【摘 要】本文介绍了建筑物增层改造工程中几种常用加固基础方法的优缺点和适用范围，并结合某医院大楼裙楼加层时原有加固基础的工程实例，系统介绍了基础底面加固法的设计方法和施工要点，尤其对加固施工过程中的基坑开挖、卸栽加固、界面连接处理以及加固施工质量控制方法等关键技术进行了较为深入的探讨。房屋加固施工和使用过程中的沉降观测结果表明加固基础效果良好，对类似基础的加固具有良好的参考意义。
【关键词】建筑物增层；加固基础；处理方法
0.前言
在实践工程中，由于种种原因造成建筑物功能的改变和使用荷载的增加，导致原有建筑物基础因承载力不足而出现不均匀沉降、倾斜，甚至倒塌等工程事故，因此必须采取可靠的措施对原有基础进行加固处理或另设外套框架基础来承担上部新增荷载，以保证加固后的房屋基础具有足够的承载能力，满足正常使用要求。
当前，对原有基础为柱下独立基础的加层改造房屋来说，常用的加固基础方法有扩大基础底面积、增加基础埋置深度和增设外套框架基础等方法。扩大原基础底面积加固法是通过增大基础底面面积的方法来承担上部结构因加层改造而新增的荷载，从而使得加固后基础的抗弯、抗剪以及抗冲切能力仍能满足承载力设计要求。该加固方法施工比较方便，费用较低，尤其适合埋置深度不大的加固基础，但要考虑周围是否有允许基础加宽场地。增加基础埋置深度的加固方法，是通过接长原有基础使其置入更深的承载力更好的土层，目的是使地基基础仍能满足加层改造房屋的承载能力要求。该方法一般和扩大基础底面加固法结合实施，适用于土层易于开挖，紧邻下卧层为良好持力土层并且持力层在地下水位以上的加固基础。加固时需分段分批施工，施工难度较大，尤其要加强基础加深时的沉降观测。增设外套框架的基础一般不与原有基础连接，单独承担因加层改造而新增的荷载，适用于原承重结构及地基基础难以承受上部过大加层荷载的情况，但它不宜用于设防烈度超过8度的地区加固基础。
1.工程概况
该医院位于市区，为混凝土框架结构，主楼建筑高度98m，地上20层，地下3层，基础类型为片筏基础；裙楼地上1层，地下1层，其基础类型主要为柱下独立基础，由于工作的需要，在医院裙楼原有结构上增加1层（层高5m）后，将医院裙楼的l至2层改造成实验室，相应的楼面活荷载由原来的2.5kN/m2变为3.5kN/m2。
据地质勘察报告，工程场地稳定，场地类型为中硬场地土，建筑场地类别属II类。场地自上而下各地层为：①人工填土，厚度1.6～5.lm，②淤泥质亚粘土，厚度0.2～0.4m，③第四系冲积层，卵石及圆砾，厚度0.2～1.4m，④第四系残积亚粘土，泥质砂岩及砾岩，厚度0.4～1.8m，⑤强风化砂砾岩，最大厚度11.4m，⑥中风化砂砾岩，揭露厚度7.6～12.8m，岩芯呈块及柱状。稳定水位为地面以下9.6m。
2.加固基础方案
根据地质勘察报告和结构分析结果表明，经加层改造后，原有主楼的片筏基础仍能满足承载能力要求，不需要进行加固；但裙楼加层部分的原有柱下独立基础因承载力不够而急需加固。根据原有设计资料，柱下独立基础埋深4.lm，混凝土强度等级为C20，基底持力土层为卵石层，地基承载力特征值fak=250kPa。经过现场勘察基底土层的分布情况，并考虑到主、裙楼基础类型和基础埋深的差异，以及加固施工场地的限制，决定在原基础上增加钢筋混凝土套，采用加大基础底面积的方法对加层部分的柱下独立基础进行加固。
2.1加固基础设计计算
加固设计时，根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）的要求，对原台阶式柱下独立基础分别进行了抗冲切和基础底板抗弯承载能力的验算，其验算过程如下所述。对原基础的抗冲切验算，分别取柱边与基础交接处以及基础变阶处截面进行验算，其验算公式如（1）所示[3l：经计算，加层以后原柱下独立基础的抗冲切承载力仍能满足规范设计要求，但柱边Ⅱ一Ⅱ截面的弯矩设计值由加层前的186.8kN.m增加到368.51kN.m，原基础板底配筋远远不能满足抗弯承载力要求，急需加固。加固时，将基底沿Ⅱ一Ⅱ方向两边对称加宽300mm，加宽后实际尺寸a=b=3.2m；同时，根据规范要求设计中新增部分材料强度提高一级且不低于C25，故加固基础部分混凝土采用C30；此外，由公式（4）可知，适当增加基础高度可减少底板抗弯钢筋的面积，故将基础高度由500mm增加到l100mm。其中加宽部分基础底板钢筋通过植筋方式与原基础相联接。
2.2加固施工流程
加固施工前，在现场勘察和熟悉加固设计图纸的基础上，编制了详细的施工方案和安全实施细则。
3.施工关键技术的处理
3.1加固前的卸载
当被加固基础负载加固时，原钢筋、混凝土已有初始应变，存在着应变滞后现象，属于二次受力结构。为了使加固部分能与原基础变形协调，加固前应先行移去荷载卸荷、或加临时支撑卸载。施工过程中，为了减轻基础承受的上部荷载，在加固前移除了不必要的附属重物，并根据情况拆除了部分非承重墙体，对上部结构易发生滑动的部位采取临时加固措施。开挖出来的土方及时外运，严禁堆置在基坑周围。同时对开挖卸载可能引起的基坑底部剪切隆起的危险进行重点监测。
3.2基坑的土方开挖
因基坑开挖面积较小，原地下室地面无结构底板，故采用人工开挖，从地下室地面分台阶放坡连续开挖。挖方前做好地面排水工作，防止地表水渗泡基坑而降低原基础的地基承载力。开挖时注意不要碰撞或损伤原有基础，保证基坑开挖断面位置准确且基底土无明显扰动。基坑开挖至设计标高后，在24小时内浇筑与原基础材料及厚度相同的Cl0混凝土垫层，这样不但可以避免基坑因暴露过久影响基坑的承载力，并且可以使加固后的基础与原基础的基底标高和应力扩散条件相同和变形协调。开挖过程中，注意保护原基础，不要碰撞或损伤原基础，同时注意避免破坏邻近建筑物基坑、地下管线、永久性道路等。
3.3界面的连接处理
新老混凝土界面进行凿毛处理并冲洗干净，随后用高标号纯水泥砂浆（内掺环氧树脂胶）涂刷，加宽部分基础混凝土采用UEA微膨胀C30混凝土浇注，以防止出现收缩裂缝。新老钢筋采用植筋连接时，应先采用钢筋定位探测仪测定元基础内部钢筋情况，然后定位钻孔，孔径比钢筋直径大5mm，钻孔深度比钢筋植入长度大4mm且不小于10倍植入钢筋的直径。清理干净钻孔后注入粘结胶，同时将钢筋锚固部分用胶裹满，缓缓插入孔中将孔中空气挤出。待完全固化后，才进行下一工序施工。若新钢筋与原有构件的钢筋采用焊接连接时，宜采用两面焊接，焊接前应先将焊接部位彻底清理干净，由专业人员施焊，确保焊缝质量。
3.4施工质量的控制方法
加固施工前，在裙楼埋设了10个沉降观测点，对裙楼在基坑的开挖和加层改造过程中的连续沉降进行详细的观测。浇注用混凝土的坍落度不能大于80mm，并按规范要求留置混凝土试块送检，并保证上层混凝土在下层混凝土初凝之前全部完成，以避免出现人为施工缝。混凝土浇捣后，至少7天内经常湿水养护，直到混凝土强度达到70%以后才能拆模，拆模过程防止碰损边角混凝土。对植筋部位有缺陷的混凝土应先进行补强处理，对植入钢筋去污除锈处理，并保证在胶的固化过程中不能扰动钢筋。同时，通过植筋现场拉拔试验，保证强度达到要求。基坑分层回填厚度不大于300mm，在基础周围均匀回填，压实系数不小于0.95。
4.结语
通过施工、使用过程中的沉降观测结果显示，加固后的房屋整体沉降均匀，沉降量很小达到规范要求，满足房屋的使用功能，说明采用该方法对加层改造工程的加固基础是成功的，可为类似工程提供借鉴。
【参考文献】
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