【结构学院】钢结构加固详解：地基基础的加固方法

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1、既有建筑需要进行地基基础加固的原因大致有下列几种情况：

（1）由于勘察、设计、施工或使用不当，造成既有建筑开裂、倾斜或损坏，而需要进行地基基础加固。这在软土地基、湿陷性黄土地基、人工填土地基、膨胀土地基和土岩组合地基上较为常见。

（2）因改变原建筑使用要求或使用功能而需要进行地基基础加固。如增层、增加荷载、改建、扩建等。

（3）因周围环境改变而需要进行地基基础加固，如地下工程施工可能对既有建筑造成影响、邻近工程的施工对既有建筑可能产生影响、深基坑开挖对既有建筑可能产生影响。

（4）古建筑的维修而需要进行地基基础加固。

2、与新建工程相比，既有建筑地基基础的加固是一项技术较为复杂的工程。因此，必须遵循下列原则和规定：

（1）必须由有相应资质的单位和有经验的专业技术人员来承担既有建筑地基和基础的鉴定、加固设计和加固施工，并应按规定程序进行校核、审定和审批等。

（2）既有建筑在进行加固设计和施工之前，应先对地基和基础进行鉴定，根据鉴定结才能确定加固的必要性和可能性。

3、既有建筑地基基础加固设计，可按下列步骤进行：

(1)根据鉴定检验获得的测试数据确定地基承载力和地基变形计算参数等。

(2)选择地基基础加固方案。首先根据加固的目的，结合地基基础和上部结构的现状，并考虑上部结构、基础和地基的共同作用，初步选择采用加固地基，或加固基础，或加强部结构刚度和加固地基基础相结合的方案。其次，对初步选定的各种加固方案，分别从预期效果、施工难易程度、材料来源和运输条件、施工安全性、对邻近建筑和环境的影响、机具条件、施工工期和造价等方面进行技术经济分析和比较，选定最佳的加固方法。

4、既有建筑地基常用的加固方法有：锚杆静压桩法、树根桩法、坑式静压桩法、石灰桩法、注浆加固法、高压喷射注浆法、灰土挤密桩法、深层搅拌法、硅化法和碱液法等。

5、既有建筑基础常用的加固方法有：以水泥浆等为浆液材料的基础补强注浆加固法、用混凝土套或钢筋混凝土套加大基础面积的扩大基础底面积法、用灌注现浇混凝土的加深基础法等。

（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（如图1所 示 ）。

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° ，也不宜超过60° ，钻孔孔径应比注浆管的直径大2-3mm ， 孔距可为0.5-1.0mm.浆液材料可采用水泥浆或环氧树脂等制成，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0.3MPa。 浆液在 10-15min内再不下沉则可停止注浆。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当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，因施工简单、所需设备少而得到较多的应用。这种加固方法可以采用混凝土套或钢筋混凝土套直接加宽基础，也可以外增独立基础加大。

A 基础直接加宽

当原条形基础承受中心荷载时，可采用双面加宽（图2a） ，对单独柱基础加固可沿基础底面四边扩大加固(图2b)当原基础承受偏心荷载时或受相邻建筑基础条件限制或为沉降缝处的基础或为不影响室内正常使用时，可用单面加宽基础（图2c）。

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。（图3、图4） 的示例可供读者在实际工程中参考使用。

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。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。沿基础高度方向 ，每隔一定距离应设置锚固钢筋。

当采用混凝土套加固时，基础每边加宽的外形尺寸应符合国家现行标准《建筑地基基础设计规范》中有关刚性基础台阶宽高比允许值的规定。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。

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，决不能在基础全长挖成连续的坑槽而使地基土暴露过久。

B 外增基础加固

外增基础加大底面积有抬梁法和斜撑法两种。

抬梁法加大基底面积，是在原基础两侧挖坑并做新基础，后通过钢筋混凝土梁将上部荷载部分转移到新做的基础上，从而加大原基础的底面积。新加抬梁应设置在原地基梁或圈梁的下部。这种加固方法具有对原基础扰动少、设置数量较为灵活的特点。采用抬梁法加大基底面积时，应注意抬梁应避开底层的门、窗和洞口；在抬梁的顶部须用钢板楔紧。对于外增独立基础，可用千斤顶将抬梁顶起，并打入钢楔，以减少新增基础的应力滞后。

斜撑法加大基底面积，与上述抬梁法不同之处，是抬梁改为斜撑，新加的独立基础不是位于原基础两侧而在原基础之间。底板可采用预制钢筋混凝土板，斜撑由混凝土现浇而成。

（3）加深基础法

加深基础法是指将原持力层地基土分段挖去，然后浇筑混凝土墩或砌筑砖墩，使基础支承到较好的土层上的一种基础加固法，又称墩式或坑式托换。此法对于软弱地基，特别是膨胀土地基事故的处理较为有效。基础加深的施工应按下列步骤进行：

先在贴近既有建筑基础的一侧分批、分段、间隔开挖长约 ，宽约 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.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；

基础下的坑体应采用现浇混凝土灌注，并在距原基础底面 处停止灌注，待养护一天后再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；

用同样步骤 ，再分段分批的挖坑和浇筑混凝土 ，直至全部托换基础的工作完成为止。

(4) 其他地基加固方法

锚杆静压桩法、树根桩法、坑式静压桩法等经常用于建筑物改造过程中需对基础进行加深基础法托换.

高压喷射注浆法、灰土挤密桩法、深层搅拌法、硅化法和碱液法等经常在地基处理中使用，其设计和施工应按国家现行标准《建筑地基处理技术规范》 有关规定执行。

(5)既有建筑地基事故的补救措施

A 建造在软土地基上出现损坏的建筑的补救措施

由于建筑体型复杂或荷载差异较大，引起不均匀沉降，而造成建筑物损坏者，可根据损坏程度选用局部卸荷、增加上部结构或基础刚度、加深基础、锚杆静压桩、树根桩或注浆加固等补救措施；

由于局部软弱土层或暗塘、暗沟等引起差异沉降过大，而造成建筑物损坏者，可选用锚杆静压桩、树根桩或旋喷桩等进行局部加固；

由于基础承受荷载过大、或加荷速率过快，引起大量沉降或不均匀沉降，而造成建筑物损坏者，可选用卸除部分荷载、加大基础底面积或加深基础等；

由于大面积地面荷载或大面积填土引起柱基、墙基不均匀沉降、地面大量凹陷、或柱身、墙身断裂者，可选用锚杆静压桩或树根桩加固等；

由于地质条件复杂或荷载分布不均，引起建筑物过大倾斜者，可参照有关规范选用纠倾措施。

B 建造在湿陷性黄土地基上出现损坏的建筑的补救措施

对非自重湿陷性黄土场地，当湿陷性土层不厚、湿陷变形已趋稳定、或估计再次浸水产生的湿陷量不大时，可选用上部结构加固措施；

当湿陷性土层较厚、湿陷变形较大、或估计再次浸水产生的湿陷量较大时，可选用石灰桩、灰土挤密桩、坑式静压桩、锚杆静压桩、树根桩、硅化法或碱液法等，加固深度宜达到基础压缩层下限；

对自重湿陷性黄土场地，可选用灰土井、坑式静压桩、锚杆静压桩、树根桩或灌注桩加固等。加固深度宜穿透全部湿陷性土层。

C 建造在人工填土地基上出现损坏的建筑的补救措施

对于素填土地基由于浸水引起过大的不均匀沉降而造成建筑物损坏者，可选用锚杆静压桩、树根桩、坑式静压桩、石灰桩或注浆加固等。加固深度应穿透素填土层；

对于杂填土地基上损坏的建筑，可根据损坏程度选用加强上部结构和基础刚度、锚杆静压桩、树根桩、旋喷桩、石灰桩或注浆加固等；

D 建造在膨胀土地基上出现损坏的建筑的补救措施

对建筑物损坏程度中等，且胀缩等级为I级的膨胀土地基，可采用加强结构刚度和设置宽散水等措施；

对建筑物损坏程度较严重，或胀缩等级为I、II 级的膨胀土地基，可采用锚杆静压桩、树根桩、坑式静压桩或加深基础等方法。桩端或基底应埋置在非膨胀土层中或伸入到大气影响深度以下的土层中；

建造在坡地上的损坏建筑，除可选用相应的地基或基础加固方法外，尚应在坡地周围采取保湿措施，防止多向失水造成的危害。

E 建造在土岩组合地基上出现损坏的建筑的补救措施

由于土岩交界部位出现过大的差异沉降，而造成建筑物损坏者，可根据损坏程度，采用局部加深基础、锚杆静压桩、树根桩、坑式静压桩或旋喷桩加固等措施；

由于局部软弱地基引起差异沉降过大，而造成建筑物损坏者，可根据损坏程度，采用局部加深基础或桩基加固等措施；

由于基底下局部基岩出露或存在大块孤石，而造成建筑物损坏者，可将局部基岩或孤石凿去，铺设褥垫，或采用在土层部位加深基础或桩基加固等。