CN110130384A - 既有超高层建筑疏桩基础加固方法 - Google Patents

既有超高层建筑疏桩基础加固方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及建筑工程技术领域，公开了既有超高层建筑疏桩基础加固方法，以原地基验收时的地基土体承载力为桩间土地基承载力标准值，按1.2～1.5倍发挥系数计算桩间土承载力；地基承载力与设计基地压力的差值作为确定控沉增强体极限承载力标准值，计算需要增设的与原基桩相同型号的桩的控沉桩数量。本发明在对原地基经长时间受压后土体承载力提高的基础上，按提高后的地基承载力极限值和增强体的极限承载力标准值确定增设桩的数量，满足基础或承台对地基控制沉降的要求，按此方式设计计算增设桩间距相对较大，形成疏排控沉增强体地基，可大大减少按常规设计方法确定增设增强体的数量。

Description

既有超高层建筑疏桩基础加固方法
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，具体涉及既有超高层建筑疏桩基础加固方法。
背景技术
因功能改造、增层扩建或控制既有超高层建筑不均匀沉降等原因，需要对既有建筑地基进行加固。传统的做法基本上是采用增强体托换或对地基进行加固补强。增强体托换通常是不考虑桩间土的直接承载作用，桩承担全部上部荷载，且桩与基础或承台直接刚性连接，增强体后续产生的沉降很小，不能进行荷载的重新分配，即浪费了已承载一定时间后地基承载力有所提高的有利作用；对地基的加固补强，通常仅能采用注浆、高压喷射注浆等方法，所能提高的地基承载力相对有限，一般不能满足上部结构荷载的要求，且极易在加固过程中对既有建筑产生附加沉降。
发明内容
基于以上问题，本发明提供既有超高层建筑疏桩基础加固方法，满足既有基础或承台对地基承载能力的要求，按此方式设计计算增设桩间距相对较大，数量较少、形成的疏桩桩筏基础可大大减少按通常增强体设计方法确定的增设桩的数量。
为解决以上技术问题，本发明提供了既有超高层建筑疏桩基础加固方法，采用增设多根竖向的钢筋混凝土增强体对既有基础或承台下的地基进行加固，包括如下步骤：
1)以原地基验收时的地基承载力为桩间土天然地基承载力基本值，乘以1.2～1.5倍发挥系数计算桩间土体承载力特征值；
2)根据地层勘察文件选用增强体持力层桩端阻力基本值和桩侧摩擦阻力基本值，以增强体持力层桩端阻力基本值乘以1.1～1.2倍发挥系数计算增强体持力层桩端阻力特征值，桩侧摩擦阻力基本值乘以1.2～1.5倍发挥系数计算桩侧摩擦阻力特征值；按增强体持力层桩端阻力特征值与桩侧摩擦阻力特征值之和计算增强体承载力特征值；
3)设计基底压力与桩间土体承载力特征值的差值作为增强体承载力的目标值，按单桩极限承载力标准值计算需要增设桩的数量；
4)根据增设桩的数量，在既有建筑竖向承载构件下的基础或承台对应的位置剔出孔洞，在孔洞处的地基采用机械钻孔或人工挖孔进行桩孔施工；
5)在桩孔内施做增强体，增强体施做时桩顶在靠近基础或承台厚度的范围内预留钢筋作为锚固筋；
6)人工剔除孔洞周边混凝土，使既有基础或承台配筋露出搭接的长度，将增强体的预留的锚固筋与基础或承台的配筋搭接固定成钢筋网，使其恢复至原配筋要求；
7)采用浇注孔洞混凝土至原基础或承台开孔洞前的标高。
进一步地，根据步骤3)中计算的增设增强体的数量，在步骤4)中分三批次在既有建筑竖向承载构件下的基础或承台对应的位置上进行孔洞剔除和增强体施工，每批次数量不得超过设计增设桩数量的1/3；
进一步地，步骤4)中第一批次的增强体施做完成后，采用静载荷试验测定桩间土体的实际承载力，以验证初步设计时采用的桩间土强度发挥系数的适宜性，并用实测地基承载力核算增设桩的数量，相差10％以上时，在第二、第三批次开孔洞时进行增强体的数量及分布的调整。
进一步地，增强体为灌注桩，在基础或承台上剔除孔洞的直径小于设计灌注桩直径的20％，浇筑混凝土时使混凝土浇筑至基础或承台底面，在混凝土达到设计强度后人工剔除顶部浮浆至基础或承台底面一下300mm的位置，露出钢筋作为锚固筋钢筋。
进一步地，增强体为预制桩，在基础或承台上剔除孔洞的直径大于等于预制桩直径，预制桩的长度大于桩孔深度与基础或承台厚度的总和；剔除高于孔洞底部的预制桩顶混凝土，露出锚固筋钢筋。
进一步地，步骤7)中浇筑孔洞的混凝土高于原基础或承台混凝土一个强度等级。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在对原地基长时间受压后土体承载力提高的基础上，按增强体的极限承载力标准值确定增设桩的数量，满足对基础或承台承载能力的条件下，按此方式设计计算增设桩间距相对较大，形成疏桩桩筏基础，可大大减少按增强体设计方法确定增设桩的数量。
附图说明
图1为实施例1中灌注桩加固后的既有超高层建筑疏桩基础结构示意图；
图2为实施例2中预制桩加固后的既有超高层建筑疏桩基础结构示意图；
其中：1、基础或承台；2、原基桩；3、灌注桩；4、预制桩；5、孔洞；6、钢筋网。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
参见图1，既有超高层建筑疏桩基础加固方法，采用多根竖直的钢筋混凝土增强体对原基础或承台1的地基进行加固，包括如下步骤：
1)以原地基验收时的地基承载力为桩间土天然地基承载力基本值，乘以1.2～1.5倍发挥系数计算桩间土体承载力特征值，桩间土承载力特征值计算公式为：
fa＝ζt·fak
其中，fa为桩间土承载力，fak为地基承载力基本值，ζt为地基持荷效应系数，取1.2～1.5。
2)根据地层勘察文件选用增强体持力层桩端阻力基本值和桩侧摩擦阻力基本值，以增强体持力层桩端阻力基本值乘以1.1～1.2倍发挥系数计算增强体持力层桩端阻力特征值，桩侧摩擦阻力基本值乘以1.2～1.5倍发挥系数计算桩侧摩擦阻力特征值；按增强体持力层桩端阻力特征值与桩侧摩擦阻力特征值之和计算增强体承载力特征值，计算公式分别为：.
增强体持力层桩端阻力特征值qp＝ζd·qpk
其中，qpk为地基各层作为增强体桩端持力层的桩端阻力，ζd为增强体端阻力持荷效应系数，取1.1～1.2；
桩侧摩擦阻力特征值qsi＝ζc·qsik
其中，qsik为桩侧摩擦阻力，ζc为桩侧摩擦阻力持荷效应系数，取1.2～1.5；
计算增强体长度为li的承载力Rsi＝u∑qsili+qpAp
其中，li为初步选定增强体持力层深度-增强体长度，Ap初步选定增强体直径后的桩端截面积，u为初步选定增强体直径后的桩端周长。
3)设计基底压力与桩间土体承载力特征值的差值作为增强体承载力的目标值，按单桩极限承载力标准值计算需要增设桩的数量：
扣除桩间土承担荷载后的增强体承担总荷载Q＝A0(σ0－fa)
增设增强体数量计算，n＝Q/Rsi
其中，σ0为上部结构设计基底平均压力，A0为基础底板面积。
4)根据计算增设的增强体的数量，在既有建筑竖向承载构件下的基础或承台1下原基桩2之间的对应位置剔出孔洞5，在孔洞5处的地基采用机械钻孔或人工挖孔进行桩孔施工；由于增设的增强体在既有建筑主要竖向承载构件(柱、墙)下的基础或承台1部位，基本不改变既有建筑的竖向传力体系，避免增设上部结构因地基加固或调整不均匀沉降而产生的附加应力及变形，确保既有建筑的安全。
增强体施工时，剔除孔洞5的直径小于增强体直径的20％，将计算的桩数量在步骤3)中分三批次在既有建筑竖向承载构件下的基础或承台1对应的位置上进行孔洞5剔除和增强体施工，每批次数量不得超过设计增设桩数量的1/3。从孔洞5处取地基内的土体，采用静载荷试验测定桩间土体的实际承载力，以验证初步设计时采用的桩间土强度发挥系数的适宜性，并用实测地基承载力核算增设桩的数量，相差10％以上时，在第二、第三批次开孔洞5时进行增强体的数量及分布的调整。
5)进行人工掏孔或机械成孔的方式进行灌注桩3桩孔的施工，成孔后吊放钢筋笼，浇筑混凝土时使混凝土浇筑至基础或承台1底面，，在混凝土达到设计强度后人工剔除顶部浮浆至基础或承台1底面一下300mm的位置，露出钢筋作为锚固筋钢筋；
6)人工剔除孔洞5周边混凝土，使原基础或承台1配筋露出搭接的长度，将增强体的预留的锚固筋钢筋与基础或承台1的配筋搭接固定成钢筋网6，使其恢复至原配筋要求；
7)采用混凝土浇注孔洞5至原基础或承台1开孔洞5前的标高；施工时，浇筑孔洞5的混凝土高于原基础或承台1混凝土一个强度等级，已保证掏孔处的基础或承台1的强度。
本实施例在对原地基加固时结合增强体之间土体长时间受压后土体承载力发挥系数提高，且按增强体的极限承载力标准值确定单桩承载力，满足对基础或承台1承载能力的条件下，设计计算增设的桩间距相对较大，形成疏桩桩筏基础，可大大减少按增强体设计增设的数量。同时，增强体施工过程采用钻孔灌注桩3成桩，施工方便，现场无沉桩作业，噪声小；并预留与基础或承台1孔洞5处的配筋搭接固定的锚固筋，使得增设的灌注桩3与既有建筑基础或承台1刚性连结，使后增桩与既有基础共同作用，增强了既有建筑基础的整体刚度，提高其抗水平荷载的能力；基础或承台1上的孔洞5直径比桩的直径小20％，保证增设的增强体对基础或承台1的支承作用。
实施例2：
参见图2，既有超高层建筑疏桩基础加固方法，采用多根竖直的钢筋混凝土增强体对原基础或承台1的地基进行加固，包括如下步骤：
1)以原地基验收时的地基承载力为桩间土天然地基承载力基本值，乘以1.2～1.5倍发挥系数计算桩间土体承载力特征值，桩间土承载力特征值计算公式为：
fa＝ζt·fak
其中，fa为桩间土承载力，fak为地基承载力基本值，ζt为地基持荷效应系数，取1.2～1.5。
2)根据地层勘察文件选用增强体持力层桩端阻力基本值和桩侧摩擦阻力基本值，以增强体持力层桩端阻力基本值乘以1.1～1.2倍发挥系数计算增强体持力层桩端阻力特征值，桩侧摩擦阻力基本值乘以1.2～1.5倍发挥系数计算桩侧摩擦阻力特征值；按增强体持力层桩端阻力特征值与桩侧摩擦阻力特征值之和计算增强体承载力特征值，计算公式分别为：.
增强体持力层桩端阻力特征值qp＝ζd·qpk
其中，qpk为地基各层作为增强体桩端持力层的桩端阻力，ζd为增强体端阻力持荷效应系数，取1.1～1.2；
桩侧摩擦阻力特征值qsi＝ζc·qsik
其中，qsik为桩侧摩擦阻力，ζc为桩侧摩擦阻力持荷效应系数，取1.2～1.5；
计算增强体长度为li的承载力Rsi＝u∑qsili+qpAp
其中，li为初步选定增强体持力层深度-增强体长度，Ap初步选定增强体直径后的桩端截面积，u为初步选定增强体直径后的桩端周长。
3)设计基底压力与桩间土体承载力特征值的差值作为增强体承载力的目标值，按单桩极限承载力标准值计算需要增设桩的数量：
扣除桩间土承担荷载后的增强体承担总荷载Q＝A0(σ0－fa)
增设增强体数量计算：n＝Q/Rsi
其中，σ0为上部结构设计基底平均压力，A0为基础底板面积。
4)根据计算增设的增强体的数量，在既有建筑竖向承载构件下的基础或承台1下原基桩2之间的对应位置剔出孔洞5，在孔洞5处的地基采用机械钻孔或人工挖孔进行桩孔施工；由于增设的增强体在既有建筑主要竖向承载构件(柱、墙)下的基础或承台1部位，基本不改变既有建筑的竖向传力体系，避免增设上部结构因地基加固或调整不均匀沉降而产生的附加应力及变形，确保既有建筑的安全。
增强体施工时，剔除孔洞5的直径大于等于增强体直径，将计算的桩数量在步骤3)中分三批次在既有建筑竖向承载构件下的基础或承台1对应的位置上进行孔洞5剔除和增强体施工，每批次数量不得超过设计增设桩数量的1/3。从孔洞5处取地基内的土体，采用静载荷试验测定桩间土体的实际承载力，以验证初步设计时采用的桩间土强度发挥系数的适宜性，并用实测地基承载力核算增设桩的数量，相差10％以上时，在第二、第三批次开孔洞5时进行增强体的数量及分布的调整。
5)进行人工掏孔或机械成孔的方式进行桩孔的施工，成孔后将预制桩4通过机械静压方式沉桩，使桩端达到设计标高；然后剔除预制桩4顶混凝土露出钢筋作为锚固筋。
6)人工剔除孔洞5周边混凝土，使原基础或承台1配筋露出搭接的长度，将增强体的预留的锚固筋钢筋与基础或承台1的配筋搭接固定成钢筋网6，使其恢复至原配筋要求；
7)采用混凝土浇注孔洞5至原基础或承台1开孔洞5前的标高；施工时，浇筑孔洞5的混凝土高于原基础或承台1混凝土一个强度等级，已保证掏孔处的基础或承台1的强度。
本实施例在对原地基加固时结合增强体土体长时间受压后土体承载力发挥系数提高，且按增强体的极限承载力标准值确定单桩承载力，满足对基础或承台1承载能力的条件下，设计计算增设的桩间距相对较大，形成疏桩桩筏基础，可大大减少按增强体设计增设的数量。同时，增强体施工过程采用机械钻孔静压预制桩4成桩，施工现场无湿作业，污水排放小；并预留与基础或承台1孔洞5处的配筋搭接固定的锚固筋，使得增设的灌注桩3与既有建筑基础或承台1刚性连结，使后增桩与既有基础共同作用，增强了既有建筑基础的整体刚度，提高其抗水平荷载的能力。
如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.既有超高层建筑疏桩基础加固方法，采用增设多根竖向的钢筋混凝土增强体对既有基础或承台下的地基进行加固，其特征在于，包括如下步骤：
1)以原地基验收时的地基承载力为桩间土天然地基承载力基本值，乘以1.2～1.5倍发挥系数计算桩间土体承载力特征值；
2)根据地层勘察文件选用增强体持力层桩端阻力基本值和桩侧摩擦阻力基本值，以增强体持力层桩端阻力基本值乘以1.1～1.2倍发挥系数计算增强体持力层桩端阻力特征值，桩侧摩擦阻力基本值乘以1.2～1.5倍发挥系数计算桩侧摩擦阻力特征值；按增强体持力层桩端阻力特征值与桩侧摩擦阻力特征值之和计算增强体承载力特征值；
3)设计基底压力与桩间土体承载力特征值的差值作为增强体承载力的目标值，按单桩极限承载力标准值计算需要增设桩的数量；
4)根据增设桩的数量，在既有建筑竖向承载构件下的基础或承台对应的位置剔出孔洞，在孔洞处的地基采用机械钻孔或人工挖孔进行桩孔施工；
5)在桩孔内施做增强体，增强体施做时桩顶在靠近基础或承台厚度的范围内预留钢筋作为锚固筋；
6)人工剔除孔洞周边混凝土，使既有基础或承台配筋露出搭接的长度，将增强体的预留的锚固筋与基础或承台的配筋搭接固定成钢筋网，使其恢复至原配筋要求；
7)采用浇注孔洞混凝土至原基础或承台开孔洞前的标高。
2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：根据步骤3)中计算的增设增强体的数量，在步骤4)中分三批次在既有建筑竖向承载构件下的基础或承台对应的位置上进行孔洞剔除和增强体施工，每批次数量不得超过设计增设桩数量的1/3。
3.根据权利要求2所述的施工方法，其特征在于：步骤4)中第一批次的增强体施做完成后，采用静载荷试验测定桩间土体的实际承载力，以验证初步设计时采用的桩间土强度发挥系数的适宜性，并用实测地基承载力核算增设桩的数量，相差10％以上时，在第二、第三批次开孔洞时进行增强体的数量及分布的调整。
4.根据权利要求3所述的施工方法，其特征在于：增强体为灌注桩，在基础或承台上剔除孔洞的直径小于设计灌注桩直径的20％，浇筑混凝土时使混凝土浇筑至基础或承台底面，在混凝土达到设计强度后人工剔除顶部浮浆至基础或承台底面一下300mm的位置，露出钢筋作为锚固筋钢筋。
5.根据权利要求3所述的施工方法，其特征在于：增强体为预制桩，在基础或承台上剔除孔洞的直径大于等于预制桩直径，预制桩的长度大于桩孔深度与基础或承台厚度的总和；剔除高于孔洞底部的预制桩顶混凝土，露出锚固筋钢筋。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的施工方法，其特征在于：步骤7)中浇筑孔洞的混凝土高于原基础或承台混凝土一个强度等级。
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