第一节 建筑工程地基的基本要求及地基加固方法

一、建筑工程地基的基本要求

国内外建筑工程事故调查表明多数工程事故源于地基问题，特别是在软弱地基或不良地基地区，地基问题更为突出。建筑场地地基不能满足建筑物对地基的要求，造成地基与基础事故。各类建筑工程对地基的要求可归纳为以下三个方面。

1．沉降或不均匀沉降方面

在建（构）筑物的各类荷载组合作用下（包括静荷载和动荷载），建筑物沉降和不均匀沉降不能超过允许值。当沉降和不均匀沉降值较大时，将导致建（构）筑物产生裂缝、倾斜，影响正常使用和安全。不均匀沉降严重的可能导致结构破坏，甚至倒塌。《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）给出了建筑物较严格的地基变形允许值，规范中未提及的其他建筑物的地基变形允许值，可根据上部结构对地基变形的适应能力和建筑物使用上的要求确定。

2．地基承载力或稳定性方面

在建（构）筑物的各类荷载组合作用下（包括静荷载和动荷载），作用在地基上的设计荷载应小于地基承载力设计值，以保证地基不会产生破坏。各类土坡应满足稳定要求，不会产生滑动破坏。若地基承载力或稳定性不能满足要求，地基将产生局部剪切破坏或冲切剪切破坏或整体剪切破坏。地基破坏将导致建（构）筑物的结构破坏或倒塌。

3．渗流方面

地基中的渗流可能会造成两类问题：一类是因渗流引起水体流失；另一类是渗透力作用下产生流土、管涌。流土和管涌可导致土体局部破坏，严重的可导致地基整体破坏。不是所有的建筑工程都会遇到这方面的问题，对渗流问题要求较严格的是蓄水构筑物和基坑工程。渗流引起的问题往往通过土质改良，减小土的渗透性，或在地基中设置止水帷幕阻截渗流来解决。

建筑物的全部荷载都由它下面的地层来承担，受建筑物影响的那一部分地层称为地基，建筑物向地基传递荷载的下部结构就是基础。与上部结构相比，地基与基础设计和施工中的不确定因素较多，需要更多地依靠经验特别是当地经验去解决实际问题。地基基础的设计需同时满足强度和变形的要求，因为地基基础的各种事故都是“强度”问题和“变形”问题的反映。

二、地基加固方法

对已有地基基础加固的方法有基础补强注浆加固法、加大基础底面积法、加深基础法、锚杆静压桩法、树根桩法等。

1．基础补强注浆加固法

基础补强注浆加固法适用于基础因受不均匀沉降、冻胀或其他原因引起的基础裂损时的加固。注浆施工时，先在原基础裂损处钻孔注浆，管直径可为25mm，钻孔与水平面的倾角不应小于30°，钻孔孔径应比注浆管的直径大2～3mm，孔距可为0.5～1.0m。浆液材料可采用水泥浆等，注浆压力可取0.1～0.3MPa。如果浆液不下沉，则可逐渐加大压力至浆液在10～15min内不再下沉，然后停止注浆。注浆的有效直径为0.6～1.2m。对单独基础，每边钻孔不应少于2个；对条形基础，应沿基础纵向分段施工，每段长度可取1.5～2.0m。

2．加大基础底面积法

加大基础底面积法适用于既有建筑的地基承载力或基础底面积尺寸不满足设计要求时的加固。可采用混凝土套或钢筋混凝土套加大基础底面积。加大基础底面积的设计和施工应符合下列规定：

（1）当基础承受偏心受压时，可采用不对称加宽；当基础承受中心受压时，可采用对称加宽。

（2）在灌注混凝土前，应将原基础凿毛和刷洗干净后，铺一层高强度等级水泥浆或涂混凝土界面剂，以增加新老混凝土基础的粘结力。

（3）对加宽部分，地基上应铺设厚度和材料均与原基础垫层相同的夯实垫层。

（4）当采用混凝土套加固时，基础每边加宽宽度的外形尺寸应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）中有关刚性基础台阶宽高比允许值的规定。沿基础高度隔一定距离应设置锚固钢筋。

（5）当采用钢筋混凝土套加固时，加宽部分的主筋应与原基础内主筋相焊接。

（6）对条形基础加宽时，应按长度1.5～2.0m划分成单独区段，分批、分段、间隔进行施工。

当不宜采用混凝土套或钢筋混凝土套加大基础底面积时，可将原独立基础改成条形基础；将原条形基础改成十字交叉条形基础或筏形基础；将原筏形基础改成箱形基础。

3．加深基础法

加深基础法适用于地基浅层有较好的土层可作为持力层且地下水水位较低的情况。可将原基础埋置深度加深，使基础支承在较好的持力层上，以满足设计对地基承载力和变形的要求。

当地下水水位较高时，应采取相应的降水或排水措施。基础加深的施工应按以下步骤进行：

（1）先在贴近既有建筑基础的一侧分批、分段、间隔开挖长约为1.2m、宽约为0.9m的竖坑，对坑壁不能直立的砂土或软弱地基要进行坑壁支护，竖坑底面可比原基础底面深1.5m。

（2）在原基础底面下沿横向开挖与基础同宽，深度达到设计持力层的基坑。

（3）基础下的坑体应采用现浇混凝土灌注，并在距离原基础底面80mm处停止灌注，待养护一天后，用掺入膨胀剂和速凝剂的干稠水泥砂浆填入基底空隙，再用铁锤敲击木条，并挤实所填砂浆。

4．锚杆静压桩法

锚杆静压桩法适用于淤泥、淤泥质土、粉土和人工填土等地基土。锚杆静压桩施工应符合以下规定：

（1）锚杆静压桩施工前应做好下列准备工作：

1）清理压桩孔和锚杆孔施工工作面；

2）制作锚杆螺栓和桩节；

3）开凿压桩孔，并应将孔壁凿毛，清理干净压桩孔，将原承台钢筋割断后弯起，待压桩后再焊接；

4）开凿锚杆孔，应确保锚杆孔内清洁干燥后再埋设锚杆，并以胶粘剂加以封固。

（2）压桩施工应符合下列规定：

1）压桩架应保持竖直，锚固螺栓的螺帽或锚具应均衡紧固，压桩过程中应随时拧紧松动的螺帽；

2）就位的桩节应保持竖直，使千斤顶、桩节及压桩孔轴线重合，不得偏心加压，压桩时应垫钢板或麻袋，套上钢桩帽后再进行压桩，桩位平面偏差不得超过±20mm，桩节垂直度偏差不得大于1%的桩节长；

3）整根桩应一次连续压到设计标高，当必须中途停压时，桩端应停留在软弱土层中，且停压的间隔时间不宜超过24h；

4）压桩施工应对称进行，不应数台压桩机在一个独立基础上同时加压；

5）焊接接桩前应对准上、下节桩的垂直轴线，清除焊面铁锈后进行满焊；

6）采用硫黄胶泥接桩时，其操作施工应按照国家现行标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202—2002）的有关规定执行；

7）桩尖应到达设计持力层深度，且压桩力应达到现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）规定的单桩竖向承载力标准值的1.5倍，持续时间不应少于5min;

8）封桩前，应凿毛和刷洗干净桩顶侧表面后再涂混凝土界面剂，封桩可分为不施加预应力法和预应力法两种方法。当封桩不施加预应力时，在桩端达到设计压桩力和设计深度后，即可使千斤顶卸载，拆除压桩架，焊接锚杆交叉钢筋，清除压桩孔内杂物、积水及浮浆，然后与桩帽梁一起浇筑C30微膨胀早强混凝土；当施加预应力时，应在千斤顶不卸载条件下，采用型钢托换支架，清理干净压桩孔后立即将桩与压桩孔锚固，在封桩混凝土达到设计强度后，方可卸载。

5．树根桩法

树根桩法适用于淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、砂土、碎石土及人工填土等地基土上既有建筑的修复和增层、古建筑的整修、地下铁道的穿越等加固工程。

树根桩施工应符合下列规定：

（1）桩位平面允许偏差±20mm；直桩垂直度和斜桩倾斜度偏差均应按设计要求不得大于1%。

（2）可采用钻机成孔，穿过原基础混凝土。在土层中钻孔时，宜采用清水或天然泥浆护壁，也可用套管。

（3）钢筋笼宜整根吊放。当分节吊放时，节间钢筋搭接焊缝长度双面焊不得小于5倍钢筋直径，单面焊不得小于10倍钢筋直径。注浆管应直插到孔底。需二次注浆的树根桩应插两根注浆管，施工时应缩短吊放和焊接时间。

（4）当采用碎石和细石填料时，填料应经清洗，投入量不应小于计算桩孔体积的90%，填灌时应同时用注浆管注水清孔。

（5）注浆材料可采用水泥浆液、水泥砂浆或细石混凝土，当采用碎石填灌时，注浆应采用水泥浆。

（6）当采用一次注浆时，泵的最大工作压力不应低于1.5MPa，开始注浆时，需要1MPa的起始压力，将浆液经注浆管从孔底压出，接着注浆压力宜为0.1～0.3MPa，使浆液逐渐上冒，直至浆液泛出孔口停止注浆。

当采用二次注浆时，泵的最大工作压力不应低于4MPa。待第一次注浆的浆液初凝时方可进行第二次注浆，浆液的初凝时间根据水泥品种和外加剂掺量确定，可控制在45～60min范围内。第二次注浆压力宜为2～4MPa，二次注浆不宜采用水泥砂浆和细石混凝土。

（7）注浆施工时应采用间隔施工、间歇施工或增加速凝剂掺量等措施，以防出现相邻桩冒浆和串孔现象。树根桩施工不应出现缩颈和塌孔。

（8）拔管后应立即在桩顶填充碎石，并在1～2m范围内补充注浆。