临近流塑状软土深基坑的古建筑综合加固技术实践

1、临近流塑状软土深基坑的古建筑综合加固技术实践中建一局华中公司：朱燕【摘 要】 该项目场地周围两侧为古老住宅建筑、另两侧临近马路。基坑周围邻接的建筑物为砖木结构、现已濒临或已开裂，基坑临近马路下又埋设有各种管线。因地下土质情况为极软的流塑状黏性土，而当地已有的施工经验表明，在基础桩施工时，就会对临近建筑物产生不利影响。为避免这种不利影响，基础桩施工前对临近建筑上部结构采用钢带加固、基础进行微型钢管桩加固，本文介绍了此综合加固的方法，施工过程，对同类项目有参考作用。【关键词】 古建筑、基础加固、钢带加固、流塑状软土【Abstract】 Land lot of the Stockmann Nevsk

2、y Centre is adjacent to old residential buildings at two sides, and streets at the other two. Brick-timber structure adjacent buildings are either cracked or about to crack. Beneath the streets there are various public utilities. With plastic fluid silt clay under the ground, foundation piling opera

3、tions may bring adverse impacts to adjacent buildings. To counter those adverse impacts, prior to foundation piling operations the adjacent buildings are reinforced with steel bands surrounding the superstructure and micro piles through the foundations. Presented in this paper are the reinforcing te

4、chnologies, and work procedure descriptions, which are of referential values to similar projects.【Key words】 old buildings, reinforcing of foundations, reinforcing with steel bands, plastic fluid soil一、前言随着城市建设规模不断扩大，开发利用城市地下空间是提高城市功能的必经之路。基坑工程是地下空间开发建设过程中的一种必不可少的工程技术。随着基坑工程占地面积越来越大，基坑开挖深度越来越深，对基坑工程

5、的技术要求也就越来越高。尤其是在旧城改造中，基坑邻近甚至紧挨周边原有建筑，增大了基坑施工的难度。随着近几年圣彼得堡老城区的改造的同时，仍需要进一步保护城区内大量的古老建筑；由此必须进一步研究如何在开发地下新建筑的空间的同时，保护这些古老建筑不继续沉降，防止这些古老建筑不被破坏。已有建筑的加固和改造技术作为一门新的学科正在应用发展和扩大。本文介绍了圣彼得堡斯托克曼项目周边古建筑的加固实例，对于国内流塑性软土区域的相似项目有借鉴意义。二、技术背景在高人口密度城市为新建筑进行地下施工会对周围建筑造成潜在风险。建筑地下部分施工的逆作工艺是最安全的，但在彼得堡未有先例。彼得堡市的地质条件较差，现场场地地

6、下水位高且地基土为流塑状的各类土层。本工程位于市区中心地段，总建筑面积近10万，地上9层，地下4层。基坑深1315m，是当地市区最深的基坑，基坑南北长150多m，东西长5080m，基坑面积1万多。现场地质条件属软质粘土。周边建筑结构年代久远,多为有上百年历史的砖木结构建筑，结构牢度较差。该基坑西、南二边距周边建筑最近距离约40cm，距地铁站29m左右。紧挨基坑的建筑均是具有100年以上历史的古老建筑，34层结构，平面布局复杂，条形毛石基础，砖木结构，外墙厚7582cm。楼层顶板为木梁结构，金属屋面，屋顶承重结构为木质桁架。按照当地城市建设要求规定，新建工程施工对邻近建筑产生的附加沉降量不得大于

7、50mm。为此采取对周边建筑进行加固的技术措施，相应减小了对基坑设计施工的严苛要求。所有加固施工只允许在建筑外部进行，并且加固施工不得影响建筑功能的正常使用。这些条件增加了加固施工的难度。三、施工设计本工程基坑深1315m，基坑维护结构为重型钢板桩HZ775B，深度24m。钢板桩墙与古建筑物外墙之间采用直径380mm，长度18m的地下咬合桩墙以降低钢板桩施工期间对现有建筑物的震动作用。 针对被加固建筑的现状，从技术角度分析建筑上部结构可以采取的加固方案有三个可供选择。一是框架加固方案，二是墙面加固方案，三是钢带加固方案。框架加固技术在加固施工时具有较大的噪声，并需进户操作，工期较长，严重影响住

8、户生活质量并破坏建筑外立面效果；墙面加固技术造价高，并破坏建筑外立面效果；钢带加固技术施工噪声小，不需入户操作，工期短，建筑外立面可以恢复，且造价较低。对古建筑地下部分的加固方法有：基础灌浆，并采用微型桩（titan桩）加固基础。通过基础砼圈梁将微型桩和钢带连接成整体，地上墙体钢带经预热加固，砖墙灌缝。拱门采用金属圈梁加固，加固施工分区段实施，伴随沉降监测。四、施工技术（一）工艺原理地下加固：TITAN桩是利用肋状的空心钻杆杆体作为TITAN成孔时的钻杆，在杆体端部联接一次性钻头，利用钻机将杆体打入地层，施打过程中通过杆体的中孔向地层注浆，使锚杆杆体外裹水泥砂浆或水泥净浆体，沿杆体与周围土体接

9、触，并形成一个结合体，通过端部钢梁与楔形锚具施加一定的预应力；再通过混凝土圈梁与古旧建筑物连接在一起，承担古旧建筑的一定荷载。TITAN桩采用边钻孔边注浆，施工完毕后，形成比钻杆大一倍的桩体；以摩擦和端承为主承担建筑物荷载。周边土体发生沉降时，建筑物的荷载转移到TITAN上，从而阻止了建筑物的沉降。地上加固：通过锚杆将钢带与建筑外墙连接成整体，并用钢带将建筑外围进行捆绑，从而增强了建筑物的整体刚度，并且钢带和基础加固的圈梁进行连接，增强整体性。建筑物抵御外力的能力有了较大的加强，达到了加固建筑的目的。连接钢带在加热后再进行最终的焊接，冷却后收缩起到捆绑作用。（二）工艺流程旧基础钻孔注浆基础下结

10、合层注浆钻机就位TITAN桩施工注浆安装钢腰梁楔形锚具锁定绑圈梁钢筋一支模板圈梁混凝土浇注墙面开槽，钻孔 安装节点钢板钢带一侧焊接钢带加热钢带另一侧焊接钢带冷却门洞加固墙面清扫抹灰恢复。（三）施工顺序1.原有基础进行灌浆加固(1) 采用风动钻孔机在旧基础上钻孔，钻头采用金刚石钻头，孔为倾斜式，角度为8度；直径为40-50mm，间距为750-1000mm的钻孔网格 。(2) 钻孔灌浆施工应采取间隔式施工方法。(3) 第一步钻孔到古旧基础1m深位置。以0.2-0.4MPa压力进行注浆，考虑基础裂缝较多，空洞较多。以注满为止。(4) 第二步钻孔到2.6m深位置。进行注浆，注浆方式同上。两次注浆后即完

11、成对基础裂缝的注浆。(5) 最后钻孔到位于基础底部以下500mm，然后通过导向器和填料对地基和基础灌浆。压力不大于0.4-0.5MPa，灌浆速度10-20L/min，并形成接触区域层。(6) 灌浆加固2天后，开始TITAN桩施工。2. TITAN桩施工TITAN 桩施工主要由钻进、钻杆接长和注浆三部分组成，钻进时根据土质情况不同，选择不同的注浆压力。操作要点如下：(1) 按照设计的TITAN桩横向间距、角度；进行钻机钻杆定位。(2) 采用HUTTE HBR-202系列钻机钻进，钻进时直接利用TITAN桩作为钻杆。成孔深度按照设计要求，第一节钻杆前安装带注浆孔的十字钻头，钻杆连接采用专用钻杆套筒

12、连接。每根钻杆中部安装专门定位片。 图1 TITAN 桩施工过程(3) TITAN桩采用72mm、53mm两种类型桩，注浆完成后形成110MM、150MM的桩体。(4) 边钻（见图2）边进行注浆（见图3），注浆采用Maipump-800注浆机或其他注浆机进行注浆，注浆时采用不低于5Mpa的压力进行注浆；浆液采用的配合比为：M400硅酸盐水泥120kg、增塑剂0.6kg、硅化钠1.2kg、水60L。图2 TITAN桩钻孔 图3 注浆设备(5) 注浆时必须控制浆液的输出量与钻孔形成的空间匹配，注浆运送速度低于0.3-1m/min并浆液输出量到100L/m。如遇到沙层液面出现下降后，增加压浆速度以保

13、证液面与孔口平齐。(6) TITAN桩钻至设计深度后，根据TITAN桩的长度、标高以及按0.4-0.5MPa压力的压送量来确定桩体的密实度。(7) 为了避免施工TITAN桩过程造成建筑物沉降，施工时，间隔进行施工且相邻间隔必须大于2-4m，同时TITAN施工结束2天后相邻TITAN桩方可开始施工；如建筑物基础沉降超过1MM/昼夜，则马上停止施工。3.钢腰梁及楔形锚具安装(1) 开挖2m宽沟槽，开挖后土方堆放位置离开挖部位不少于0.5m。然后在槽钢壁钻25cm孔，以便连接TITAN。基础开槽，放入槽钢（见图4）。 图4 TITAN桩端部处理节点图(2) 在毛石基础砌体上钻25mm孔，安装锚杆，采

14、用vergussmotel浆安装锚杆。(3) 将titan桩丝扣端用垫圈紧固，焊接在槽钢壁上（见图5和6），螺帽尺寸现场确定。图5 TITAN桩端部处理节点图 图6 端部处理节点(4) 安装槽钢以及楔形锚具过程中，不得冲击TITAN桩，防止造成桩体受破坏。4.钢筋网片绑扎及圈梁混凝土施工 (1) 现场场地内，绑扎钢筋网片，成片安装 (2) 将直径12A-，200×200mm钢网固定在锚杆上（见图7） (3) 钢筋网片安装完毕后，支设单侧模板；加灌混凝土厚度为280mm，混凝土不低于B20，W6，F100。（见图8） (4) 混凝土倒入模板内，养护（7-8天强度达70%），拆模后对圈梁

15、做双层沥青防水处理。图7 圈梁钢筋 图8 圈梁5. 钢带安装(1) 设计思路：水平向钢带基本位于楼板处，竖向钢带躲开门窗洞口，间距约为4-6米。竖向钢带底部与圈梁内的槽钢焊接，当基础与墙体外皮不在同一平面时，可以用加焊角钢过渡。竖向钢带固定后再固定横向钢带。2者相交的位置采用矩形钢板连接，建筑的阴阳角采用角钢固定，钢带宽80mm，厚10mm，节点钢板用锚杆M16/24与墙体结构固定。(2) 搭设外立面脚手架，进行结构外墙面清理，测量放线，按照设计的钢带位置将外墙装饰层剔除，开槽。锚杆位置钻25mm直径圆孔，孔深450mm。先安装建筑阴阳角的垂直角钢，与墙面通过锚杆固定。接下来安装节点钢板，节点

16、钢板一般用4根锚杆固定，锚杆孔内填充一种类似植筋胶的Vergussmortel浆液。最后安装横向和竖向的钢带。(3) 钢带一端与节点板焊接，加热后再将另一端焊接固定在节点板上。冷却后即有捆绑作用。图9 节点板图10 阴阳角节点板6. 门洞加固拱形门洞剔除装饰层，采用150×10角钢和锚杆固定在门剁上，弧形部位间断地切出小口，加热煨成弧形安装在弧形门梁上。图11 拱形门洞加固图图12 拱形门洞节点图7.立面恢复所有开槽位置，钢带与墙面的空隙先填充M100号水泥砂浆，开槽位置钉上钢筋网片，抹灰修复，整个外墙粉刷涂料，完全覆盖所有铁件，修饰一新，看不出改造的痕迹。（四）施工中其他注意事项基

17、础加固时分若干段施工，不允许上下混合施工。用信号带隔离施工区，信号带上要有警示文字。夜间必须有信号带照明；在不同分段同时进行基础和钢带加固施工时，应禁止通行，行人绕行。完全开挖沟槽和加固其墙体后，方可进行与维修和基础加固有关的混凝土施工，并在施工过程中应保护现有的防水材料。如基础和墙体之间的防水被破坏，则应紧急修复。高度超过4m的脚手架经生产安全负责小组验收，签署后使用；脚手架验收须检查：是否连接、紧固、紧固强度、单独的紧固节点、脚手板围栏、垂直支柱、支撑平台及接地可靠性；在脚手架拆除中，所有出入口、阳台等应予关闭。如施工过程中发现设计中没有提到的管道、设备或爆炸物品时，必须停止地下施工，得到

18、相应机关许可后方可施工。五、技术经济效益分析钢带加固技术的效益主要体现在社会效益上，以俄罗斯圣·彼得堡涅瓦大街综合商贸中心工程为例，周边需加固的建筑面积约5000m2，若加固施工期间要求用户搬迁，且不说用户搬迁的损失补助，光搬迁房的房租费用，目前在俄罗斯半年租金将高达90万美元。钢带加固技术与砼外框架加固技术比较，具有节省材料效果。钢带加固，每延米用钢量为8kg，框架加固，每延米用材：钢材-5kg、砼-0.08m3、模板-0.4m2。按国内价格计算，每延米框架加固比钢带加固增加费用约50元人民币。以圣·彼得堡涅瓦大街商贸中心工程为例，加固工程量共计约3000m，钢带加固方案

19、较框架加固方案可以节省材料费用15万元人民币。如果按俄罗斯价格计算,则可以节省材料费用超过5万美元。目前TITAN桩技术完全为国外技术，国内尚没有使用，在俄罗斯圣彼得堡也属于首次使用，但该技术的机械化程度较高，施工速度较快。如果在国内有加工厂家，费用则会等同于国内相关工艺。六、应用实例俄罗斯圣彼得堡涅瓦大街商务办公综合楼工程，总建筑面积100850m2，地上59层，地下4层。桩基，框架结构，施工场地位于彼得堡中央行政区，涅瓦大街114A，城市建筑保护区内，占地面积9973。工地东段以起义街为界，南段以涅瓦街为界，距离起义广场地铁站25m，北部和西部与四层居民楼及院落接壤。起义街4号和涅瓦街112号建筑物结构技术勘查由 - 公司于2004-2006年完成，根据勘察结果，彼得堡建筑鉴定委员会认定该建筑物处于事故技术状态（）场地地下存在已拆除建筑物的工程管线。被加固建筑上部结构加固范围见下图。图13 建筑加固范围考虑到该加固施工并不影响整体施工进度，在劳动力组织上采取了综合性专业施工的组织模式，分土方（包括挖、运、填）、钢结构（包括下料、钢材和砌体打孔、焊接、锚固）、砼（包括脚手架、钢筋、模板、支撑、砼）三大专业组，每个专业组1队，土方队4人，钢结构队6人，砼队6人，共计16人。整个加固工程施工连续而有序