已有建筑物地基基础加固原理和方法的探讨

刘龙虎

(长治市建筑工程总公司，山西长治 046000)

0 引言

随着经济的发展，根据生产生活的需要大量的已有建筑物进行加层、扩建或者由于地基不均匀沉降引起的上部结构开裂，导致建筑物地基基础承载力不足，严重影响了建筑物的正常使用。鉴于地基加固的重要性，我们详细探讨一下地基加固的基本原理，包括结构对基础的基本要求、地基需要加固的原因、基础的检测方法以及地基基础常见的加固方法。

1 基础在结构中的地位

俗话说:“万丈高楼平地起”，基础的作用至关重要。基础的作用主要是承受上部结构传递的荷载，安全可靠的基础才能保证上部结构的正常使用。结构的形式不同，用途不同，传递的荷载也不相同，基础形式也不同，也就是不同的结构应该选择与其结构相适应的基础。不论何种结构都要求地基与基础是稳定的、安全的。

各种建筑物完工后，受周围环境的影响，随着时间的推移，各种建筑材料会慢慢老化，还有一些结构的功能受人为因素的影响而发生改变，存在极大的安全隐患。已有建筑物地基和基础的维护、加固，是我们应该引起重视的问题。

已有建筑的地基与基础常常达不到重视，只有在发生地质灾害时、邻近建筑施工时或者已有建筑需要加层时才去关注。基础工程属于隐蔽工程，大多数基础处于地下，出现异常情况后不易发现，等上部结构有破坏时，我们会对基础进行研究分析，对基础进行加固和修补的造价是很高的。在实际设计过程中，我们尽量做到对地基基础有足够的可靠度，保证有足够的余度，同时还要控制施工质量，从而使地基基础在结构中举足轻重的作用得到发挥。

2 地基基础加固的原因

当地基基础发生质的变化时，会危及到结构的安全，也就是说地基基础不再满足使用要求了。在实际工程中我们需要做的工作就是要对地基基础进行挽救，认真做好修复和补强工作。地基需要加固的原因大致表现在如下几方面。

2.1 地基的下沉

建筑物沉降或沉降差超过有关规定，建筑物出现倾斜、裂缝，影响正常使用，甚至危及建筑物安全。

2.2 荷载的增加

在建筑物建成后，在一定的时间内，建筑物可能出现设计荷载的变更，如建筑物需要加层，或建筑物的用途等情况导致使用荷载的增加，原建筑物地基不经加固不能满足荷载增加对地基的要求。

2.3 材料的风化

建筑材料主要包括混凝土和钢筋，受外界条件的影响，混凝土会发生徐变，在基础的表面会产生裂缝，钢筋一接触空气会发生锈蚀，从而使基础的可靠度降低。

2.4 邻近工程的施工

地下工程、基坑工程等岩土工程施工对既有建筑物地基产生不良影响，可能危及已有建筑物安全;尤其是在已有建筑物附近开挖和打桩时，可能引起地基基础的侧向位移。

2.5 地震的损害

2008年的5·12汶川大地震过后，有相当一部分建筑物的基础受到损害。在强烈地震的作用下，地面产生开裂、下沉、滑坡或倾覆。

2.6 设计与施工的差异

有些设计是在没有地质报告或者参考邻近建筑的地质资料进行的，最终导致设计与现场不符。有时施工人员的个体差异也对地基基础产生极大的影响，工地上建筑材料的质量控制和施工中存在的误差，均可引起实际地基承载力的下降，如果设计没有考虑安全储备，最终该建筑物的地基基础就需要投入相当大的资金进行加固和补强工作，给经济上造成不必要的损失。

3 已有基础的检测

对已有建筑物进行加层或地基基础需要加固时，我们首先应对已有地基与基础做好检测工作。具体检测时除采取恰当的方法外，还应把握好检测的部位，常见的检测部位为:地基沉降严重的部位;上部结构开裂严重的部位对应的基础;另外还可以通过平时的日常检查和定期的专业检测及时发现问题。通过调查后查明原因，采取相应的措施。建筑物基础的修补可以分为恢复机能和提高机能为目的。

如果基础的承载力降低，会对上部结构产生影响，特别是不均匀下沉对结构的影响很大。在检测过程中应该收集原有地质勘测资料和相邻地区的地质资料，再根据现场的实际情况，做到对症处理。

4 常见的地基基础加固的方法

已有建筑物进行地基基础加固是一项很复杂的工作。确定加固方案时，既要考虑原有建筑物的设计、施工、地质条件、有无沉降、倾斜、裂缝等，还要综合上部结构的形式、周围环境条件作综合分析，在上述条件上得出合理的结论，才能对已有建筑物地基基础进行加固设计。

地基基础加固的方法也是多种多样的，常见的方法为直接加固法和间接加固法。直接加固法就是基础本身修复和补强。间接加固法就是对已有建筑物的地基进行加固或者采取别的措施来适应基础本身的变形，最终满足使用的要求。

在具体的工程中，我们要对各种加固方法进行认真的研究分析和比较，最终确定经济适用的加固方法。下面就近年来实际工程中常见的已有建筑地基基础的加固方法做简要介绍。

4.1 基础底面积增大法

地基承载力主要是考虑单位面积所受的力。也就是说在上部荷载相同的条件下，基础底面积越大结构需要的地基承载力越小。当已有建筑物的地基承载力不满足要求或基础底面积不满足使用要求时，就可以采取基础底面积增大法。将已有基础的长或宽加大，大大减小了作用在地基土上的接触压力，从而使结构的承载力和地基变形满足要求。基础是偏心受压时，采用不对称加宽方式;基础是轴心受压时，采用对称加宽方式。当独立基础、条形基础或筏板基础在不改变基础形式的条件下，用基础底面积增大法无法实现加固条件时，可以将原有独立基础修改为条形基础;将原有条形基础修改成筏板基础;将原有筏板形基础修改成箱形基础。最终实现增加基础底面积来减少需要的地基承载力，达到地基加固的目的。

4.2 锚杆静压桩

锚杆静压桩是一种适用于中小工业厂房和一般民用建筑的地基加固处理方法。此方法的优点是在不停产或不搬迁的情况下对建(构)筑物进行地基加固;在压桩施工过程中无噪声、无振动、侧向挤压少，作业空间小;使用设备简单、重量轻、移动方便，加固费用低，受力性好，加固效果可靠。锚杆静压桩的桩长可完全根据基础下老土起伏不平进行因地制宜的压桩施工。

锚杆静压桩的工作原理就是利用建筑物的自重，先在基础上开出压桩孔并埋设好抗拔锚杆。锚杆反力通过反力架和千斤顶，将桩逐段压入桩孔内，当压桩力达到1.5倍(桩的设计荷载)和桩长达到设计深度时，便可认为满足设计要求，然后将桩与基础迅速结合在一起。卸掉反力架和千斤顶后，该桩便能立即承受上部荷载，从而减少地基土上的压力，迅速阻止建(构)筑物的不均匀沉降，及时收到地基加固的效果。这是其他地基加固方法所无法做到的。

4.3 注浆加固法

注浆加固法又称为注入法，此方法主要是通过注入水泥浆液或化学浆液的措施，使土粒胶结，用以提高地基承载力，减少沉降、增加稳定性、防止渗漏。注浆加固法适用于提高地基土的强度和变形模量以及控制地层沉降等。广泛用于建筑物的基础加固和防止沉降中。

注浆加固法常见的施工方法包括钻杆注入法和滤管注入法。

对已有建筑物的地基进行注浆加固时，要同时对已有建筑和相邻建筑物进行裂缝、位移、倾斜和沉降监测，实际注浆时采用缩短浆液凝固时间和多孔间隔注浆等措施，从而减少对邻近建筑物的影响。

钻杆注入法是指注浆和钻孔均由同一钻杆来完成的注浆方式。当钻杆钻到需要的加固深度，将钻杆作为注浆管，从管底开始注浆，一边注浆一边提升，直至钻杆全部拔出为止。

此方法操作方便，可移动性好，施工场地的大小要求不高，工作效率高。缺点是注浆时，可能会发生浆液渗出，容易造成浪费。

滤管注入法是在注入范围内打入滤管或在套管内先行钻孔，在其中插入滤管，在管内外填入砂管与地基之间而产生的空隙用填充物封闭使浆液不能溢出。一般从上往下依次进行注浆。每注一段时，用水将管内的砂冲洗出来，再开始注浆，浆液由滤管通过各孔向土中注入。

此方法的优点是扰动土的影响小，不同的土质可采取不同的注入方法。注入剂接触面积大，滤孔很小，能达到渗透均匀的目的。缺点是拔掉滤管的难度大，不能达到回收利用。

注入法常用于旧有建筑物下地基的加固或者用作其基础的保护。

4.4 树根桩法

树根桩是用压浆方法成桩，桩径在100 mm～300 mm的小直径就地钻孔灌注桩，又称为钻孔喷灌微型桩、小桩或微型桩。树根桩可是单根的，也可是成排的，也可是垂直的，也可是倾斜的。当布置成三维结构的网状体系时，称为网状结构树根桩。

树根桩与其他地基处理方法比较，有如下优点:

1)施工引起的噪声和震动很小，适合于市区作业。

2)所需施工场地较小，在平面尺寸1.0 m×1.5 m和净空高度2.5 m即可施工。

3)采用压力注浆，使桩与土体结合紧密，桩土表面摩擦力较大，因而具有较高的承载力。

4)孔径小，对地基和基础土几乎不会产生任何应力，也不会干扰建筑物的正常使用。

除上述几种加固方法外还有许多加固方法，如坑式静压桩法、高压喷射注浆法、深层搅拌法等都能应用于旧有建筑地基的加固。

近年来，随着建筑工程的飞速发展，旧有建筑物加层或地基基础由于某种原因地基承载力不够，而又不需搬迁、拆迁。这就要求我们对大量的地基基础加固的方法去研究学习，根据实际地基基础加固情况，对各种地基加固技术加以推广应用，真正做到对症处理。

［1］GB 50007-2011，建筑地基基础设计规范［S］.

［2］JGJ 79-2002，J 220-2002，建筑地基处理技术规范［S］.

［3］王伯琴，靳汉波，张文良.工业建筑可靠度评定及改造加固［Z］.冶金工业部建筑研究总院，1989.

［4］JGJ 123-2000，既有建筑地基基础加固技术规范［S］.