JGJ 123-2000(条文说明) 既有建筑地基基础加固技术规范.pdf
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1、中华人民共和国行业标准既有建筑地基基础加固技术规范JGJ 123 - 2000 条文说明2 000北京前言既有建筑地基基础加固技术规范JGJ 123-2000,经建设部2000年2月12日以建标2000J35号文批准,业已发布。为便于广大设计、施工、科研、学校等单位的有关人员在使用本标准时能正确理解和执行条文规定,(既有建筑地基基础加固技术规范编制组按章、节、条顺序编制了本标准的条文说明,供国内使用者参考。在使用中如发现本条文说明有不妥之处,请将意见函寄中国建筑科学研究院。48 目次I总则3 基本规定4 地基基础的鉴定.5 地基计算.6 地基基础的加固方法7 地基基础事故的补救与预防.8 增层
2、改造.70 9 纠倾加固和移位. 72 49 1总则1.0.1 根据我国情况,既有建筑因各种原因需要进行地基基础加固者,从建造年代来看,除少数古建筑和建国前建造的建筑外,绝大多数是建国以来建造的建筑,其中又以建国初期至70年代末建造的建筑占主体,改革开放以来建造的大量建筑,也有一小部分需要进行加固。就建筑类型而言,有工业建筑和构筑物,也有公用建筑和大量住宅建筑。因而,需要进行地基基础加固的既有建筑范围很广、数量很多、工程量很大、投资很高。因此,既有建筑地基基础加固的设计和施工必须认真贯彻国家的各项技术经济政策,做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量、保护环境。50 3基本规定3.0.1 既
3、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,根据鉴定结果,才能确定加固的必要性和可能性。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,所以必须强调应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、审批等。3.0.2 大量工程实践证明,在进行地基基础设计时,采用加强上部结构刚度和强度的方法,能减少地基的不均匀变形,取得较好的技术经济效果。因此,在选择既有建筑地基基础加固方案时,同样也应考虑上部结构、基础和地基的共同作用,采取切实可行的措施,既可降低费用,又可收到满意的效果。在选择地基基础加固
4、方案时,本条强调应根据条中所列各种因素对初步选定的各种加固方案进行认真、客观的对比分析,选定最佳的加固方法。3.0.3 既有建筑地基基础加固的施工,一般来说,具有技术要求高、施工难度大、场地条件差、不安全因素多、风险大等特点,本条特别强调施工人员应具备较高的素质。施工过程中除了应有专人负责质量控制外,还应有专人负责严密的监测,当出现异常情况时,应采取果断措施,以免发生安全事故。3.0.5 对既有建筑进行地基基础加固时,沉降观测是项必须要做的工作,它不仅是施工过程中进行监测的重要手段,而且是对地基基础加固效果进行评价和工程验收的重要依据。由于地基基础加固过程中容易引起对周围土体的扰动,因此,施工
5、过程中对邻近建筑和地下管线也应进行监测。51 4 地基基础的鉴定4. 1地基的鉴定4.1.3 既有建筑的检验应根据加固的目的和要求、建筑物的重要性、搜集的资料和调查的情况等来考虑并确定检验孔的位置、数量和检验方法,为了能确切反映既有建筑地基土的现状,检验孔位应尽量靠近基础。对于直接增层或增加荷载的建筑,有条件时尚应取基础下的原状土进行室内试验,或在基础下进行载荷试验,以获得经既有建筑荷载压密后的地基承载力和变形模量值。4.1.4 对既有建筑地基进行评价,除了根据地基检验结果外,还应结合当地经验,这样才能使作出的评价符合实际情况。4.2基础的鉴定4.2.1 既有建筑基础的检验步骤包括搜集资料和进
6、行现场调查。进行现场调查是检验基础必不可少的步骤,因为对既有建筑来说,有的因建造时间久远,原始资料不全F有的受环境影响,有不同程度的损坏。只有通过开挖探坑,将基础暴露出来,才能对基础的现状有全面的了解。4.2.3 对既有建筑基础的评价主要是根据检验结果、通过验算确定基础承载力和变形是否满足设计要求,如不满足应提出建议采用何种方法进行基础加固。52 5地基计算5.1 地基承载力计算5. 1. 1 既有建筑地基基础加固或增加荷载时,采用本规范第6章各种方法加固后确定的地基承载力和第8章所确定的增层地基承载力均为地基承载力标准值。因此,在按本条式(5.1.1-1)进行地基承载力计算时,均应按国家现行
7、标准建筑地基基础设计规范)GB 7有关规定将地基承载力标准值换算成地基承载力设计值。5.2地基变形计算5.2.2 既有建筑地基变形计算,可根据既有建筑沉降稳定情况分为沉降已经稳定者和沉降尚未稳定者两种。对于沉降已经稳定的既有建筑,其基础最终沉降量s包括已完成的沉降量s。和地基基础加固后或增加荷载后产生的基础沉降量Sl。其中Sl是通过计算确定的,计算时采用的压缩模量,对于地基基础加固的情况和增加荷载的情况是有区别的:前者是采用地基基础加固后经检测得到的压缩模量,而后者是采用增加荷载前经检验得到的压缩模量。对于原建筑沉降尚未稳定的增加荷载的既有建筑,其基础最终沉降量s除了包括上述So和Sl外,尚应
8、包括原建筑荷载下尚未完成的基础沉降量Sz。53 6 地基基础的加固方法6. 1 基础补强注浆加圄法6.1.2 注浆施工时的钻孔倾角是指钻孔中心线与地平面的夹角,倾角不应小于300,以免钻孔困难。6.2 加大基础底面积法6.2.1 当既有建筑的基础产生开裂或地基基础不满足设计要求时,可采用提凝土套或钢筋混凝土套加大基础底面积,以满足地基承载力和变形的设计要求。当基础承受偏心受压时,可采用不对称加宽;当承受中心受压时,可采用对称加宽。原则上应保持新旧基础的结合,形成整体。对加套混凝土或钢筋掘凝土的加宽部分,应采用与原基础垫层的材料及厚度相同的旁实垫层,可使加套后的基础与原基础的基底标高和应力扩散条
9、件相同和变形协调。沿基础高度隔一定距离应设置锚固钢筋,可使加固的新挠混凝土与原有基础混凝土紧密结合成为整体。对条形基础应按长度1.52. Om 划分成单独区段,分批、分段、间隔分别进行施工。决不能在基础全长上挖成连续的坑槽或使坑槽内地基土暴露过久而使原基础产生和加剧不均匀沉降。6.2.2 当采用混凝土或钢筋混凝土套加大基础底面积尚不能满足地基承载力和变形等的设计要求时,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徨形基础z将原徨形基础改成箱形基础。这样不但更能扩大基底面积,用以满足地基承载力和变形的设计要求;另外,由于加强了基础的刚度,也54 可藉以减少地基的不均匀变形。6.
10、3加深基础法6.3.1 加深基础法是直接在基础下挖坑,再在坑内挠筑混凝土,以增大原基础的埋置深度,使基础直接支承在较好的持力层上,用以满足设计对地基承载力和变形的要求。其适用范围必须在浅层有较好的持力层,不然会因采用人工挖坑而费工费时又不经济;另外,场地的地下水位必须较低才合适,不然人工挖土时会造成邻近土的流失,即使采取相应的降水或排水措施,在施工上也会带来困难,而降水亦会导致对既有建筑产生附加不均匀沉降的隐患。鉴于施工是采用挖坑的方法,所以国外对基础加深法称坑式托换句itunderpinning) ;亦因在坑内要浇筑棍凝土,故国外对这种施工方法亦有称墩式托换(pierunderpinning
11、)。所提筑的混凝土墩可以是间断的或连续的,主要取决于被托换的既有建筑的荷载大小和墩下地基土的承载能力及其变形性能。6.4锚杆静压桩法6.4.1 锚杆静压桩是锚抨和静压桩结合形成的新桩基工艺。它是通过在基础上埋设锚杆固定压桩架,以既有建筑的自重荷载作为压桩反力,用千斤顶将桩段从基础中预留或开凿的压桩孔内逐段压入士中,再将桩与基础连结在一起,从而达到提高基础承载力和控制沉降的目的。6.4.2 当既有建筑基础承载力不满足压桩所需的反力时,则应对基础进行加固补强;也可采用新浇筑的钢筋混凝土挑梁或抬梁作为压桩的承台,如图1所示。6.4.3 铺杆静压桩的施工顺序如图2所示。55 56 (a) (b) 图I
12、挑梁法或拾梁法示意Ca)平面图;Cb)剖面图|压桩|该芒叮|既有建筑基础托换工程|确定桩位、放样、编号开凿室内混凝土地坪,挖出基础覆土| 锚杆加工制作开凿压桩孔安装压桩架起吊桩段,就位桩孔钻锚杆孔记录桩入土深度压力表读数预制混凝土桩段57 压桩施工流程框图图26.5树根桩法6.5.1 树根桩适用于各种不同的土质条件,对既有建筑的修复、增层、地下铁道的穿越以及增加边坡稳定性等托换加固都可应用,其适用性非常广泛。6.5.2 树根桩的单桩竖向承载力可按载荷试验资料求得;也可按国家现行标准建筑地基基础设计规范)GBJ 7有关规定估算。但尚应考虑既有建筑的地基变形条件的限制和考虑桩身材料强度的要求。亦即
13、设计人员要根据被托换建筑物的具体条件,预估经托换后该裂损的既有建筑所能承受的最大沉降量。在载荷试验中,可由荷载-沉降曲线上求出相应的该允许的最大沉降量的单桩竖向承载力。6.5.3 树根桩的施工由于采用了压浆成桩的工艺,根据上海经验通常有50%以上的水泥浆液压人周围土层,从而增大了桩侧摩阻力。树根桩施工有时采用二次注浆工艺。采用二次注浆有时可提高桩极限摩阻力30%50%。由于二次注浆通常在某一深度范围内进行,极限摩阻力的提高仅就该土层范围而言。如采用二次注浆,则需待第一次注浆的浆液初凝时方可进行。第二次注浆压力必须克服初凝浆液的凝聚力并剪裂周围土体,从而产生劈裂现象。浆液的初凝时间一般控制在45
14、60min范围,而第二次注浆的最大压力一般为4MPa。拔管后孔内混凝土和浆液面会下降,当表层土质松散时会出现浆液流失现象,通常的做法是立即在桩顶填充碎石和补充注浆。6.6坑式静压桩法6.6.1 坑式静压桩是采用既有建筑自重做反力,用千斤顶将桩段逐段压入土中的托换方法。千斤顶上的反力梁可利用原有基础下的基础梁或基础板,对无基础梁或基础板的既有建筑,则可将底层墙体加固后再进行托换加固。这种对既有建筑地基的加固方法,58 国外称压人桩(jackedpiles)。当地基土中含有较多的大块石、坚硬粘性土或密实的砂土夹层时,由于桩压人时难度较大,需要根据现场试验确定其适用与否。6.6.2 国内坑式静压桩的
15、桩身多数采用边长为150250mm的预制钢筋混凝土方桩,亦有采用桩身直径为150300mm的开口钢管,国外一般不采用闭口的或实体的桩,因为后者顶进时属挤土桩,会扰动桩周的土,从而使桩周士的强度降低;另外,当桩端下遇到障碍时,则桩身就无法顶进了。开口钢管桩的顶进对桩周土的扰动影响相对较小,国外使用钢管的直径一般为300450mm,如遇漂石,亦可用锤击破碎或用冲击钻头钻除,但决不能采用爆破。桩的平面布置都是按基础或墙体中心轴线布置的,同一个托换坑内可布置13根桩,绝大部分工程都是采用单桩和双桩。只有在纵横墙相交部位的托换坑内,横墙布置1根和纵墙2根形成三角的3根静压桩。6.6.3 由于压桩过程中是
16、动摩擦,因而压桩力达1.5倍设计单桩竖向承载力标准值相应的深度士层内,则定能满足静载荷试验时安全系数为2的要求。对于静压桩与基础梁(或板)的紧固,一般采用木模或临时砖模,再在模内浇灌C30混凝土,防止混凝土干缩与基础脱离。为了消除静压桩顶进至设计深度后,取出千斤顶时桩身的卸载回弹,因而出现了要求克服或消除这种卸载回弹的预应力方法。其做法是预先在桩顶上安装钢制托换支架,在支架上设置两台并排的同吨位千斤顶,垫好垫块后同步压至压桩终止压力后,将已截好的钢管或工宇钢的钢柱寨人桩顶与原基础底面间,并打人钢模挤紧后,千斤顶同步卸荷至零,取出千斤顶,拆除托换支架,对填塞钢柱的上下两端周边应焊牢,最后用C30
17、棍凝土将其与原基础挠注成整体。59 6.石灰植法6. .1 石灰桩是由生石灰和粉煤灰(火山灰或其它掺合料组成的柔性桩。它对软弱土的加固作用主要有以下几个方面z1 成孔挤密一一其挤密作用与土的性质有关。在杂填土中,由于其粗颗粒较多,故挤密效果较好F粘性土中,渗透系数小的,挤密效果较差。2 吸水作用一一实践证明.lkg纯氧化钙消化成为熟石灰可吸水0.32峙。对石灰桩桩体,在一般压力下吸水量约为65%-70%。根据石灰桩吸水总量等于桩间土降低的水总量,可得出软土含水量的降低值。3 膨胀挤密一一生石灰具有吸水膨胀作用,在压力50-100kPa时,膨胀量为20%-30%。膨胀的结果使桩周土挤密。4 发热
18、脱水一-lkg氧化钙在水化时可产生280卡热量,桩身温度可达200-3000C。使土产生一定的气化脱水,从而导致土中含水量下降、孔隙比减小、土颗粒靠拢挤密,在所加固区的地下水位也有一定的下降,并促使某些化学反应形成,如水化硅酸钙的形成。5 离子交换一一软土中铀离子与石灰中的钙离子发生置换,改善了桩间土的性质,并在石灰桩表层形成一个强度很高的硬层。以上这些作用,使桩间土的强度提高、对饱和粉士和粉细砂还改善了其抗液化性能。6 置换作用一一软土为强度较高的石灰桩所代替,从而增加了复合地基承载力,其复合地基承载力的大小,取决于桩身强度与置换率大小。6.2 石灰桩桩径主要取决于成孔机具,目前使用的桩管有
19、直径325mm和425mm两种z用洛阳铲成孔的一般为200-300mm。石灰桩的桩距确定,与原地基土的承载力和设计要求的复合地基承载力有关,一般采用2.5-3.5倍桩径。根据山西省的经验,60 采用桩距3.0-3.5倍桩径的,承载力可提高o.71. 0倍E采用桩距2.53. 0倍桩径的,承载力可提高1.0-1.5倍。桩的布置可采用三角形或正方形,而采用等边三角形布置更为合理,它使桩周土的加固较为均匀。桩的长度确定,是根据地质情况而定,当软弱土层厚度不大时,桩长宜穿过软弱土层,也可先假定桩长,再对软弱下卧层强度和地基变形进行验算后确定。石灰桩处理拖围一般要超出基础轮廓线外围1-2排。是基于基础的
20、压力向外扩散所需要;另外亦考虑基础边桩的挤密效果较差所致。6.7.4 石灰桩施工记录是评估施工质量的重要依据,再结合抽检便可较好地作出质量检验评价。通过现场原位测试的标准贯入、静力触探以及钻孔取样做室内试验可用以检测石灰桩及其周围土的加固效果。测试点应布置在等边三角形或正方形的中心,因为该处挤密效果较差。6.8注集加固法6.8.1 注浆法(grouting)亦称灌浆法,是指利用液压、气压或电化学原理,通过注浆管把浆液均匀地注入地层中,浆液以填充、渗透和挤密等方式,将土颗粒或岩石裂隙中的水分和空气排除后占据其位置,经一定时间后,浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体,形成一个结构新、强度大、防
21、水性能高和化学稳定性良好的结石体。注浆法的应用范围有z1 提高地基土的承载力、减少地基变形和不均匀变形$2 进行托换技术,对古建筑的地基加固更为常用s3 用以纠倾和回升建筑F4 用以减少地铁施工时的地面沉降,限制地下水的流动和控制施工现场土体的位移等。6.8.2 浆液材料可分为下列几类z61 t水泥浆f不稳定粒状材料I . _._.-.-. l水泥砂浆粒状浆液(悬液) I _. . . . . I粘土浆L稳定粒状材料浆液材料t水泥粘土浆元机浆材一硅酸盐(环氧树脂甲基丙烯酸酶类有机浆材j聚氨醋类丙烯酸胶类木质素类注浆按工艺性质分类可分为单液注浆和双液注浆。在有地下水流动的情况下,不应采用单液水泥
22、浆,而应采用双液注浆,及时凝结,以免流失。初凝时间是指在一定温度条件下,浆液混合剂到丧失流动性的这一段时间。在调整初凝时间时必须考虑气温、水温和液温的影响。单掖注浆适合于凝固时间长;双液注浆适合于凝固时间短。假定软土的孔隙率n=50%充填率=40%.故浆液注入率约为20%。若注浆点上的覆盖土厚度小于2m.则较难避免在注浆初期产生冒浆现象。按浆液在土中流动的方式,可将注浆法分为三类:1 渗透注浆浆掖在很小的压力下,克服地下水压、土粒孔隙间的沿程阻力和本身流动的阻力,渗入土体的天然孔隙,并与土粒骨架产生固化反应,在土层结构基本不受扰动和破坏的情况下达到加固的目的。渗透注浆适用于渗透系数k10-4c
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