基于地基基础加固的老旧小区加装电梯改造研究

于 欢

山西旅游职业学院，山西 太原 030031

2020 年7 月，国务院办公厅印发了《关于全面推进城镇老旧小区改造工作的指导意见》，对2000年以前建成的老旧小区实施改造。为使居民出行更加便捷，加装电梯在老旧小区改造中逐步推行，在老旧小区加装电梯的研究中，多倾向于电梯结构设计与主体结构的连接方式，而忽视了原有建筑地基基础是否具备相应的承载力，这是关系到能否加装电梯的关键性问题。地基基础作为建筑物的根基，与房屋建筑的可靠性有直接关系，由于地基基础深埋于地面以下，当产生损害时通常不易被发现，从而在老旧小区改造中对地基基础的检测与加固也容易被忽视。但地基基础承担着整个建筑物的各种荷载，对房屋的安全性、耐久性起着至关重要的作用[1]。对老旧小区建筑增设电梯项目工程规模虽小，但对原有建筑安全性有着举足轻重的作用，如果出现问题，非但不能给住户提供便利，反而可能使原本结构稳定的建筑变成危房。因此，老旧小区加装电梯必须考虑到地基基础的影响因素。

1 地基基础产生破坏的主要形式及原因分析

老旧房屋地基基础破坏主要表现为两大方面：一方面是变形过大。基础刚度随着建筑物使用年限的增加而逐渐变小，抵抗变形的能力减弱，地基基础出现过大变形，从而向地基传递不均匀荷载，最终造成地基不均匀沉降，反射到房屋地上结构表现为墙体裂缝、混凝土柱倾斜、梁支座裂缝等。另一方面是失稳破坏。当地基基础的承载力超过其极限应力时，地基失去稳定性甚至整体滑移，这将引起房屋出现不同程度的倾斜、位移、开裂、扭曲。对于老旧房屋的地基基础出现的破坏现象，主要是由于勘察设计失误、施工质量缺陷、使用维护不当、周围新建高层等原因综合作用造成的，并且随着我国城市化进程的加快，高层建筑、地铁建设、地下人防工程等均涉及深基坑施工，如果深基坑降排水处理不当也会对老旧建筑基础稳固造成不良影响[2]。

2 地基基础加固方法

2.1 地基加固措施

目前对于地基加固技术上较为成熟的方法有灌浆法、高压旋喷法、灰土挤密桩法。

灌浆法是指通过气压、液压、电渗作用把含有胶凝材料的浆体注入地基土体内，胶凝材料硬化后与原地基土体紧握成整体，以增强原有地基承载力的方法。通过压力装置将水泥浆压入地基内要求的深度，水泥浆深入土颗粒的空隙中，硬化后将软弱土层凝结成强度高刚度大的整体，不仅减少了地基土的变形，也增强了地基的承载力和稳定性[3]。

高压旋喷法主要用于软弱地基加固中，利用钻机钻杆底部的喷嘴在大于20MPa 以上的高压下喷射出含有胶凝材料的浆体[4]，原有土体在喷射的高压浆体作用下被破坏并与浆体搅拌混合，最终凝固成使地基强度显著提高的固结体。高压旋喷注浆法具有设备体积小、占用空间小、施工灵活、不损坏建筑房屋上部结构与正常使用等优点，是目前被广泛采用的一种地基加固处理方法。

灰土挤密桩法适用于地基土质为湿陷性黄土、软弱土层、回填土等老旧房屋的加固，其加固原理主要是由于桩成孔施工时对原有土体的侧向挤压以及灰土填料分层夯实形成的，尤其在潮湿环境中，石灰与土体表面的活性氧化物发生反应生成水硬性物质使桩体紧密胶结，进一步增强了地基的强度。

2.2 基础加固措施

基础的位置在建筑房屋与地基之间，起着 “承上启下” 的作用。基础一旦出现问题，不仅影响上部建筑的使用也会关系到下部地基的承载力。在实际应用中，需根据老旧房屋改造要求及所处地质环境来选择合理的加固方案，具体方法应用分析如表1所示。

表1 基础加固方法的作用机理与适用范围分析表

3 实际应用案例

老旧小区加装电梯改造应重视电梯的地基基础，而增设电梯的基础形式、位置、埋深等需要根据原有建筑的地基基础情况以及电梯下降带来的重力与附加力的冲击影响合理确定[5]，其形式主要有浅基础和深基础两种，浅基础因其工程造价低、对地下管线影响小可以用在能够为电梯基础提供持力层的地基环境中；而既有住宅地基土层为软弱土、压缩量较大且承载力不足时可采用深基础，并且要求加装电梯基础与既有住宅基础保持同步沉降，避免不均匀沉降带来的结构安全和使用功能问题。结合实际应用案例对既有住宅加装电梯时地基基础加固要点进行具体分析如下：

案例1：灌浆法在某高校教师公寓楼增设电梯地基础加固中的应用

某高校建造年限为15 年的教师公寓楼，在现有7 层住宅上增设电梯，电梯额定总载荷量与运行速率分别为800kg、1.0m/s，井道设置成质量较轻的钢框架结构，采用无连接方式与主体楼相邻设置。公寓楼基础形式为埋深-3.5m 的钢筋混凝土筏板基础，地基土具备较好的持力层，因此加装电梯基础设计为埋深1.5m 的筏板基础，电梯基础与公寓楼主体结构基础设沉降缝分开，利用公寓楼的地基回填土作为电梯基础的持力层。查找公寓楼设计文件，其地基承载力特征值为150Kpa,压实系数不小于0.95，为满足设计要求现场采用多孔间隔水泥灌浆法对填土地基进行加固，并且在水泥灌浆料中加入适量速凝剂，不仅缩短了浆液凝固时间，而且减少了因灌浆对公寓楼基础的附加沉降影响。在灌浆结束后28d 后，使用轻型动力触探对加固地基进行检测，选择灌浆孔数的2%-5%，合格率达到80%以上时地基承载力能够满足加装电梯的要求。同时选取公寓楼的四个角点通过高精度微压式静力水准仪实施检测（精度0.01mm/s）。对比加装电梯前灌浆加固地基基础、加装电梯施工过程中、施工完毕后各时间段的监测值显示，在施工阶段公寓楼沉降出现波动，而在电梯加装完毕后沉降量与沉降速度趋于稳定，使公寓楼地基基础得到了有效控制。

案例2：锚杆静压桩在某国企单位员工住宅增设电梯地基基础加固中的应用

东部沿海地区某国企单位7 层住宅2003 年建成，钢筋混凝土框架-剪力墙结构，无地下室，顶标高为-5m 筏板基础，地基土为淤泥质土。很显然软弱土层不能为增设电梯基础提供良好的持力层，因此需设置与原有住宅基础相同埋深的桩基，以防止出现差异沉降。采用与住宅楼距离小于500mm 的贴墙式外挂钢结构电梯井道，井道框架为GB-HW200×200×8×12的H 型钢。综合考虑电梯基础所承受的钢结构井道、电梯自重、活荷载、风雪荷载、地震荷载等多方面荷载作用，兼顾满足电梯运行时抗倾覆要求，把增设电梯基础建造成桩筏基础形式。由于老旧小区场地受限，且打桩数量较少，在不影响居民正常居住生活又兼顾经济型考虑，选择锚杆静压桩方法沉桩加固。

在施工之前，应通过现场试桩试验法或半经验半理论法对压桩力进行确定，压桩力过大会导致桩身破坏，而压桩力过小会使单桩承载力达不到设计要求，所以确定压桩力对锚杆静压桩施工十分重要。但是为获得更准确合理的终压值，在锚杆静压桩施工前实施了试桩试验，现场使用3 根桩进行试压，对每根桩施加不同的压桩力，并在试桩试验结束后20d 后对试验桩进行了静载试验，通过实测承载力与单桩设计承载力350KN 对比，1 号桩的承载力小于设计标准，因此排除不满足要求的试验桩，最终得到合适的终压值为720KN，试验结果如表2 所示：

表2 压桩与静载试验结果

通过试验得到的压桩力判断采用M27 锚杆，由锚杆把压桩架固定好，桩段就位并保持竖直，千斤顶、桩段、压桩孔调整轴线重合，边长为250mm 的方形混凝土桩分段压入地基土中，每段桩长为1m，桩段位置偏差小于，桩段垂直度偏差控制在小于1%桩段长范围内。桩段间使用硫磺胶泥接头连接，桩段上下地面设置焊接钢筋网片，两个底面分别留有插筋与插筋孔，桩尖达到要求深度后应凿毛并刷洗干净桩顶进行封桩[6]。测定桩顶荷载符合设计要求、桩端达到设计深度时卸载千斤顶并拆除压桩架，焊接锚杆交叉钢筋，清除压桩孔内的积水、浮浆、杂物，最后使用强度为的微膨胀早强混凝土进行浇筑。由于该多层住宅地基以淤泥质土为主，压桩施工相对容易，但也因其软弱地基土压缩量大强度低，且受到电梯基础施工扰动，致使地基承载力有所下降，为避免原有住宅地基基础出现沉降量变大沉降速度加快以及不均匀沉降现象，在电梯基础与住宅基础之间通过植筋方式拉结并浇筑混凝土连城一体，从而增大了基础底面积，使荷载得到有效分散，减小了地基的单位承载力，实现了原有住宅与家装电梯地基基础的 “双加固” ，避免了电梯与原有住宅基础出现沉降差，保证了新增和既有结构的安全。

4 结语

在老旧小区加装电梯改造工程中，地基基础加固是必不可少的一个环节，科学、合理、适用的地基基础加固方案，是满足建筑房屋的可靠性与延长使用年限的有效保障。在实际工程应用中，特别要注意加装电梯的基础形式与原有建筑地基能否提供良好的持力层，需根据既有建筑地基基础的病害种类及特点来选择适当的地基加固方式。在保证地基安全性的前提下，使地基承载力得到有效保证。