村镇建筑条形基础加固技术

目前我国已经由大规模建设时期逐渐进入到新建与改造加固并重的时期，大量建筑由于安全性、耐久性及抗灾能力的不足或由于改造加层，而需要对地基基础进行加固，许多专家学者对地基基础加固技术进行了大量的研究，取得一些成果，提出了各种加固方式、方法，但这些加固技术由于费用昂贵、施工机械设备复杂等原因难以适用于村镇低矮房屋的地基基础加固[。针对这种情况，提出采用石灰作为加固材料_5悯嗍[_q。在条形基础两侧成桩的加固技术[7]，该加固技术不破坏原基础，施工方便，费用低廉，材料易得，适用于广大农村地区既有低矮房屋的地基基础加固。本文主要通过室内模型试验[8]，研究该加固技术加固后，对地基承载力的提高作用，为灰土桩条形基础两侧加固地基提供设计及施工依据，促进其在农村地区的推广和应用。

一．既有建筑地基基础加固技术分析

本节主要对我国常用的既有建筑地基基础加固技术进行介绍，并依据村镇实际情况进行了简要分析，并适当提出了简化方法。

1基础注浆加固补强法适用条件：砌体基础由于地基不均匀沉降、冻胀或其他原因导致的裂缝。浆体材料：水泥。施工要点：在原基础裂缝处钻孔。沿条形基础纵向布置不少与2排的钻孑L，分段施工间距为1．5至2．Om。注浆管的直径选用25mm，钻孔方向与水平面之间的夹角不小于30。，以有利于浆体的流动。钻7LTL径应该比注浆管径略大，约为28mm，注浆间距为Ol5～1．0m。注浆压力选用0．1～0．3MPa，影响半径0．6～1l2m。也可根据实际情况加大注浆压力，影响半径也将随之增大。

2．加大基础底面积加固法适用条件：加大基础底面积加固技术适用于既有建筑物的地基承载力不足，不均匀沉降。变形过大或基础面积尺寸不满足设计要求，增层改造时的加固。加固材料：可采用混凝土套或钢筋混凝土套加大基础底面积。由于村镇多为单层房屋，上部结构荷载较小，可考虑用砖砌体或素混凝土套扩大基础底面积，由此也可降''''I~N固费用。施工要点：为保证新旧基础连接牢固，灌注混凝土前应将原基础凿毛，每隔一段距离设置锚固钢筋。加宽部分地基上应铺设垫层，并与原基础垫层的材料及厚度一致，以保证新旧基础的变形协调。对条形基础加宽应采取分批、分段、间隔施工，每段间隔取为1．5_一2．0m。简化方法：由于村镇多为单层房屋，上部结构荷载较小，由此可考虑用砖砌体或素混凝土套扩大基础底面积，由此也可降低加固费用。

3．坑式托换法适用条件：坑式托换法是指直接在被托换建筑物的基础下挖坑，挖至新的设计持力层后浇筑混凝土托换的加固方法，适用于浅层地基土较好且地下水位较低的情况。托换材料：混凝土。施工要点：在原基础下方分批、分段、间隔开挖，每段长1_2m左右，注意对坑壁进行支护，开挖深度至设计持力层。坑内浇筑混凝土，浇至距基底8Omm处停止，养护一天后在空隙处填充水泥砂浆，水泥砂浆内掺入膨胀剂和速凝剂。

4．压入桩加固法简要原理：压入桩加固原理是采用静压方式沉桩，由桩体支承受力，达到加固地基的目的。主要包括顶承式静压桩、自承式静压桩、锚杆式静压桩等。适用条件：压入桩法适用于既有建筑由于建造于不良地基上或地基土承载力不足时对地基土的加固和建筑物纠倾。桩身材料：钢筋混凝土或钢材。施工要点：压桩过程中要保持竖直，不能造成偏,D；tI压，单根桩压入时不宜中途停止，采取对称施工，桩顶封孔应采用膨胀混凝土。

5．灌注桩加固法简要原理：灌注桩加固是指采用螺旋钻、潜水钻或人工挖孔等形式成孔，灌注素混凝土或钢筋混凝土，在基础下方直接托换或借助基础托梁托换，达到提高地基承载力的I1的。适用条件：灌注桩加固法适用于在粘性土、粉土、淤泥、砂土、强风化岩等情况下地基承载力不足或不均匀沉降过大而破坏的砖混或框架结构房屋的地基加固。桩身材料：素混凝土或钢筋混凝土施工要点：钻机需平稳，用钢楔固定，钻孔深度达到设计要求。及时清孔，钢筋笼预先制成，钻孔检查合格后吊放钢筋笼并快速浇筑混凝土，桩成达到龄期后，去除桩顶浮渣再与承台连接牢固。

6．树根桩加固法简要原理：树根桩加固顾名思义为以形状如同树根的网状布置桩体加固地基土，桩体通常为直径7cm～30cm的微型钻孔灌注桩。适用条件：树根桩法适用于各种地基土上既有建筑物的维修和加固，由于所需施工场地较小。施工方便，对原结构损伤较小，因此对古建筑的修复尤为适用。主要材料：水泥浆、水泥砂浆、细石混凝土。施工要点：钻机成孔，间隔施工，钢筋笼应整根吊放，注浆应一次完成。简化分析：该方法施工场地小，施工简单，若有相应的简单方便的小型钻孔机，可考虑应用于农村地区，由于村镇房屋荷载较小，可将桩长适当缩短，桩体的布置量适当减少。

7．灰桩托换加固法简要原理：灰桩托换法是指打穿基础，在基础下方成孑L后，填入石灰材料并夯实成桩，托换并通过成孔挤密、石灰吸水膨胀、形成强度较高的桩体等加固地基土，达到提高地基承载力的目的。适用条件：灰桩托换法适用于粉质粘土、粉土、淤泥质土、饱和黄土、填土等多种地基条件下的土体加固。桩身材料：按石灰中掺合料的不同可区分为纯石灰桩、双灰桩(石灰和粉煤灰拌合)、灰土桩(石灰和土拌合)、灰砂桩或灰砂土桩(石灰和细砂拌合)，其中纯生石灰桩和双灰桩也统称石灰桩。施工要点：可采用洛阳铲成孔或打管法成孔，间隔跳打施工，成孔后按照单桩设计灌灰量分段填入桩体材料并分段夯实，以保证桩体强度，石灰桩应用粘性土进行封顶，成桩后防止地基再次浸水。简化分析：由于石灰是一种廉价易得的建筑材料，且成桩不需要大型机械设备及施工场地，因此村镇建筑地基基础的加固考虑采用这种加固方法，并进行一定的简化。首先将基础下方的托换改为在基础周边成桩，从而可以方便施工，不用破坏原基础，其次。根据村镇房屋的实际情况考虑缩短桩长采用石灰或灰土短桩，减少材料用量从而降低加固费用。本论文将主要研究双灰桩和灰土桩条形基础两侧加固地基基础的加固方法。并通过模型试验研究分析其加固机理和加固效果。为该种方法的推广应用提供理论、设计和施工依据。

二．基础周边竖向加筋加固地基的研究现状

在既有建筑地基基础加固时，若采取在基础下方加固土体，一般需要破坏原基础或开挖基础下方土体，所需机械设备较多且工程量大，费用较高。本文针对村镇的实际情况。提出在条形基础两侧设置桩体加固地基的加固方法，可以大大降低工程量。而且不需要大量的机械设备，桩体材料廉价易得，综合加固费用较低。能够被村镇居民所接受。1978年，BassetandLasts首先开展了基础周边竖向加固的可能，认为有一定的加固效果，但还需进一步的研究。1986年，VermaandChar通过试验研究，对条形基础两侧竖向加固地基进行了分析，认为这种加固技术有很好的实用性。1990年，Jhaet．a1．针对现有的需加固的危险建筑地基基础，进行了基础周边竖向加筋的二维模型试验研究，试验结果认为达到了既定的加固效果。1992年，B．P．Verm＆J．N．Jha也进行了基础周边加筋加固地基的室内模型试验研究，其加固材料为铁丝，试验结果得到了加筋体范围和间距的改变对地基承载力的影响规律。M．Shimizu＆T．Inui在圆形模型地基基础周围套放一个用纸板或报纸做成的筒，研究筒高和筒壁边长对地基承载力的影响，其试验结果认为在基础周边竖向加筋加固对提高地基承载力有很好的效果。2002年，JeanSalenconJeanSa—lencon(2002)在圆形基础和条形基础周围套放一个刚度无限大的挡墙，研究了其对地基承载力的影响，并提出了承载力计算方法。其加固原理为：由于刚性挡墙的侧限作用，限制了基础下土体的侧向位移，阻止了地基滑动破坏面穿过挡墙，使荷载对地基的影响范围变小，影响深度减小到浅层，推迟了基础的破坏。虽然条形基础两侧加固地基基础工程量小、费用低廉，并逐渐应用于一些实际工程，但这些工程多依据经验，缺少理论、设计和施工依据，因此，基于既有村镇建筑地基基础进行加固处理的基本要求施工简便、费用低廉提出的条形基础两侧设置灰土桩加固地基的加固方法，还需通过大量试验研究，分析其加固机理、加固效果和加固后地基基础的工作性状，为进一步研究提供数据，为该方法的的设计和施工提供依据，促进该加固技术在农村地区的推广和应用。

三．灰土桩条形基础两侧加固地基室内模型试验研究

该试验模型地基土采用粉质粘土；灰土桩的桩体材料为熟石灰和粉煤灰，桩体土料使用已经筛选好的地基土，灰土配合时按设计要求使用3：7(体积比)采用现场拌合，保证拌和后灰土的含水率接近最佳含水率。室内模型试验分为两组：试验一：未加固的地基土模型。分级加载至地基土体破坏。试验二：地基土模型与试验一情况相同，在条形基础两侧设置灰土桩后(桩间距为5倍桩径单排桩)，分级加载至地基土体破坏。试验结果表明，在基础两侧灰土桩加固地基起到了一定的加固效果，提高了地基土的承载力，第二组试验(桩间距为5倍桩径单排桩)极限荷载和地基承载力特征值均为第一组试验(未加固地基)的145倍；同时，在相同级别荷载作用下，第二组(桩间距为5倍桩径单排桩)沉降量明显低于第一组试验(未加固地基土试验)，减少了40％。可见由于模型桩体的加固减小了地基土体在相同荷载下的沉降。四．室内模型试验结论经分析认为，这主要是由于灰土桩成桩后有一定的吸水、膨胀、升温作用，桩与桩间土共同承担荷载，虽然由于是模型试验使得这种效果降低，但与未加固实验相比，对提高地基承载力，减少基础沉降量仍有一定作用。