第十章既有建构筑物地基加固与基础托换技术.docx

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第十章既有建构筑物地基加固与基础托换技术

第十章既有建（构）筑物地基加固与基础托换技术

10.1概述

既有建（构）筑物地基加固与基础托换主要从三方面考虑：

一是通过将原基础加宽，减小作用在地基土上的接触压力。

虽然地基土强度和压缩性没有改变，但单位面积上荷载减小，地基土中附加应力水平减小，可使原地基满足建筑物对地基承载力和变形的要求。

或者通过基础加深，虽未改变作用在地基土上的接触应力，但由于基础埋深加大，一者使基础置入较深的好土层，再者加大埋深，地基承载力通过深度修正也有所增加。

二是通过地基处理改良地基土体或改良部分地基土体，提高地基土体抗剪强度、改善压缩性，以满足建筑物对地基承载力和变形的要求，常用如高压喷射注浆、压力注浆以及化学加固等技术。

三是在地基中设置墩基础或桩基础等竖向增强体，通过复合地基作用来满足建筑物对地基承载力和变形的要求，常用锚杆静压桩、树根桩或高压旋喷注浆等加固技术。

有时可将上述几种技术综合应用。

【例题10-1】既有建（构）筑物地基加固与基础托换主要从以下几个方面来考虑:

（A）基础加宽、加深（B）地基加固（C）桩式托换（D）综合加固

【正确答案】ABCD

【解】既有建（构）筑物地基加固与基础托换主要从三方面考虑：

一是通过将原基础加宽，减小作用在地基土上的接触压力。

或者通过基础加深，使基础置入较深的好土层。

二是通过地基处理改良地基土体或改良部分地基土体。

三是在地基中设置墩基础或桩基础等竖向增强体。

有时可将上述几种技术综合应用。

【例题10-2】基础加宽的主要目的是：

（A）增加基础刚度（B）减小基底应力（C）提高地基土强度（D）改善地基土压缩性

【正确答案】B

【解】通过将原基础加宽，减小作用在地基土上的接触压力。

虽然地基土强度和压缩性没有改变，但单位面积上荷载减小，地基土中附加应力水平减小，可使原地基满足建筑物对地基承载力和变形的要求。

【例题10-3】桩式托换技术主要包含以下几种类型:

（A）锚杆静压桩（B）旋喷桩（C）水泥土搅拌桩（D）树根桩（E）碎石桩

【正确答案】ABD

【解】桩式托换技术是通过在原基础下设置桩，使新设置的桩承担或桩与地基共同承担上部荷载，达到提高承载力，减小沉降的目的。

根据实际施工条件，有的桩是不具备施工条件的，如水泥土搅拌桩、碎石桩、预制桩、CFG桩等。

工程实践中常用的有锚杆静压桩、旋喷桩和树根桩等。

【例题10-4】在既有建（构）筑物地基加固与基础托换中常用的地基加固技术主要有以下几种类型:

（A）灌浆法（B）排水固结法（C）水泥土搅拌法（D）高压喷射注浆法（E）碎（砂）石桩法

【正确答案】AD

【解】地基加固技术是通过地基处理改良原地基土体，或地基中部分土体，达到提高承载力、减小沉降的目的。

但并不是所有地基加固技术均可用于既有建（构）筑物地基加固与基础托换中，根据实际施工条件和工程实践经验，常用的方法主要有灌浆法和高压喷射注浆法。

10.2基础加宽、加深技术

有许多既有建筑物或改建增层工程，常因基础底面积不足而使地基承载力或变形不满足规范要求，从而导致既有建筑物开裂或倾斜；或由于基础材料老化、浸水、地震或施工质量等因素的影响，原有地基基础已显然不再适应，一般常用基础加宽托换，以增大基础支承面积、加强基础刚度、或增大基础的埋置深度等。

通常采用混凝土套或钢筋混凝土套加固。

当采用混凝土套或钢筋混凝土套时，应注意以下几点施工要求：

1）基础加大后刚性基础应满足混凝土刚性角要求，柔性基础应满足抗弯要求；

2）为使新旧基础牢固联结，在灌注混凝土前应将原基础凿毛并刷洗干净，再涂一层高标号水泥砂浆，沿基础高度每隔一定距离应设置锚固钢筋；也可在墙脚或圈梁钻孔穿钢筋，再用环氧树脂填满，穿孔钢筋须与加固筋焊牢；

3）对加套的混凝土或钢筋混凝土的加宽部分，其地基上应铺设的垫料及其厚度，应与原基础垫层的材料及厚度相同，使加套后的基础与原基础的基底标高和应力扩散条件相同和变形协调；

4）对条形基础应按长度1.5～2.0m划分成许多单独区段，分别进行分批、分段、间隔施工，决不能在基础全长挖成连续的坑槽和使全长上地基土暴露过久，以免导致地基土浸泡软化，使基础随之产生很大的不均匀沉降。

5）当原基础承受中心荷载时，可采用双面加宽；当原基础承受偏心荷载，或受相邻建筑基础条件限制，或为沉降缝处的基础，或为了不影响室内正常使用时，可在单面加宽原基础；亦可将柔性基础改为刚性基础；也可将条形基础扩大成片筏基础。

如经验算原地基承载力和变形不能满足规范要求时，除了可采用基础加宽的托换方法外，尚可将基础落深在较好的新持力层上的坑式托换加固方法，也称为墩式托换。

坑式托换基础施工步骤：

1）在贴近被托换的基础侧面，由人工开挖一个长×宽为1.2m×0.9m的竖向导坑，并挖到比原有基础底面下再深1.5m处；

2）再将导坑横向扩展到直接的基础下面，并继续在基础下面开挖到所要求的持力层标高；

3）采用现浇混凝土浇筑已被开挖出来的基础下的挖坑体积形成墩子。

但在离原有基础底面8cm处停止浇注，养护一天后，再将1:

1干硬性水泥砂浆放进8cm的空隙内，充分捣实成填充层；

4）用同样步骤，再分段分批的挖坑和修筑墩子，直至全部托换基础的工作完成为止。

【例题10-5】原筏板基础面积为16m×30m，基底接触压力为200kPa,若四周各加宽1.0m，则基础加宽后基底接触压力减小为多少?

（A）150kPa（B）167kPa（C）183kPa（D）200kPa

【正确答案】B

【解】上部荷载为16×30×200=96000kN

基础加宽后面积为18×32=576m2

基础加宽后基底接触压力为96000/576=167kPa。

【例题10-6】基础加宽技术的不利影响有：

（A）扩大基础底面积（B）增加荷载作用的影响深度（C）降低基础刚度

（D）加固费用高

【正确答案】B

【解】通过基础加宽可以扩大基础底面积，有效降低基底接触压力。

基础加宽费用低，施工也方便，有条件应优先考虑。

有时基础加宽也会遇到困难，如周围场地是否允许基础加宽。

若基础埋置较深，则对周围影响更大，且较大量的土方开挖，影响加固费用。

基础加宽还可能增加荷载作用的影响深度？

，对软土地基应详细分析基础加宽对减小总沉降的效用。

【例题10-7】原筏板基础面积为16m×30m，基底接触压力为200kPa,土层分布为第一层填土，重度18.0kN/m3，厚度1m；第二层粘土，重度17.5kN/m3，厚度10m。

地下水位埋深1.0m。

原基础埋深1.5m，现已发生沉降0.80m，若采用基础加宽方法进行加固使基底接触压力减小为160kPa。

1、考虑基础沉降的影响，则需在基础四周各加宽多少?

（A）1.000m（B）1.240m（C）1.827m（D）2.000m

【正确答案】C

2、不考虑基础沉降的影响，则需在基础四周各加宽多少?

（A）1.000m（B）1.240m（C）1.827m（D）2.000m

【正确答案】B

【解】原基础基底接触压力为

原基础面积

m2，基础埋置深度

1.5m

基础加宽后面积为（16+2b）×（30+2b），基础埋置深度

2.3m

基础加宽后基底接触压力为

求解后的b=1.827m，即若考虑基础沉降的影响，需在基础四周各加宽1.827m。

同理，若不考虑基础沉降的影响，需在基础四周各加宽1.24m。

【例题10-8】坑式托换适用于下列哪些情况?

（A）土层易于开挖；

（B）开挖深度范围内无地下水或采取降低地下水位措施较为方便；

（C）建筑物的基础最好是条形基础；

（D）持力层埋深不大。

【正确答案】ABCD

【解】坑式托换适用于土层易于开挖；开挖深度范围内无地下水或采取降低地下水位措施较为方便者，因为它难以解决在地下水位以上开挖后会产生土的流失问题，所以坑式托换深度一般不大；建筑物的基础最好是条形基础，亦即该基础可在纵向对荷载进行调整起梁的作用。

10.3锚杆静压桩技术

锚杆静压桩是锚杆和静力压桩两项技术巧妙结合而形成的一种桩基施工新工艺，它是对需进行地基基础加固的既有建筑物基础上按设计开凿压桩孔和锚杆孔，用粘结剂埋好锚杆，然后安装压桩架与建筑物基础连为一体，并利用既有建筑物自重作反力，用千斤顶将预制桩段压人土中，桩段间用硫磺胶泥或焊接连接。

当压桩力或压人深度达到设计要求后，将桩与基础用微膨胀混凝土浇注在一起，桩即可受力，从而达到提高地基承载力和控制沉降的目的。

锚杆静压桩施工机具简单，施工作业面小，施工方便灵活，技术可靠，效果明显，施工时无振动，无污染，对原有建筑物里生活或生产秩序影响小。

锚杆静压桩适用范围广，可适用于粘性土、淤泥质土、杂填土、粉土、黄土等地基。

（好象没砂性土么？

）

锚杆静压桩技术除应用于已有建筑物地基加固外，也应用于新建建（构）筑物基础工程。

在闹市区旧城改造中，限于周围交通条件难以运进打桩设备，或施工场所很窄，打桩施工工作面不够时，可采用锚杆静压桩技术进行桩基施工。

在施工设备短缺地区，无打桩设备，也可用锚杆静压桩技术进行桩基施工。

对于新建建筑物，在基础施工时可按设计预留压桩孔和预埋锚杆，待上部结构施工至3～4层时，再利用建筑物自重作为压桩反力开始压桩。

锚杆静压桩的压桩施工应遵循下述各点：

1）根据压桩力大小选定压桩设备及锚杆直径，对触变性土（粘性土），压桩力可取1.3～1.5倍的单桩承载力特征值；对非触变性土（砂土），压桩力可取2倍的单桩承载力特征值；

2）压桩架要保持垂直，应均衡拧紧锚固螺栓的螺帽，在压桩施工过程中，应随时拧紧松动的螺帽；

3）桩段就位必须保持垂直，不得偏压。

当压桩力较大时，桩顶应垫3～4cm厚的麻袋，其上垫钢板再进行压桩，防止桩顶压碎；

4）压桩施工时不宜数台压桩机同时在一个独立柱基上施工。

施工期间，压桩力总和不得超过既有建筑物的自重，以防止基础上抬造成结构破坏；

5）压桩施工不得中途停顿，应一次到位。

如不得已必须中途停顿时，桩尖应停留在软弱土层中，且停歇时间不宜超过24小时；

6）采用硫磺胶泥接桩时，上节桩就位后应将插筋插人插筋孔内，检查重合无误，间隙均匀后，将上节桩吊起l0cm，装上硫磺胶泥夹箍，浇注硫磺胶泥，并立即将上节桩保持垂直放下，接头侧面应平整光滑，上下桩面应充分粘结，待接桩中的硫磺胶泥固化后（一般气温下，经五分钟硫磺胶泥即可固化），才能开始继续压桩施工。

当环境温度低于5℃时，应对插筋和插筋孔作表面加温处理；

7）熬制硫磺胶泥的温度应严格控制在140～145℃范围内，浇注时温度不得低于140℃；

8）采用焊接接桩时，应清除表面铁锈，进行满焊，确保质量；

9）桩与基础的连接（即封桩）是整个压桩施工中的关键工序之一，必须认真进行；

10）压桩施工的控制标准，应以设计最终压桩力为主，桩入土深度为辅加以控制。

【例题10-9】锚杆静压桩压桩施工的控制标准应以什么指标为主?

（A）单桩承载力特征值（B）设计最终压桩力（C）桩的入土深度（D）单桩极限承载力

【正确答案】B

【解】锚杆静压桩压桩施工的控制标准，应以设计最终压桩力为主，桩入土深度为辅加以控制。

【例题10-10】对触变性土（粘性土），锚杆静压桩的压桩力可取多少?

对非触变性土（砂土），压桩力可取多少?

（A）单桩承载力特征值的1倍；

（B）单桩承载力特征值的1.3～1.5倍；

（C）单桩承载力特征值的1.5倍；

（D）单桩承载力特征值的2倍。

【正确答案】（B）（D）

【解】锚杆静压桩设计和施工时，一般根据压桩力大小选定压桩设备及锚杆直径，对触变性土（粘性土），压桩力可取1.3～1.5倍的单桩承载力特征值；对非触变性土（砂土），压桩力可取2倍的单桩承载力特征值；

10.4树根桩技术

树根桩是一种小直径钻孔灌注桩，其直径通常为100