地基基础是建筑结构安全的根本支撑,受先天地质条件、设计标准不足、后期荷载变化以及长期自然老化等因素影响,很多既有建筑都会出现地基承载力不足、不均匀沉降等问题,不仅会引发墙面开裂、门窗变形,还会直接威胁建筑整体安全,及时开展专业的地基基础加固施工,是消除安全隐患、延长建筑使用寿命的核心措施。不同于新建建筑地基施工,地基基础加固属于既有建筑改造工程,受场地条件、建筑现状等多重约束,对施工技术和管控要求更高。本文结合大量工程实践,从加固成因、工艺选型到施工管控,全方位解析地基基础加固施工的核心要点。
一、需要开展地基基础加固施工的常见场景
地基基础需要加固,往往是多方面因素长期作用的结果,常见场景主要分为四类:第一是原有设计标准偏低,大量建成于上世纪的老旧建筑,受当时经济和技术条件限制,地基基础设计承载力预留不足,很多多层建筑采用浅埋条形基础,没有考虑后期加装电梯、改扩建新增荷载的需求,长期使用后地基不堪重负,逐渐产生不均匀沉降,需要加固提升承载力。第二是地基病害发展,建筑场地周边地下水位变化、管线长期渗漏冲刷,会逐渐掏空基础下方土体,形成空洞,或者软土地基长期固结压缩,引发持续沉降,导致基础受力不均匀,出现开裂倾斜,必须通过加固阻止病害发展。第三是施工质量缺陷,新建建筑施工过程中,基坑回填压实度不达标、基础浇筑质量不合格,会留下先天隐患,交付使用后很快就会出现沉降问题,需要通过加固弥补施工缺陷。第四是功能改造需求,既有建筑改变使用功能,比如民用建筑改为商用,或者加装电梯、加层扩建,原有地基承载力无法满足新增荷载要求,必须提前加固,保障结构安全。
不同场景的地基加固要求差异较大,比如既有建筑加层需要大幅度提升承载力,而轻度不均匀沉降只需要填充加固控制沉降,施工前必须明确加固目标,才能选择合适的工艺。
二、地基基础加固施工的主流工艺选型
针对不同的地基病害和加固需求,目前主流加固工艺各有适配场景,需要结合实际精准选型: 第一是注浆加固工艺,这是目前应用最广泛的地基基础加固工艺,通过压力将水泥浆液或水泥-水玻璃双液浆注入基础下方的空隙和软弱土层,填充空洞、挤密松散土体,将原本松散的土层粘结成整体,提高地基承载力和密实度。这种工艺的优势是不需要大面积开挖,施工设备小,场地适应性强,对建筑正常使用影响小,成本相对较低,适合处理轻度不均匀沉降、回填土不实、地下空洞等常见病害,绝大多数老旧小区地基加固、局部沉降修复都可以采用这个工艺。缺点是针对深层软土地基、承载力提升要求高的场景,单独使用效果有限。
第二是微型桩加固工艺,在基础周边设置微型钢管桩或预制混凝土桩,将建筑荷载传递到深层稳定土层,大幅提高地基承载力,加固效果稳定可靠,承载力提升幅度大,而且施工设备小型化,不需要大面积开挖,适合既有建筑加装电梯、加层扩建等需要大幅提升承载力的场景,缺点是施工成本比注浆高,工期稍长。
第三是基础加宽加固工艺,针对原有基础截面偏小、承载力不足的浅基础建筑,在原有基础两侧浇筑混凝土,加宽基础底面积,降低单位面积的荷载压强,满足新增荷载要求。这种工艺工艺简单,技术成熟,成本较低,适合场地空间充足、不影响周边管线的场景,缺点是需要局部开挖,对场地条件要求较高。
第四是锚杆静压桩加固工艺,通过锚杆将预制桩分段压入地基,不需要大型机械设备,施工噪音小,对周边环境扰动小,适合居民正常居住的老旧小区、软土地基严重沉降的加固,加固效果长期稳定,缺点是施工工序复杂,造价较高。
三、地基基础加固施工的核心管控要点
地基基础加固属于隐蔽工程,施工质量直接决定加固效果,必须从前期到验收全程严格管控,重点做好四个方面的工作: 第一是施工前精准勘测,摸清现状,正式开工前,不能仅凭肉眼观察制定方案,必须通过地质雷达扫描、钻探取样、沉降观测,全面摸清地基土层分布、沉降范围、软弱层厚度、空隙位置,同时排查建筑原有结构、周边地下管线的位置,标注清楚燃气、给排水、电力管线的走向,避免施工破坏管线引发安全事故,还要对原有墙面、地面的裂缝做好编号、拍照和记录,避免施工中正常形变引发纠纷。
第二是严格遵循施工流程规范,不同工艺有不同的流程要求,以应用最广的注浆加固为例,必须遵循“先外围后内部、从下往上分段注浆”的原则,布孔采用梅花形排列,孔间距控制在1.5-2米,钻孔深度必须穿透整个软弱层,进入下部稳定土层至少50厘米,注浆压力控制在0.2-0.4MPa,避免压力过大挤裂原有基础和墙体,单次注浆量严格按照设计要求,不能偷工减料减少注浆量,每一个孔都要记录注浆压力和注浆量,全程可追溯。
第三是施工过程实时监测,加固施工过程中,必须全程监测建筑沉降和形变,在基础和墙面布置监测点,每一次注浆后都要读取监测数据,一旦发现沉降或抬升超过预警值(一般为1毫米/次),立刻停工调整参数,避免对建筑造成二次损伤。针对居民区施工,还要做好降扰管控,施工避开午休和夜间休息时间,做好降尘降噪,材料堆放在指定区域,不占用消防通道和居民活动空间,每天完工后清理场地,减少对居民正常生活的影响。
第四是验收与后期监测,施工完成后,不能直接交工,必须通过专业检测验收,通过钻芯取样检测地基密实度,通过承载力试验确认达到设计要求,检测合格后,还要持续监测至少3个月,确认沉降稳定,没有继续发展,才算最终验收合格。
结语
地基基础加固施工是保障建筑安全的核心工程,直接关系到建筑的使用寿命和使用安全,不同于新建工程,它更强调对既有建筑的低扰动和加固效果的长期稳定性,只要找准病害成因,结合项目实际选择合适的加固工艺,严格做好前期勘测和过程管控,就能达到理想的加固效果,彻底消除地基安全隐患,为建筑结构安全提供可靠支撑,让既有建筑继续安全发挥使用价值。