工业厂房地基基础施工技术与加固技术的研究实践
时间：2023-01-25 16:35:05 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
李 静（陕西省建筑科学研究院有限公司，陕西 西安 710082）
在工业厂房的建设中，地基施工是其中最关键的一环，其施工质量的好坏将影响到整个厂房结构的安全性与稳定性。因此，在建筑工程中要注意地基的施工质量。如何科学、高效的应用地基施工工艺，是确保建筑工程质量的关键。特别是随着我国经济的快速发展，工业生产的规模越来越大，对工厂的稳定性建设要求越来越高，更多的企业将注意力集中在工程的建设进度上面，而忽视了工程的建设质量，从而造成了工厂后期使用的安全问题。
建筑物基础是建筑物地面以下的承重结构，是建筑物的墙或柱子在地下的扩大部分。在工业建筑中，由于厂房的施工要求，需要将基础差异沉降控制在一个合理范围之内，所以在施工时就需要对其进行科学分析和动态施工控制。由于厂房多为不均匀受力结构，如果不提前计算建筑物差异受力荷载，就会导致厂房的上部结构产生裂缝甚至倾斜。
厂房在企业实际生产过程中起着举足轻重的作用，因此，在设计时必须把安全问题放在首位，以保证各类生产工作的顺利实施。厂房地基基础设计的主要目标是保证建筑结构的安全性、耐久性和稳定性，以确保厂房在承受越来越大的外加压力时仍能保持较好的承载力。在地基基础设计时，应充分考虑以下几个问题：首先，在设计时，基底表面的单位面积压力应保持在规定的承载力范围之内；
同时，厂房结构的整体沉降幅度不得超出地基允许变形的范围。另外，在基础施工中应尽量避免建筑物的滑移，否则将有很大的危险。
由于受周围环境的制约，在选择厂房基础时往往不能满足有关规范要求，因此需要采取一些有效措施改善基础状况，提高基础条件的方法有：一是，地基发生剪力破坏，使基础的承载力大幅下降，厂房结构的稳定性达不到设计要求，此时需要加固基础的抗剪强度，有效增强基础的承载力和稳定性；
第二，对地基的压缩特性进行优化，其压缩特性是指当地基受到某一压力或受热胀冷缩等因素作用时，会发生较大范围的建筑物塌陷，因此，必须采取有效措施改善厂房基础的抗压强度，避免大面积塌陷；
第三，土壤和岩石的渗透性能都比较好，特别是在靠近堤坝、河岸的工厂，在施工的时候，往往会产生流沙和管涌，因此，为了达到降低厂房建筑基础渗透率，就需要采取一些行之有效的防水措施。
3.1 扩大基础加固技术
如果工厂的地基承载力低于设计规范，或者由于地基面积不够，就必须加大基坑底部的面积，从而减小基坑内的附加应力，降低发生沉降的概率。若有条件，在基坑深度不够大时，应采取基坑加固法，即在基坑底部增加钢筋混凝土，保证新老基坑的衔接牢固，在工程中要尽可能地进行卸荷，这也是地基工程中的一种常用加固技术。基面加宽补强工艺的具体流程为：在路基拓宽段的两侧，按原来的方式进行碾压，并用同样方式进行夯实，然后用同样方式铺好垫板→凿毛桩基（完成原有基础的凿毛和清洁工作，铺设一层高强度胶浆，加强新老基础之间的粘结力）→配置混凝土→浇筑混凝土→安装钢筋锚杆（新老基础交界处要有一个固定间距的锚杆，以确保新老基础牢固衔接）→质量检验[1]。
3.2 静力压桩加固
在工业厂房地基基础加固工程中，采用静力压桩加固技术时，必须首先设定工艺参数，并对单桩的承载力、最大压力和压桩速度等进行有效控制。施工时，先开挖压桩基础，利用反作用力的钢夹板提供反作用力，然后利用压桩机进行压桩，待所有承台的静压桩全部施工完毕，再将原来的承台与预制桩结合在一起，在施工时用水平计进行监控，并对立柱的升降进行控制。在工程建设期间，若存在充足水源，可在地下工程前使用抽水泵进行抽水，并在抽水时使用水位计进行监控，以了解其沉降速率。抽水前，应先对其进行卸荷，以避免出现额外的沉陷，并对其进行检验，以达到标准要求。
3.3 基础补强注浆加固技术
基础补强注浆加固工程中，采用钻机对地基进行钻孔，再采用注浆装置将浆液注入地层，再经劈裂、挤压等手段，将水泥浆与土层进行充分搅拌；
最后将其黏合在一起，从而加强土壤强度，达到加固的目的。灌浆可分为上下两种类型，即先下后上分层，再由上往下分层。先下后分层注浆是在钻孔后进行的，注浆时要从孔的底部进行灌浆。先上后下分层注浆，从地基底板的高度起，再从孔底向外扩展，以加强地基。
3.4 振动沉桩技术
利用振动沉桩法施工时，应将振动装置放置在桩顶之上，然后启动振动装置，引起桩身振动，通过对桩基的搅拌作用，可以引起土壤颗粒的移动，从而减小桩体与土壤颗粒间的摩擦，达到深层加固的目的。本技术适用于黄土、黏土和软土地区，具有操作简便、运输方便、作业效率高的特点，仅需要一台设备就可以进行施工。
4.1 工程概述
某工业厂房总体建筑面积为768m2，框架式结构，共4层。由于厂区位置环境较为复杂，厂房东侧有一层6m～8m 厚的流动塑性泥沙，厂房中部有4m～7m 厚的流动塑性泥沙，局部地区不能进行开挖，采取条形地基下砂垫层，垫层厚度为10m。但在工厂西侧，由于淤泥层仅有2m～3m 厚，所以已完成17 根桩的浇筑[2]。由于两种地基类型的不同，其变形特点和受力特点也不同，导致厂房在施工中出现了不均匀沉降，造成了厂房结构的出现剪切和拉裂破坏。结合此工业厂房的实际情况，对地基加固技术的实际应用展开论述。
4.2 地质勘探
经现场勘查，发现该工厂场地的地层构造比较复杂，从上至下依次为：填土、粉质黏土、淤泥、花岗岩风化坡积土、花岗岩风化残积土、强风化花岗岩。土壤类型以软质土壤为主，土壤质地比较疏松，颜色偏淡，一般在0.82m～2.2m 厚；
黏土层为灰或灰黄，上层为耕地，标准贯击次数2 次，基础承载力80kPa～90kPa，泥层中有少量的粉土，颜色为暗棕色，厚度在0.7m～0.8m之间，标准贯击次数1～2 次，基础承载力45kPa～64kPa；
花岗石风化坡积土层为淡黄色和灰色，1.7m～7.3m为含中粒径的黏土，基础承载力100kPa～230kPa，埋深21m～9.07m；
花岗石风化残余土层为淡黄棕色，厚2.9m～9.0m，包含中等粒径，可塑～硬塑性，基础承载力230kPa～320kPa，深度4m～12.26m；
在强风化作用下，花岗岩层的深度为8.17m～22.68m，其目标穿透次数超过50次。
4.3 确定沉降原因
非均匀沉降不但会影响到厂房的稳定性和安全性，还会对企业的生产造成安全隐患，因此必须尽快查明沉降原因，并采取相应的对策。明确沉降原因之后，采取相应加固措施对工厂地基基础进行加固，对案例工程沉降原因进行了详细分析，得出了造成厂房塌陷的主要原因是地质和结构不符合建设要求。
首先是地质问题。从钻井资料得知，该厂位于斜坡冲沟边缘，地下水资源丰富，埋深约0.3m；
软土的分布是不均匀的，厚度由东到西逐渐减小，从而导致了厂房的不均匀沉降；
其次是结构。前面工程介绍中提到过，采用两种地基形式，厂房西侧的地质情况比较好，西段桩基的桩端在坚硬的残积土中，根据计算结果，桩基的沉降量约为144mm；
在厂房东侧，因施工现场施工条件较差，采取了条形地基下砂垫层，东侧的垫层未进行压密处理，根据计算结果，东段地基的沉降量在200mm，且东侧地基的刚性不能有效地控制沉降，从而造成了厂房的沉陷。
4.4 地基基础加固技术的应用措施
4.4.1 注浆加固
在此工程中应用注浆加固技术的具体流程如下：制浆、成孔、水力注浆法、割裂、填充和挤压、固结。在工程实践中，深孔底部的残余土被引入，每根桩周围都有4 个钻孔，每个钻孔间距为1.7m～2.1m，加固深度为5m～9.7m，注浆程序采用多量、缓灌、低压注浆法。另外，在本项目中，针对软黏土厚度的钻孔，采用反复注浆法，以达到更好的灌浆效果。
在注浆加固前，施工单位实际测量的实际情况如下：在厂房投入运行时，最大沉降值为200mm，而且该工厂的伸缩缝的顶端与立柱之间的距离已经出现了很大的缝隙[3]。采用注浆加固后，由于注浆施工造成的基础应力松动，导致桩基的沉陷增大，但后期桩基的沉陷问题始终未能得到有效解决，为此需要继续采用静压桩的加固方法进行二次加固。
4.4.2 静力压桩加固
在采用静压桩加固前，应先设定各项技术指标，该项目的单桩承载力为660kN～800kN，最大压力1000kN，预制方桩230mm×230mm，压桩速度3cm/s，混凝土强度等级C30，桩体的受力轴线和压桩桩位置偏差均小于1%。压桩基础开挖后，利用反作用力的钢夹板提供反作用力，然后利用压桩机进行压桩；
在所有承台的静压桩施工完毕后，将原有的承台与预制桩连接在一起，在施工时使用水平计对其进行监控，并将实际升降幅度控制在1mm之内[4]。
此外，在工程建设中，由于厂区内地下水资源丰富，所以在地下作业前，必须使用抽水泵进行抽水，并使用水位计进行监测；
得知沉陷加速，故停止抽水，其后经探讨，在抽水前，应先对此桩进行卸载；
为了避免出现额外的沉陷，建筑工人利用卸载设备将其上的载荷转移到周边土壤中。在此项目中，采用沉降观测法对加固效果进行了检测，其质量指标为：在施工期间，柱面沉降不大于10mm，施工结束后，沉降不大于2mm，达到以上要求，则为加固合格，竣工后一个月进行监测，沉降最大值为-1.6mm，满足质量要求。
在工业厂房建设过程中，地基处理技术和加固技术运用水平，将会对整个工程的施工效果产生很大的影响，因此在整个工程建设中要特别注意地基的加固问题。做好地基的强化工作，可以为工厂地基的稳定打下良好的基础。为了进一步提升基础加固施工工作水平和效率，就需要合理应用科学的加固技术，并严格控制施工过程的规范性，将加固技术的重要作用充分发挥出来[5]。由于工业厂房建设项目自身的特点，使得具体施工过程容易受到外界因素的干扰，从而影响基础施工作业质量，施工人员的人身安全也无法得到可靠保障。因此，在具体施工过程中应用基础加固施工技术时，需要及时发现施工过程中存在的不良影响因素，并采取有效措施清除或规避不良因素的干扰，还应结合工程实际情况制定科学合理的加固方案，最大程度保证基础加固施工的效果。
近几年，随着工厂建设工程的增多，建筑工程的质量问题也越来越多，工业厂房的地基与加固工程质量日益引起人们的关注。由于工厂的整体建设规模较大，由许多小型项目组成，在工程建设中，任何一个环节的疏忽都会严重影响工程的整体质量。因此，在施工过程中，应充分运用地基基础加固技术，严格控制施工过程中的各个环节，充分把握施工工艺流程，做好基础加固工作，确保基础的承载力，为工程整体的建设质量打下坚实基础。
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