应用技术与设计 地基基础加固技术分析及应用探讨 潘祝伟 （龙信建设集团有限公司，江苏 海门２２６１Ｏ０） 引言 可为２５ｒａｍ，钻孔与水平面的倾角不应小于３Ｏ。 昂贵的拆建费用以及对正常生活秩序和环境的严重影响等问题 钻孔孔径应比注浆管的直径大２—３ｒａｍ，孔距可为０．５一１．Ｏｍ。 阻碍了新一轮新建高潮的兴起，于是人们纷纷把日光投向对在用房 浆液材料可采用水泥浆等，注浆压力可取Ｏ．１—０．３ＭＰａ。如果浆液 屋的维修加固和现代化改造，加固改造不仅具有可观的经济效益， 不下沉，则可逐渐加大压力至０．６ＭＰａ，浆液在１０～１５ｒａｉｎ内再不下 同时也具有巨人的社会效益，文章基于此分析了建筑加固的基本原 沉则可停止注浆。注浆的有效直径为０．６—１．２ｍ。对单独基础每边 则，并在此基础上研究了既有建筑物基础的加固方法。 钻孔不应少于２个；对条形基础应沿基础纵向分段施工，每段长度 １ 建筑物基础加固的技术原则 可取１．５ ．Ｏｍ。 ． 建筑物基础的加固工程属于现有结构的地下加固工程，其难 ２．２加大基础底面积法 度、造价、施工持续时间等往往比新建筑物更多更大，此外还可能 适用范围：当既有建筑的地基承载力或基础底面积尺寸不满足 涉及停产或居民动迁等问题。因此在加固时宜尽可能考虑周详，根 设计要求时的加固。 据结构特点、土质情况选择合理的加固方案，在确定是否加固及何 加固方法：采用混凝土套或钢筋混凝土套加大基础废面积。当 种加固方案时应考虑下列原则。 基础承受偏心受压时，可采用不对称加宽；当最受中心受压时，可 １．１挖掘地基潜力 采用对称加宽。当采用钢筋混凝土套加固时，加宽部分的主筋应与 当现有建筑地基基础状态良好、地质条件较好时，应尽量发挥 原基础内主筋相焊接。对条形基础加宽时，应按长度１．５～２．Ｏｍ划 地基与基础的潜力。如考虑建筑物对地基的长期压密使原地基的承 分成单独区段，分批、分段、间隔进行施工。 载力提高；考虑地基承载力的深宽修正。 ２．３加深基础法ｌ墩式托换） １．２切实计算地基荷载 适用范围：墩式托换适用于土层易于开挖，开挖深度范围内无 现有建筑在进行加固时，原设设计资料、计算书等未必齐全、 地下水，或虽有地下水但采取降低地下水位措施较为方便者。 地基的承载力也不一定用足，上部结构的加固或改建与扩建均使地 加固方法：将原基础埋置深度加深，使基础支承在较好的持力 基上的荷载变更，通常均会增加。如果增加后超出地基容许承载力 层上，以满足设计对地基承载力和变形的要求。墩式托换的优点是 的５％一１０％，则一般不考虑地基基础的加固，而考虑调整或加强 费用低、施工简便，由于托换工作大部分是在建筑物的外部进行， 上部结构的刚度来解决。 所以在施工期问仍可使用建筑物。缺点是工期较长，由于建筑物的 １．３尽量采用改善结构整体刚度的措施 荷重被置换到新的地基土上，对被托换建筑物而言，将击产生一定 如加强墙体刚度，加强纵横墙的连接等，可使结构的空间工作 附加新的沉降，这是类似于其它托换方法而不能完尘避免的。 能力加强，从而有助于减轻不均匀沉降或减少绝对沉降，因在地基 ２．４锚杆静压桩法 与基础的计算理论中未考虑上部结构空问工作的影响。 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 １．４尽量采取简易的结构构造措施 桩基施工新工艺，是一项地基加固处理新技术。加固处理类同于打 如在基础抗滑能力不足时增设基础下的防滑趾；在基础旁边设 人桩及大型压人桩，受力直接和清晰。 置坚固的刚性地坪；在与相邻基础间设置地基梁将水平剪力分担到 但施工工艺既不同于打人桩，也不同于大型压人桩，在对施工 相邻基础上等。 条件要求及“文明清洁施工”方面明显优越于打人桩及大型压人 总之．在考虑地基基础问题时，不应孤立地仅考虑地基与基础 桩。其工艺是对需进行地基基础加固的既有建筑物基础上按设计开 本身，还应着眼于结构与地基的共同作用；可用加强上部的办法来 凿压杆孔和锚杆孔，用粘结剂埋好锚杆然后安装压桩架与建筑物基 弥补地基方面的不足；可用较简单的地下浅层操作来代替深层或水 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 下操作。 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 ２既有建筑物基础加固方法 到设计要求后，将桩与基础用微膨胀混凝土浇筑在一起，桩即可受 日前对既有建筑物进行基础加固的方法很多，不同的方法适用 力。从而达到提高地基承载力和控制沉降的目的。 于不同的地质条件、建筑物结构形式、基础类型、建筑物质量事故 由于该工法施工质量的可靠性和技术的优越性，使该工法在很 原因与程度及场地环境条件。 多项既有建筑地基基础加固中成功地得到应用。特别在完成难度很 ２．１ 基础补强注浆加固法 大的工程中，显示了无比的优越性。 加深与加固锚杆静压桩法适用范围：基础因受不均匀沉降、冻 ２．５其他地基加固方法 胀或其他原因引起的基础裂损时的加固。 ①高压喷射注浆法适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄 加固方法：注浆施工时，先在原基础裂损处钻孔，注浆管直径 土、砂土、人工填土和碎石土等地基。 ５３ ２０１１年第１４期 高层建筑结构优化设计案例分析 汪若峰 （厦门中建东北设计院有限公司，福建摘厦门 ３６１０００） 要：目前高层建筑结构优化设计是一个亟待解决而又非常复杂的工程难题，特别是超高层建筑或大跨结构的优化设计不仅具有显著的 经济效益．而且对结构受力的合理性以及新型结构形式的研究、推广都具有十分重要的科学意义。 关键词：高层建筑；框一剪结构；优化设计；设防水平 １ 工程概况 某高层建筑设计使用功能为餐饮、办公一体属综合性公共建 筑。地下２层，裙楼４层，裙楼上南、北两塔楼分别高ｌ９层 的沉降差。 １．３基础设计 ． 根据《工程地质勘察报告》提供的场地工程地质条件，并考虑 （７２．５ｍ）、２５层（９０．５ｍ）。两塔楼于１７、１８、１９层连体（结构上 为两塔楼分别悬挑梁处理）。总建筑面积５５０１８ｍ ，其中基底面积 为３５２５ｍ 。 主楼和裙房间荷载分布的不均匀性特点，主楼部分结合地下室的设 计采用深桩筏板基础，以提高主楼结构的整体稳定性，降低主楼部 分的沉降变形。 裙房部分采用柱下条形基础，通过修正条形基础的宽度来调整 基底反力，进一步控制裙房部分的基础沉降变形，使主楼结构和裙 房结构在各自使用荷载作用下，能产生基本上一致的基础沉降变 形量。 １．１ 结构承重体系设计 结构设计中裙房部分主要考虑由恒载及使用活荷载等竖向荷载 引起的荷载效应，主楼部分结构设计不仅考虑竖向荷载效应，还要 考虑水平地震作用及风荷载作用下产生的荷载效应的组合。综合考 虑裙楼部分大空间的设计使用要求以及主楼部分的抗侧移设计要 求，裙房结构承重体系采用钢筋混凝土框架结构形式，主楼采用框 架一剪力墙承重结构体系。本建筑结构在主楼抗侧力构件设计中， 剪力墙主要承担水平作用，框架承担少部分水平荷载作用和大部分 竖向荷载作用。主楼平面形状基本上为正方形，因楼梯、电梯间均 设置在核心筒内，为提高主楼结构的抗扭能力，剪力墙结合楼电梯 间在主楼范围内采取了加强处理，具体厚度根据高层建筑结构设计 的变形限值，由刚度、承载力和延性三者问的最佳匹配决定。 １．２建筑缝的处理设计 ２结构优化设计策略 钢筋混凝土框架一剪力墙结构是高层建筑结构中最常采用的承 载体系之一。它同时具有框架结构建筑平面布置灵活，能获得大空 间，建筑立面易于处理，以及剪力墙结构抗侧移刚度大、整体性 好、抗震能力强的优点。在水平荷载作用下，具有较纯框架和纯剪 力墙结构更为有利的水平变形曲线。但钢筋混凝土框一剪结构是一 个具有双重承载体系的非常复杂的空间受力体系，力学分析难度较 大，其优化设计就更为复杂和难以实现。所以，笔者以下谨通过已 有的工程设计经验提出步骤性的建议，不作深入的学术探讨。希望 国内外学者和工程设计人员今后对此能有更多有益的尝试，探讨更 本建筑由主楼和裙房两部分组成，在二者的连接部位需设置建 筑缝。考虑到主楼部分高度较大、结构有效重量大，裙房部分高度 较低，因此二者间需设置防震缝和沉降缝。对于防震缝，为避免主 楼和裙房间连接部位留出较大的宽缝，给裙房屋顶防水处理带来困 难，本建筑采用“抗”的方法，在结构分析时，将主楼和裙房视为 一多有关框一剪结构的优化设计方面的课题，以推动我国节能事业的 发展。 ２．１ 框架结构的分部优化设计技术 钢筋混凝土框架结构属于具有多个多余约束的超静定结构，其 荷载效应不仅与外荷载大小有关，还与结构构件的材料特征、几何 构造特征有关。钢筋混凝土框架结构的分部优化设计，即是在结构 整体内力分析完成后，根据梁柱各构件的控制内力进行截面优化设 个整体进行抗侧力设计计算；对于沉降缝，结合主楼需设二层地 下室的建筑要求，设计中将主楼基础设计成桩基础，而将裙房基础 设计成柱下条形基础，通过两类基础的沉降变形计算，相应调整和 消除主楼和裙房两部分的不均匀沉降差。施工时，在主楼和裙房连 接部位预留１．５ｍ宽后浇带，通过施工手段局部调整高低两部分间 计，确定满足荷载效应水平要求的各结构构件的几何特征和配筋量 的优化结果，由此导致原结构的几何特征和荷载特征发生变化，优 ３结语 ②灰土挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填 土和杂填土等地基。 地基基础加固在我国正得到迅速发展，但由于该项工作属地下 工程，技术要求高，施工难度大，且与地质条件结合密切，因此需 要不断总结、发展。为了进一步提高既有建筑纠偏和地基基础加固 ③深层搅拌法适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高 的粘性土等地基。 ④硅化法。 的技术水平，更好地应用于工程实践，研制和开发适用于既有建筑 纠偏和地基基础加固的小型检测设备和施工机具，在既有建筑地基 加固技术应用上加大力度，通过工程实践不断总结经验；从经济效 益、社会效益等方面完善加固工程的综合性评估。 ⑤碱液法适用于处理非白重湿陷性黄土地基。 ⑥高压喷射注浆法、灰土挤密桩法、深层搅拌法、硅化法和碱 液法等。 ２０１１年第ｌ４期 ５４
