武汉某电影乐园基础加固设计

武汉某电影乐园基础加固设计

王,飞

上海联创设计集团股份有限公司湖北分公司  武汉  430000

摘要：项目加建改建，建筑总荷载增加30%以上，原桩基础承载力相差较多。设计利用两层地下室的底板，采用锚杆静压桩补强。为解决底板强度不足、加固难度大造价高，利用底板处于隔水层的有利条件，采用泄水减压技术，较好解决了工程问题。

关键词： 改造；加固；基础；锚杆静压桩；泄水减压

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1  工程概况

武汉某电影乐园，西北两侧紧邻沙湖公园，东南相邻沙湖南环路，东侧红线距离沙湖大桥61m。改造后建筑高度、层数、外轮廓基本不变，功能调整为商业综合体。主体建筑结构类型为框架-剪力墙结构不变。原建筑地上七层，建筑面积约4.9万m²，地下两层，建筑面积约5.2万m²。改造后地上建筑面积约8万m²，地下建筑面积不变。

图1 典型勘察剖面：

原基础设计主楼采用800mm直径钻孔灌注桩，有效桩长约为25m，持力层为（8-2）中风化泥岩层，桩入土深度约37m，其中的12m为地下室埋深范围的送桩长度，桩身混凝土设计强度等级为C40，单桩承载力特征值Ra=4000KN。基础采用承台加防水板结构，防水板700厚。地下底板底面相对标高为-10.700，地下室抗浮水位为-0.300。

2  桩基加固设计

因上部荷载增加较多，原基础大多数桩基无法承受竖向荷载，需要补桩。经比较，锚杆静压桩较钻孔灌注桩，在场地、造价、工期等方面均有较大优势。桩身采用PHC-A400-95管桩，桩端持力层为第(8-1)层强风化泥岩，单桩承载力特征值Ra=800KN，有效桩长为 17~20 米左右,桩端进入持力层深度不小于 0.5 米，共802根锚杆静压桩。

因原结构桩基础为嵌岩灌注桩，沉降基本稳定，为减少锚杆静压桩的沉降，确保锚杆静压桩能承受预估荷载，锚杆静压桩采用加压力封桩头。原典型四桩承台下桩基，补桩施工前，原结构已拆除全部隔墙、楼面面层层荷载，上部建筑基本没有施工荷载，经计算此阶段原桩实际轴力2800KN左右；改造后补强8根锚杆静压桩，原单桩轴力约3800KN，补桩单桩轴力约750KN。按加压施工后，新老桩基各自承载力利用程度基本一致为原则，确定封桩压力，故采用400KN加压封桩头，封桩后新老桩基轴力均为50%承载力左右，基本能保证后期新老桩基能协同作用，且桩身强度均满足设计要求。

因锚杆静压桩承载力较高，桩孔新旧混凝土之间的抗剪承载力应进行验算，但《JGJ123-2012 既有建筑地基基础加固技术规范》、《GB 50367-2013 混凝土结构加固设计规范》均没有相关参数、公式，仅在《CECS295：2011 建(构)筑物托换技术规程》中有类似表述，本项目桩孔受力，与此类似，可以作为设计计算依据。

桩顶最大轴力=1.35*800=1080KN，桩孔承载力=0.16*19.10*3.14*475*650/1000

=2962KN>1.3*1080KN，满足受力要求。

补桩的位置，布置在桩中心距承台边600~800范围，此处避开原承台砖模、垫层，便于顺利压桩。因桩端持力层较为坚硬，桩施工至持力层后，压桩力迅速升高，桩头标高无法准确控制，如桩头在底板面上，无法利用切割机切割底板厚度范围内的桩头。因人工破高强预应力管桩，产生的微裂纹不易发现，且对桩头强度有较大不利影响，故桩顶最后的一节桩采用∅377x10钢管桩(Q235B)，桩稳定到设计压桩力后，采用火焰切割钢管桩至设计标高。

图2 锚杆静压桩封头

3  基础加固设计

根据各承台的受力情况，确定以下四种典型的补桩布置。

图3 五桩承台底板补桩 图4  四桩承台扩宽

图5 一桩承扩宽加高 图6 两桩承台扩宽加高

扩大承台补桩，施工时需要设置临时边坡支护，且施工期间消弱了底板支撑作用，故不能大范围采用，仅用于荷载较大处，共20个，其他200多处承台采用底板补桩，此方案施工非常方便，工期、造价优势明显。

对改造后底板进行验算，无水浮力作用下，原基础、新老桩基承载力满足设计要求。按原抗浮水位-0.300验算，新老桩基承载力满足设计要求，但700厚底板底部配筋16@150不足，主要位于承台边缘的底板底面，范围较大、配筋不足较多，分析原因如下：①因最近今年规范修改较大，荷载分项系数提高，而甲方坚持按后继适用年限50年进行改造，经与图审公司及行业专家沟通，只能按现行规范复核、加固；②原底板有较多后勤用房、设备用房、夹层、垫层等荷载，改造后大部分拆除，导致水浮力组合下，底板内力增加较多；③在水浮力作用下，部分锚杆静压桩仍有较大的轴力压力，即锚杆静压桩对底板产生了较大额外的弯矩、剪力。

根据以上分析，需对承载力不足底板进行加固，但传统的截面加大法、配筋加大法对底板底面加固难度较大，破除底板工程量、危险性较大，而在底板上加厚底板会影响地下室净高。最后决定采用泄水减压法，将原抗浮水位-0.300降至-4.000,底板基本不需要进行加固。泄水减压法的可行性，主要基于以下考虑：①本项目底板均位于透水层，不少类似新建地下室采用了泄水减压法，效果非常好，此技术较为成熟；②项目施工锚杆静压桩期间，底板上大量开桩孔，仅早期水量水压偏大，在之后的两年施工期间（项目之间停工一年多），历经两个雨季，抽水量也非常小；③项目底板有多处10立方米以上的集水坑，改造时又利用原底板高差增加两处50立方米的超大集水池，极端情况下有缓冲空间。④协调好后期物业管理，现场准备应急抽排设备。具体的泄水减压技术设计、施工，由专业公司完成，并经过设计复核、专家论证后再施工、验收。

4   结论

既有建筑加层，利用地下室底板，采用锚杆静压桩，安全、经济。满足相关技术要求时，可以采用泄水减压，避免底板加固，大大降低成本、工期，避免底板破除导致的施工危险。

参 考 文 献

[1] JGJ123-2012 既有建筑地基基础加固技术规范[S]. 北京；中国建筑工业出版社，2012

[2] CECS295：2011 建(构)筑物托换技术规程[S]. 北京；中国计划出版社，2011

[3] GB50007-2011 建筑地基基础设计规范[S]. 北京；中国建筑工业出版社，2011

[4] 高明宇 等，采用排水限压法的既有工程抗浮治理研究；建筑结构，2021 年11月上

作者简介：王飞，学士，高级工程师，一级注册结构工程师，建筑结构设计。

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