桩基础是深层地基处理的重要形式,广泛应用于不良地质区域或荷载较大的建筑。然而,即便采用桩基,建筑仍可能因土层变化、地下水作用或设计施工偏差而发生沉降,影响结构安全与使用功能。如何高效、精准治理桩基建筑沉降,已成为工程领域的关键挑战。
一、桩基础的定义
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桩基础是一种通过将 “桩体” 植入地下,将建筑上部荷载传递至深层稳定土层或岩层的基础形式,由桩身和桩顶承台共同组成。按桩体材料可分为钢筋混凝土桩、钢桩等,按施工方式可分为预制桩和灌注桩,广泛应用于高层建筑、重型厂房、桥梁等对地基承载力要求较高的建筑中。
二、桩基础沉降的影响因素与特点
1、核心影响因素
①地质条件
· 软土层特性:软土层(如淤泥质土)压缩性高、固结时间长,易引发不均匀沉降。
· 土层分布不均:土层性质差异(如砂层与黏土层交替)导致桩侧摩阻力分布不均,引发刺入变形。
· 地下水位变动:水位升降引发土体固结或膨胀,加剧沉降风险。
②桩基设计与施工
· 设计缺陷:桩长桩径选择不当(如桩端未进稳定持力层)、桩群布置不合理(如承载力分布不均)或未考虑后期附加荷载(如设备增重、堆载),均会导致桩基础实际承载力不足而引发沉降。
· 施工问题:偷工减料(如篡改施工记录、虚增桩数)、桩基未打入持力层、施工设备不匹配等,导致桩基承载力不达标。
③外部荷载:建筑使用过程中,堆载超出设计预期的荷载,建筑加建、扩建导致的荷载增加,会打破原有的受力平衡,引发桩基础附加沉降。
④环境变化:长期环境因素会间接加剧桩基础沉降,周边基坑开挖、管线施工等工程引发土体侧向位移或水土流失,破坏桩周约束;长期雨水浸泡软化地基土,降低承载力;冻融循环使土体体积反复变化,破坏桩土结合力,均会诱发不均匀沉降。
2、沉降特点
桩基础虽承载力强,但并非绝对无沉降,其沉降特性主要体现在两点:
①沉降量小但存在不均风险:正常情况下,桩基础总沉降量远小于浅基础,沉降过程稳定、长期变形小,但易出现单桩或群桩不均沉降,进而导致上部结构或地坪变形。
②沉降稳定周期长:桩基础沉降分为瞬时沉降、固结沉降和蠕变沉降,其中固结沉降和蠕变沉降会随时间缓慢发展,沉降可能持续数年,逐步累积后引发明显问题。
三、沉降导致的问题
沉降超标将引发系列问题:
1、地坪功能失效:地坪随桩基础不均沉降出现高低差,影响生产与运输;
2、建筑结构损伤:建筑出现墙体裂缝、门窗启闭困难,沉降导致桩基应力重分布,诱发桩身断裂风险;
3、设备精度偏差:地坪沉降导致设备振动加剧部件磨损,造成精密机床移位、生产线精度偏差,产品合格率大幅下降;
4、破坏地下管线:引发给排水管破裂、电缆拉伸断裂,严重威胁生产安全与运营效率。
四、传统地基处理方法及缺陷
面对桩基础沉降引发的厂房地坪问题,传统处理方法存在明显局限:
补桩加固法:需在原有桩基础旁新增桩体,通过承台连接分担荷载。施工需大型机械进场,既占用生产空间,打桩振动还可能扰动原桩体、加剧沉降差异;且补桩后需重浇地坪,工期长、厂房全面停工,经济损失大。
传统注浆法:通过向桩周或桩底注入水泥浆,渗透土体空隙并提升地基承载力。但该方法难以精准控制注浆量与压力,水泥浆凝固后易开裂,无法实现长效加固,后期沉降问题易复发。
五、新型地坪抬升调平技术:无损可控土体固化技术
1、技术原理
恒祥宏业无损可控土体固化技术采用微孔工艺,利用小型化设备将新型特种复合材料注入桩周地基,材料与土体秒级速凝固结,形成高强度、防渗水的固结体。并在复合地基加固体的下部均匀布置有多个复合桩基,材料在渗透、填充和挤密土体孔隙过程中,会形成向上的顶升力,配备可视化智能实时监测系统,抬升过程精准可控,在不破坏基础等建筑结构的情况下,使建筑物桩基础以毫米级精度加固与柔性抬升,从而实现建筑倾斜纠偏、地基基础加固与地坪抬升调平,有效解决沉降问题。
2、技术优势
该技术广泛适用于全国各地,成功应用于桩基础、筏板基础等既有建筑物基础沉降加固抬升,且对湿陷性黄土、淤泥均有良好固结效果。该技术施工简单,无需大规模的开挖或重建,无需停工停产,不影响生产生活,施工周期短,材料安全环保,无毒无污染,符合碳中和要求,降低了施工难度和成本。
3、项目案例
福建某全球林业机械加工企业单层单跨门式轻钢结构厂房,采用40m-48m长、500mm直径高强预应力管桩基础。因地基杂填土与淤泥压缩性大、强度低、承载力弱,加之重型设备区荷载超标及高地下水软化作用,导致约950㎡地坪发生不均匀沉降,影响设备精度。客户要求尽快解决问题,恢复生产。
我司采用“无损可控土体固化”专利技术,30天完成施工,累计抬升地坪34mm,地基承载力合格且地坪调平满足使用要求,验收达标。施工未搬移重型设备,为客户节省大量经济与时间成本,客户高度满意。
恒祥宏业勇担社会责任,恪守商业诚信,践行共享利他理念,推动科技进步,引领全球地基修复技术革新,确保建筑地基稳固和延长使用寿命,为企业或开发商及业主节省大量资金并提供有力保障。技术创新创造社会价值,恒祥宏业凭借20年地基沉降治理技术工程经验,避免破拆重建,年均为社会减少数亿吨钢材、水泥等关键建材消耗,降低能耗,削减碳排放,助力碳中和,以科技之力筑牢建筑安全根基,构建社会发展和谐生态。
恒祥宏业无损可控土体固化技术为桩基础沉降治理提供了创新性的解决方案,尤其适用于机械加工厂房、物流仓库、生产车间等对地坪平整度要求高的生产场景。该技术以精准、高效、无损的优势,攻克了传统工艺无法兼顾生产与治理的难题,为工业建筑的安全与运营保驾护航。