王正安，扈学波

（1.济南轨道交通集团有限公司，山东 济南 250101；2.济南轨道交通集团资源开发有限公司，山东 济南 250101）

1 引言

随着社会经济的不断发展，人们对城市居住的需求日益增大，城市建设用地愈发紧张，在既有建筑物周边新建建筑的情况也越来越多。但是由于场地限制、施工顺序不当、支护不到位等原因，时常出现新建建筑物导致既有建筑地基基础产生下沉、倾斜甚至开裂的现象。当地基基础影响到建筑物上部结构安全和正常使用功能时，需要对既有建筑物基础进行加固补强[1]。常见的地基基础补强加固的方法有注浆加固法、扩大基础法、微型桩加固法等，其中的微型桩加固法具备强度高、贯入能力强、场地要求较小、能适用多种地层等优点，在既有建筑基础加固方面被广泛运用[2]。

2 工程概况

某幼儿园教学楼用地面积8540m2，建筑面积为6152m2，建筑层数为地上三层。东西长60m，南北宽44m。室内外高差为0.30m，建筑总高度为14.58m。上部结构形式为钢框架结构，基础采用柱下混凝土独立基础。建筑物建成后，距离建筑外墙2.9m 处开挖蓄水模块深基坑，深度为7.2m，支护形式为钢板桩支护。蓄水模块基坑开挖和支护后，建筑11 轴、12 轴基础发生明显沉降，基础沉降观测数据见图1。

图1 建筑物基础沉降值

从图中可以看出，靠近基坑的12 轴基础沉降较大，最高沉降达到19.38mm。距离蓄水模块稍远的11 轴基础沉降也较大，最高沉降达到14.64mm。基础沉降引起建筑局部二次结构开裂，危及建筑物的安全。同时对场地巡查时发现，建筑物一层现浇板下回填土也产生沉降，地基土体不密实并有空洞现象。基坑土体渗水严重，基础沉降有进一步加剧的趋势。

2.1 工程地质条件

根据岩土工程勘察报告，场地范围内岩土分布情况如下。

①层耕土：黄褐夹浅灰色，主要成分为粉质粘土，局部为粉土，表层含植物根系。场区普遍分布，平均厚度0.50m，层底埋深0.50m。

②层粉质粘土：黄褐色，局部浅灰色，可塑，无摇振反应，稍具光泽反应，干强度中等，韧性中等，含少量氧化铁，局部夹粉土薄层。场区普遍分布，厚度6.70～8.00m，平均7.34m；层底埋深9.20～10.60m。

②1层粉土：褐黄色，稍湿，稍密，摇振反应迅速，无光泽反应，干强度低，韧性低，含少量氧化铁，局部夹粉质粘土薄层。场区普遍分布，厚度0.70～3.00m，平均1.93m；层底埋深1.20～3.50m。

③层粉质粘土：黄褐色，可塑，无摇振反应，具光泽反应，干强度中等，韧性中等，含少量氧化铁，局部含少量姜石。场区普遍分布，厚度9.40～10.90m，平均10.32m；层底埋深20.00～20.50m。

土层物理力学参数见表1。

表1 土层物理力学参数

2.2 原因分析

为保证建筑结构安全和确定基础沉降原因，对建筑物基础进行了检测。根据检测结果和检测数据发现，基础虽产生沉降但无明显滑移，上部主体钢结构传力路线正确，各构件连接方式符合要求，无明显缺陷和工作异常现象。结合现场情况判定基础下沉的原因为蓄水模块基坑开挖和支护后，由于施工原因导致基础周围土体产生扰动，土体侧限模量减小并产生侧向位移；场地水位较高，基坑开挖面渗水严重，导致基础附近土颗粒严重流失，土体力学性质指标明显下降。

3 加固方案的分析及效果

3.1 加固方案

3.1.1 注浆加固

注浆加固处理技术是采用水泥（或化学）浆材通过注浆管，在压力作用下，注浆液填充、渗透和挤密土体间的孔隙，使得土体不断密实[2]。同时浆液克服土层的初始应力，浆液劈裂挤压土体缝隙，其可灌性和扩散距离增大，最终将水泥浆和松散的土体胶结成一个整体，形成高强度、物理和化学性质稳定的水泥土结合体，从而达到加固地基的作用[3]。注浆加固方案如图2 所示。但是其缺点是注浆可控性较差，无法精准控制注浆加固范围，同时容易产生漏浆、串浆现象。

图2 注浆加固方案

3.1.2 微型桩

微型桩是利用内径不超过300mm的永久性钢管，通过先成孔后注浆的方式形成刚性桩，可用于各种不同的土质条件，设备简单对场地要求较小，同时具备成桩速度快、桩长桩径可调节、施工扰动小等优点[4]。微型桩可根据桩型和施工工艺分为树根桩、预制桩、注浆钢管桩。综合考虑地质条件、施工条件和工期等因素，本项目选用注浆钢管桩。根据工程类比法确定微型钢管桩参数，本项目拟定微型钢管桩成孔直径220mm，无缝钢管直径127mm，壁厚7mm。

综合分析两种方案优缺点和适用性，本项目采用微型钢管桩加固的方案，见图3。但是鉴于本项目建筑物一层回填土产生沉降和空洞现象，地基基础渗水严重。单独使用微型钢管桩加固不能解决渗水问题。为保证结构安全，局部基础区域可进行注浆加固，进一步提高地基变形能力。

图3 微型桩加固方案

3.2 设计计算

根据《既有建筑地基基础加固技术规范》（JGJ 123-2012），微型桩加固既有建筑基础可按复合地基处理设计计算[5]。每个既有建筑基础下布设6 根钢管桩，置换率m=0.016，微型钢管桩单桩抗压承载力特征值为120kN。加固后地基承载力特征值为：

从计算结果可以看出，微型钢管桩加固后形成的复合地基承载力显著提高，其复合地基承载力为134.0kPa，满足地基110kPa承载力的要求。

3.3 施工控制要点

既有建筑基础加固应根据《既有建筑地基基础加固技术规范》（JGJ 123-2012）编制专项施工方案，并严格按照以下施工工艺施工，即定点放线、钻机就位、机械成孔、安装钢管、注浆。在施工过程中要严格控制以下五点要求。

①加固施工之前，应按照规范要求对加固基础进行沉降监测布点，在加固过程中加密观测基础沉降变化，如有异常停止施工。在加固完成后对基础持续进行约一年的观测。

②注浆加固采用一次全孔注浆，成孔后将制作好的花管插入孔底，将注浆管底部孔隙用水泥封堵，待水泥终凝后方可注浆。注浆管应高出地面不少于10cm，注浆花管孔眼需用橡胶套或胶带封堵，孔口采用水泥浆封堵，封孔范围为基础高度。注浆过程中，监测地面沉降情况，如加固地面有上台趋势，立即停止注浆。严格控制注浆前后地面的上抬量，不得超过2mm。

③注浆加固进行稳压控制，当注浆压力增大且进浆量很小时，需要保持一定的压力下稳压注浆，稳压时间20～30min。

④微型钢管桩采用机械成孔，成孔直径220mm。微型桩主体采用D127钢管，壁厚7mm、Q235。桩端进入粉质粘土层不小于1.0m，且有效桩长不小于6.0m。桩顶进入基础100mm。

⑤微型钢管桩钻至设计桩长下钢管后，压力注水泥浆，注浆压力为0.2MPa。第一次注浆初凝后再进行二次注浆，二次注浆水灰比为0.50～0.65，终止压力为1.0～1.5MPa。

3.4 加固效果

在加固过程和加固完成后一年内对加固基础进行持续沉降监测，各基础的沉降-时间关系曲线如图4 所示。从图4 中可以看出，在地基加固之后的第一个月内，基础的沉降量为1～8mm 左右，沉降速率为0.03～0.26mm/d，沉降速度放缓；在之后的第二至三个月内，各基础的沉降量为1～2mm，沉降速率为0.03～0.06m/d，沉降量非常小，基础下沉基本得到控制；在对基础进行持续检测后的1 年内，基础沉降基本稳定，达到了预期的加固效果。

图4 沉降-时间关系曲线

4 结语

新建工程的施工扰动是引起既有建筑地基基础不均匀沉降的主要原因，对既有建筑的地基加固应同时满足承载力和沉降的要求。本文通过对比两种常用的加固方法，提出适合本项目的微型钢管桩的加固方法，同时局部区域配合注浆加固，进一步提高地基整体稳定性。通过设计计算和沉降观测，验证了微型钢管桩对加固工程的有效性，为同类型既有建筑的地基加固提供了参考。