(jìn)行整體移位。⑥對(duì)歷史建筑物進(jìn)行保護(hù)性的改造加固。根據(jù)我國(guó)的情況，需要進(jìn)行加固改造的既有建筑，從建造年代來(lái)看，除少數(shù)古建筑和建國(guó)前建造的建筑外，絕大多數(shù)是建國(guó)以來(lái)建造的建筑，其中又以建國(guó)初期至20世紀(jì)70年代末建造的建筑占主體，改革開(kāi)放以來(lái)建造的建筑，雖然建造時(shí)間不長(zhǎng)，但也有一部分需要進(jìn)行加固改造。進(jìn)行改造的建筑不但有工業(yè)建筑和構(gòu)筑物，也有公共建筑和大量住宅建筑。

二、既有建筑物的加固原則

    既有建筑物在加固時(shí)宜盡可能考慮周詳，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、土質(zhì)情況選擇合理的加固方案，在確定是否加固及何種加固方案時(shí)應(yīng)考慮下列原則：

    1.挖掘地基潛力

    當(dāng)現(xiàn)有建筑地基基礎(chǔ)狀態(tài)良好、地質(zhì)條件較好時(shí)，應(yīng)盡量發(fā)揮地基與基礎(chǔ)的潛力。如考慮建筑物對(duì)地基的長(zhǎng)期壓密使原地基的承載力提高；考慮地基承載力的深寬修正。

    2.確實(shí)計(jì)算地基荷載

    現(xiàn)有建筑在進(jìn)行加固時(shí)，原設(shè)計(jì)資料、計(jì)算書等未必齊全、地基的承載力也不一定用足，上部結(jié)構(gòu)的加固或改建與擴(kuò)建均使地基上的荷載變更，通常均會(huì)增加。如果增加后超出地基容許承載力的5％～10％左右，則一般不考慮地基基礎(chǔ)的加固，而考慮調(diào)整或加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的剛度來(lái)解決。

    3.盡量采用改善結(jié)構(gòu)整體剛度的措施

    如加強(qiáng)墻體剛度，加強(qiáng)縱橫墻的連接等，可使結(jié)構(gòu)的空間工作能力加強(qiáng)，從而有助于減輕不均勻沉降或減少絕對(duì)沉降，因在地基與基礎(chǔ)的計(jì)算理論中未考慮上部結(jié)構(gòu)空間工作的影響。

    4.盡量采取簡(jiǎn)易的結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施

    如在基礎(chǔ)抗滑能力不足時(shí)增設(shè)基礎(chǔ)下的防滑趾；在基礎(chǔ)旁邊設(shè)置堅(jiān)固的剛性地坪；在與相鄰基礎(chǔ)間設(shè)置地基梁將水平剪力分擔(dān)到相鄰基礎(chǔ)上等。

三、既有建筑物基礎(chǔ)加固方法

    目前對(duì)既有建筑物進(jìn)行基礎(chǔ)加固的方法很多，主要有：

    1.注漿加固基礎(chǔ)法

    先在基礎(chǔ)裂縫處鉆孔，對(duì)單獨(dú)基礎(chǔ)每邊不少于2孔，對(duì)條形基礎(chǔ)可沿基礎(chǔ)縱向每1.5～2.0m布置鉆孔，并不少于2排。注漿管直徑約25mm，與水平面的傾角不小于30度，以利流動(dòng)。鉆孔直徑約28mm并較注漿管大2～3mm。孔距0.5～1.0m，注漿壓力可取0.1～0.3MPa，影響半徑約0.3～0.6m。一般壓力越大，注漿的有效半徑越大。

    2.坑式托換法。

    先在室外貼近基礎(chǔ)處分批、分段間隔開(kāi)挖長(zhǎng)約1.2m，寬0.9m，深度比已有基礎(chǔ)底面深1.5m的施工豎坑，供工人及運(yùn)土，豎坑壁必要時(shí)應(yīng)加支護(hù)。在豎坑中間已有基礎(chǔ)底面下橫向開(kāi)挖基坑，基坑深度達(dá)到設(shè)計(jì)深度，寬度一般與原基礎(chǔ)相同。然后澆混凝土并在距原基底8cm處停止?jié)沧ⅲ�養(yǎng)護(hù)一天，再用有速凝劑與膨脹劑的早強(qiáng)干水泥漿填入空隙并搗實(shí)。

    3.坑式靜壓樁托換法

    適用條件：淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土與人工填土等觸探比貫入阻力小于8MPa，且地下水位低于預(yù)期坑底的場(chǎng)合。該方法的施工工藝：⑴在墻基或柱基側(cè)面向下挖面積為1.2m×0.9m的導(dǎo)坑，深于1.5m并支護(hù)；橫向挖向基底，挖成面積0.8×0.5m的基坑。坑位應(yīng)避開(kāi)門窗下基礎(chǔ)薄弱部位。⑵壓樁時(shí)先在基坑內(nèi)放入第一節(jié)樁，在樁頂上安裝千斤頂及測(cè)力器后壓樁。每壓入一節(jié)樁后再接上另一節(jié)，并進(jìn)行接頭的連接。當(dāng)原基礎(chǔ)的承載力不足以充當(dāng)千斤頂?shù)姆戳�架時(shí)，應(yīng)加設(shè)鋼梁或鋼筋混凝土梁，以確保施工安全。⑶經(jīng)交替頂進(jìn)與接長(zhǎng)后，直至到達(dá)設(shè)計(jì)深度。倘承載力未到達(dá)1.5倍樁的工作荷載，尚應(yīng)繼續(xù)壓入。⑷施工中隨時(shí)校正樁的垂直度，記錄壓樁力與相應(yīng)沉降。⑸到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，拆除千斤頂。

    4.樹(shù)根樁法

    樹(shù)根樁法的施工工藝為：成孔——清孔——放鋼筋(籠)——填料——注漿——撥管——填充碎石并補(bǔ)漿。其中：成孔時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)樁徑、傾斜角度鉆孔，用泥漿或套管護(hù)壁；樁內(nèi)鋼筋根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用鋼筋籠或鋼筋，如為鋼筋籠時(shí)，宜整根吊放，并綁上注漿管，如為鋼筋時(shí)，可直接和注漿管一起放入；可先填入粗骨料后注漿，也可直接灌入細(xì)石混凝土或水泥砂漿。注漿時(shí)漿液應(yīng)自孔底往上注，注漿材料一般采用水泥漿，可采用一次注漿或二次注漿。采用一次注漿時(shí)最大壓力不應(yīng)低于1.5MPa，采用三次注漿時(shí)第二次應(yīng)在首次注的漿液初凝后方可進(jìn)行，第二次注漿壓力宜為2～4MPa；注漿時(shí)應(yīng)采用間隔或間歇施工，或摻加速凝劑，以防止出現(xiàn)相鄰樁冒漿和串孔現(xiàn)象，同時(shí)保證樁不縮徑；拔管后應(yīng)立即在樁頂填充碎石，并在1～2m范圍內(nèi)補(bǔ)充注漿。

    5.灌注樁托換

    該方法適用條件：當(dāng)用潛水鉆孔并用泥漿護(hù)壁時(shí)適用于粘性土、粉土、淤泥、砂土、強(qiáng)風(fēng)化巖等情況；當(dāng)用洛陽(yáng)鏟、螺旋鉆或人工挖孔等，適用于地下水位以上的粘性土、粉土、填土、中密以上的砂等情況。灌注樁的主要優(yōu)點(diǎn)為費(fèi)用常較預(yù)制樁為低。灌注樁需要用鋼筋牢固的方式錨入原基礎(chǔ)。

    6.抱柱靜壓樁法

    一般而言，樁式托換法指的是用剛度較大的鋼筋混凝土樁作為基礎(chǔ)來(lái)托換既有建筑物，但也有將半剛性樁、柔性樁加固歸到樁式托換法一類的。在施工中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：⑴由于杠梁受頂托力的位置往往不在梁的中部，杠梁為偏心受力，故近樁側(cè)的柱腳荷載能否滿足頂托要求應(yīng)通過(guò)計(jì)算確定；⑵杠梁端部對(duì)柱的夾持是保證頂升成敗的關(guān)鍵，故應(yīng)采取可靠的措施以保證足夠的夾持力；⑶一般杠梁采用工字鋼，其截面尺寸應(yīng)以本工程所受最大彎矩確定;在壓樁完成后需進(jìn)行樁的轉(zhuǎn)換受力工作，一般通過(guò)對(duì)原承包進(jìn)行整體放大或局部放大完成。新承臺(tái)應(yīng)放大至舊承臺(tái)外200mm以上：鋼筋配置應(yīng)滿足承臺(tái)的偏心受荷要求;鋼筋籠應(yīng)錨入原承臺(tái)內(nèi)一定深度，其長(zhǎng)度由承臺(tái)連接處所受彎矩和錨筋的抗拔力確定。

    7.錨桿靜壓樁托換法

    錨桿靜壓樁托換不需要在基礎(chǔ)下挖坑，只在基礎(chǔ)上打孔設(shè)上錨桿，作為千斤頂?shù)姆戳�架，另在基礎(chǔ)上打樁孔，通過(guò)樁孔向地基中壓樁、其優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，無(wú)噪聲；無(wú)需高的凈空。適用條件：泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土與人工填土等觸探比貫入阻力小于8MPa且地下水位低于預(yù)期坑底的場(chǎng)合。施工工藝：⑴現(xiàn)在原基礎(chǔ)頂面標(biāo)出壓樁孔與錨桿孔位置，人工或電鉆成孔。壓樁孔易下大上小，以利基礎(chǔ)承受樁的沖切；⑵向錨桿孔中插入錨桿，與基礎(chǔ)錨固，安裝錨桿靜壓反力架；⑶向壓樁孔中插入第一節(jié)樁，放上千斤頂，用千斤頂將樁壓入土中。再壓第二節(jié)樁，如此連續(xù)作業(yè)；⑷樁身可用鋼管或200m×200mm，300mm×300mm的C30鋼筋混凝土樁，每節(jié)樁長(zhǎng)由現(xiàn)場(chǎng)容許的施工凈空高度確定，接頭方法要求焊接；⑸當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的深度與壓樁力（設(shè)計(jì)荷載的1.5倍），拆去千斤頂與反力架；⑹將樁頭截短，鑿毛。對(duì)壓樁孔也鑿毛和清除孔內(nèi)雜物，澆注C30微膨脹早強(qiáng)混凝土將其封死；⑺必要時(shí)可在原基礎(chǔ)上增設(shè)基礎(chǔ)梁；

參考文獻(xiàn)：

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2、李國(guó)勝.建筑結(jié)構(gòu)裂縫及加層加固疑難問(wèn)題的處理.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006

(本文來(lái)源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)