既有建筑地基基础质量事故分析及处理措施

邢乾辉＊，马国房

（河北国业工程建设有限公司，河北石家庄０５００００）

摘　要：针对既有建筑地基基础失效问题，首先对事故原因进行了系统分析，随后提出了既有建筑物地基基础鉴定加固的基本原则，最后对存在地基基础质量问题的既有建筑物提出了具体的加固方法。关键词：既有建筑物；地基基础；加固

中图分类号：ＴＵ４７２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００４—５７１６（２０１３）０２—００２１—０３

　　随着我国经济的高速发展，基础设施建设规模越来越大，随之出现了一系列问题，尤其是部分建筑物在未达到设计使用年限时地基基础即出现问题，造成了巨大的社会影响和经济损失。由于地基基础所处位置的特殊性，其修复难度要大于上部结构。首先对既有建筑地基基础质量事故的原因进行了细致分析，然后提出了既有建筑物地基基础鉴定加固的基本原则，最后对存在地基基础质量问题的既有建筑物提出了具体的加固方法，相关工程项目可进行参考。

１　地基基础质量事故原因分析

我国地域辽阔，不同地区的土质存在很大的差别，基础类别也大不相同，由于土质本身的原因造成了不少的地基基础事故；此外，基础设计失误，施工中偷工减料，养护不当以及地基处理方案不合理等因素，也是产生地基基础事故的重要原因。在调研大量资料的基础上，认为产生地基基础质量事故的原因主要有以下几种［１－２］：

（１）地质勘查不当。地质勘查是土木工程设计的基础和依据，为设计人员提供地质、地下水文方面的数据资料。如未进行地质勘查就进行施工，或勘查数据错误，都会给工程造成严重的后果。常见的地质勘查问题有：忽视勘查资料的作用；勘查工作粗糙，数据不精确；勘查工作布点过少，或只借鉴相邻建筑物的地质资料等。

（２）基础工程设计不当。有些设计人员对地基基础问题的重要性认识不足，常把复杂的地基问题简单化处理，凭借经验对基础进行任意选型和简单估算，而不是进行认真严密的计算分析。常见基础工程设计不当如：设计人员没有按规范的规定进行设计；建筑物基础设计时没有认真研究地基土的性质，采用错误的基础方案而发生事故；在深厚淤泥地基上错误选用沉管灌注桩基础，以至发生缩径、断桩或桩长达不到持力层等事故；在填土地基上采用条形或筏板基础方案，使基底下残留填土层厚薄不均，而导致事故发生；位于一般土质地基上高度变化较大、而且型体复杂的建筑物，有些设计人员忽视按照变形与强度双控条件进行地基基础设计，以确保建筑物的整体均匀沉降，只对地基做强度检算会埋下很大隐患；在采用强夯技术方案处理地基时，由于夯击能量不足，影响深度不够，没有消除填土或黄土的湿陷性，埋下很大隐患；对于欠固结土的填土、淤泥软土地基，地面大量回填或堆载地基，饱和粉细砂易发生振动液化地基，地下水位严重下降的地基，采用桩基方案时，忽视桩的负摩擦力的作用，常发生桩基过量沉降、断桩等严重事故；在基础设计时，对同一栋建筑物错误地选用２种以上基础方案或置于刚度不均的地基土层上，而发生严重事故；等等。

（３）基础工程施工不当。基础工程通常建在地下，属于隐蔽工程，其问题不易发现，某些监理和施工人员对基础工程的质量不够重视，并认为设计通常偏保守，加上施工管理不规范，由此引发了不少地基基础事故。常见的施工质量问题如：施工管理混乱；施工技术人员素质不高；不按图施工；施工中偷工减料；基础工程支护措施不当等。

（４）建筑物使用或维护不当。建筑物使用不当也是

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＊收稿日期：２０１２－０５－２８　修回日期：２０１２－０６－０６

第一作者简介：邢乾辉（１９７３－），男（汉族），河北保定人，工程师，现从事岩土工程勘察设计与施工技术工作。

造成地基基础问题的一个重要方面，如随意在建筑物室内外大量堆载；上下水管道破裂长期不修，造成地基沉水湿陷；改变原设计的承载条件；随意进行加层工程，而未进行相应的地基基础加固，使原建筑物的地基基础承载压力过大；错误进行改造工程、破坏结构承载条件、改变传力路径等，都会导致建筑发生严重损坏或倒塌。

２　既有建筑物地基基础加固处理原则

当建筑物出现地基基础质量问题时，要进行加固。既有建筑物地基基础加固，又称为地基基础托换，是指对既有建筑的地基需要处理和基础需要托换；或指对既有建筑下需要修建地下工程，其中包括隧道要穿越既有建筑；以及邻近需要建造新工程而影响既有建筑的安全等问题的技术总称［３］。既有建筑物基础与地基的加固工程属于现有结构的地下加固工程，与新建建筑物相比，其难度大、造价高、施工持续时间长，同时还要考虑不影响建筑物的正常使用功能。因此在加固时宜尽可能考虑周详，根据建筑物的结构特点、地基土的特性选择合理的加固处理方案，通常情况下考虑以下原则［３－４］：（１）确实计算地基荷载。对既有建筑物进行加固时，原设计资料、计算书等未必齐全、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的５％～１０％左右，则一般不考虑地基基础的加固，而考虑调整或加强上部结构的刚度来解决。

（２）挖掘地基潜力。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载力提高；考虑地基承载力的深宽修正等。

（３）尽量采取简易的结构构造措施。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相邻基础上等。

（４）尽量采用改善结构整体刚度的措施。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，因在地基与基础的计算理论中未考虑上部结构空间工作的影响。

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本身，还应着眼于结构与地基地共同作用；可用加强上部的办法来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下操作。

３　既有建筑物地基基础加固处理方法

目前对既有建筑物进行地基基础加固的方法很多，不同的方法适用于不同的地质条件、建筑物结构型式、基础类型、建筑物质量事故原因与程度及场地环境条件。常见的加固方法有以下几种［２，５－６］：

（１）注浆加固基础法。基础补强注浆适用于基础有裂缝时的地基基础加固。通常情况下浆液可用水泥浆，水灰比一般采用０．５～０．６，也可采用环氧树脂等浆材。该方法首先在基础裂缝处钻孔，对单独基础每边不少于２孔，对条形基础可沿基础纵向每１．５～２．０ｍ布置钻孔，并不少于２排。注浆管直径约２５ｍｍ，与水平面的倾角不小于３０°，以利流动。钻孔直径约２８ｍｍ并较注浆管大２～３ｍｍ。孔距０．５～１．０ｍ，注浆压力可取０．１～０．３ＭＰａ，影响半径约０．３～０．６ｍ。一般压力越大，注浆的有效半径越大。

（２）坑式托换法。当基础需要加深时，最简单易行的加固方法为坑式托换。它不需专门施工机具，一般用于地下水位较深与浅层有较好土层的场合，否则需采取降水措施。该方法首先在室外贴近基础处分批、分段间隔开挖长约１．２ｍ，宽０．９ｍ，深度比已有基础底面深１．５ｍ的施工竖坑，供工人运土，竖坑壁必要时应加支护。在竖坑中间已有基础底面下横向开挖基坑，基坑深度达到设计深度，宽度一般与原基础相同。然后浇混凝土并在距原基底８ｃｍ处停止浇注，养护１ｄ，再用有速凝剂与膨胀剂的早强干水泥浆填入空隙并捣实。

（３）扩大基础底面积法。当地基或基础底面积不足时，可用混凝土套或扩大基底面积。当基底荷载偏心时则采用不对称套，中心荷载则用对称套。灌注混凝土前应将原基础涂上混凝土界面剂或凿毛洗净后铺一层相同强度等级的水泥浆，以增强新老混凝土的粘结。对加宽部分的地基应铺设垫层，材料与厚度与已有部分的垫层相同。

素混凝土套的台阶高宽比应符合地基基础规范的要求。沿高度方向应设置锚固筋以加强已有部分的连接和抗剪。钢筋混凝土套亦须在新旧混凝土间设锚筋、锚栓或灌环氧。

（４）坑式静压桩托换法。坑式静压桩托换是以原基础底面为反力座，用千斤顶将静压桩压入深层土中进行托换。该方法适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土与人工填土等触探比贯入阻力小于８ＭＰａ且地下水位低于预期坑底的场合。当有厚度大于２ｍ的中密以上砂夹层时不宜采用。桩径一般采用１５０～３００ｍｍ的开口钢管或边长为１５０～２５０ｍｍ的钢筋混凝土方桩，每节桩

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２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　西部探矿工程　　　　　　　　　　　　　　　２０１３年第２期长由基础下坑的净高与千斤顶的行程确定。桩的接头需焊接并保证不低于非接头部分的抗弯和抗剪能力。每节桩长一般为１．２～１．５ｍ。桩的平面布置应设在结构受力点下。单桩承载力标准值按现行地基基础规范估算。

（５）灌注桩托换。托换用的灌注桩用打入法，采用螺旋钻、潜水钻或人工挖孔等型式成孔。托换方式较为灵活，既可在基础直下方直接托换，也可借助于托梁，在原有基础外托换。该方法有一定的适用条件，当用潜水钻孔并用泥浆护壁时，适用于粘性土、粉土、淤泥、砂土、强风化岩等情况；当用洛阳铲、螺旋钻或人工挖孔等，适用于地下水位以上的粘性土、粉土、填土、中密以上的砂等情况。灌注桩的主要优点为费用常较预制桩为低。灌注桩需要用钢筋牢固的方式锚入原基础。

（６）树根桩法。树根桩（Ｒｏｏｔ　Ｐｉｌｅｓ）是由水泥（砂）浆体或细石混凝土与小直径的钢筋混凝土桩体，多条桩形如树根，故取名树的范畴。树根桩具有：施工所需场地小，操作灵活；施工时振动小，不会对既有建筑物的稳定和土层液化带来危害；适合于淤泥、填土、砂层、岩层等各种土层等优点，所以，广泛应用于既有建筑物增层改造和纠偏时的地基加固、地下构筑物的穿越和边坡上建筑物的整体稳定处理。

树根桩的设计要依据《既有建筑地基基础加固技术规范》［７］，其设计应符合以下规定：

①桩径宜为１５０～３００ｍｍ，桩长不宜超过３０ｍ，桩的布置可采用直桩型或网状斜桩型；

②树根桩的单桩竖向承载力可通过单桩载荷试验确定，也可按《建筑地基基础设计规范》［８］有关规定估算，尚应考虑既有建筑的地基变形条件的和桩身材料的强度要求；

③桩身混凝土强度等级不应小于Ｃ２０，钢筋笼外径宜小于设计桩径４０～６０ｍｍ，主筋不宜小于３根。对软弱地基，主要承受竖向荷载时钢筋长度不应小于１／２桩长，主要承受水平荷载时应全长配筋；

④树根桩设计时，尚应对既有建筑的基础进行有关承载力的验算。当不满足上述要求时，应先对原基础进行加固或增设新的承台。

（７）锚杆静压桩托换法。锚杆静压桩托换不需要在基础下挖坑，只在基础上打孔设上锚杆，作为千斤顶的反力架，另在基础上打桩孔，通过桩孔向地基中压桩，其优点是占地面积小，只要１ｍ×１ｍ的工作范围；无噪声；无需高的净空。适用条件：泥、淤泥质土、粘性土、粉土与人工填土等触探比贯入阻力小于８ＭＰａ且地下水位低于预期坑底的场合。

（８）抱柱静压桩法。室内静压桩法是桩式托换法的一种。桩式托换法具有适用性强（适用于各类土层）、技术成熟、受力明确、质量可靠等优点，是目前既有建筑物地基基础加固工程中应用较广泛的方法，不仅适用于原天然地基的基础托换，也适用于桩基础的承载力加固。一般而言，桩式托换法指的是用刚度较大的钢筋混凝土桩作为基础来托换既有建筑物，但也有将半刚性桩、柔性桩加固归到桩式托换法一类的。桩式托换法包括室内静压桩法、钻孔桩法及其它由钢筋混凝土桩所形成的托换法，抱柱静压桩法类似于锚杆静压桩法，是以建筑物加固部位的自重作为压桩反力将桩压入土层，但不同的是通过将压桩千斤顶上的水平杠梁和加固部位的结构柱连接而施力，而不是在原基础承台上预埋钢筋锚杆并通过其施力。抱柱静压桩的抱柱杠梁直接和静压桩旁边的柱进行固定连结，再由联接在杠梁上的钢架作为反力装置通过千斤顶向桩顶施压，将预制桩压入土层中。当建筑物自重不足以作为压桩荷载时，或加固柱位于角部不方便操作时，可在无法与柱连结的一边人为施加配重，由建筑物自重和配重共同向桩顶施压。

参考文献：

［１］　齐甦．浅析地基基础的质量事故［Ｊ］．黄石高等专科学校校报，１９９４（１）：３１－３４．

［２］　唐业清．地基基础质量事故引起的建筑物损伤与挽救［Ｊ］．土木工程学报，１９９８，３１（２）：３－１１．

［３］　叶书麟，叶观宝．地基处理与托换技术［Ｍ］．３版．北京：中国建筑工业出版社，２００４．

［４］　王红．既有地基基础加固技术及其工程实现的研究［Ｄ］．南京：南京理工大学，２０１０．

［５］　安毅．既有建筑地基基础鉴定和加固设计ＣＡＤ系统的研制与开发［Ｄ］．北京：北京交通大学，２０１０．

［６］　赵勇强．既有建筑物地基基础加固的研究与工程应用［Ｄ］．武汉：武汉科技大学，２００７．

［７］　中国建筑科学研究院．ＪＧＪ１２３－２０００既有建筑地基基础加固技术规范［Ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２０００．

［８］　中国建筑科学研究院．ＧＢ５０００７－２００２建筑地基基础设计规范［Ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２００２．

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