文物古建筑地基加固工程研究

文物古建筑地基加固工程研究

孔令德

曲阜市三孔古建筑工程管理处山东省曲阜市273100

摘要：在文物建筑的修缮范畴内，对建筑地基结构进行加固是维护文物整体建筑结构稳定性的重要措施，现阶段，由于地基层的破坏，导致大量的文物建筑地基结构不稳定，导致地基上部结构裂缝、沉降等现象的发生。鉴于此，实施地基加固处理，能够在不破坏原有建筑结构基础上，加强地基承载力。以实际工程案例为基础，论述了对文物建筑结构进行地基加固处理的原理、分析了灌浆法施工技术在文物古建筑地基加固工程中的应用，供参考。

关键词：文物古建筑；地基加固；灌浆法

0引言

随着我国文物保护力度的加大，从对文物的挖掘到地基支护施工，技术先进性及创新性逐步加强，依据文物建筑地基类型及性质，其大多为天然的地基基础，经历了年代的沧桑变化，地基出现不同程度的沉降，地基基础开裂，倾斜及变形等的现象时有发生，因此加固地基基础，成为文物古建筑修缮的重要方面。鉴于此，本文选取某古文物作为参考对象，分别从其工程地质概况、地基加固的机理及施工、设计等方面分析文物建筑地基加固的应用。

1文物建筑地基地质条件分析

某文物建筑的地基地质情况从上到下依次是：素填土层、淤泥层、残积粉质黏土层和强风化岩层。其中素填土的层厚度在4.0m以下，经过压实后分布于整个的建筑场地内。从承载力上分析，强风化岩层的承载力特征值最大为600kpa，残积粉质黏土层的顶面埋深最大为8.2m。文物古建筑的外观特征分析看，由于建筑物建成后的历史悠久，因此在基础承重体系中已经逐步的失去承重能力，地基结构下部已经开始於结。基于此，本项目的地基加固方法采用的是定向静压注浆法，首先分析此项目地基加固的风险性，对设计的施工工艺流程进行分析，从结构的稳定性和可靠性两个方面分析工艺的适用性。其次进行地基加固处理的实验，通过实验分析出地基沉降的状况，并分析注浆加固的处理效果是否能够满足地基沉降的需求；为注浆施工提供相应参数。

2文物古建筑地基加固机理—定向静压注浆法

注浆加固是地基施工中常用方法，主要包含液压、气压和电化学法，将某些可凝固的浆液注入岩土体的孔隙、裂隙、节理等软弱结构面中，并进行一定程度的压实作业，保证地下基础结构能够达到使用强度，形成稳定性和抗渗性能好的新结构体系。利用专用注浆设备，将配置好的浆液注入到地基缝隙中，并对注入的浆液进行风化处理，实现凝固和硬化。根据静压注浆处理技术的应用，注浆孔分布于注浆管的一侧，且为定向单侧灌注，另外在出浆的方向上应按照单侧进行，以保证出浆的整体范围为半圆形。按照技术规范的要求，注浆路径的有效半径为：

,式中Q—没孔注浆总量，单位：m3

n—土孔隙率；α—浆液损耗系数，取值一般为1.15~1.30；β—浆液损耗系数，取值一般为0.4~0.95。从整个注浆过程结合计算公式看，R为注浆过程中有效的扩散半径（m），H为注浆孔的深度（m）。

3加固实施方案的选择

本案例工程的基础直接置于素填土之上，由于其下部淤泥的压缩性高，表面结构受到荷载作用时，会发生压缩变形，正由于此原因，本项目研究的文物建筑周边相邻建筑物已经发生了不均等程度的沉降。因此为提高文物自身建筑地基承载力，从而提升地基的强度和稳定性，首先应满足荷载作用的需求，保证地基能够正常工作，且上部荷载的作用能够满足使用要求。因此应按照地基承载力的要求，选择性的进行地基加固处理，保证素填土的土隙率，抗变形的能力等都能够达到使用需求，另外结合淤泥土层结构的稳定性要求，应增加自身密实度，将基础的钻孔注浆实施过程进行分析，初级淤泥层结构稳定性，从而有效的加强承载力的要求。在淤泥层进行钻孔注浆，可以增加土密实度，基于此，本项目中选择对地基素填土层和淤泥层进行注浆加固处理，从而开展注浆方案的考评。

针对软弱地基层的加固方案的选取原则，应首先采取保护软土地基的强度，从而避免因为不均匀沉降等引起的天然地层结构的破坏，同时还应避免因为承载力的变化导致的文物结构发生新的下沉，进而影响到整体结构的稳定性，减小发生永久性损害的事故发生。从注浆方案的优势看，其不会破坏整体天然土层地基结构，同时能够保证土层结构及颗粒物的有效排列，进而有效的加强对注浆压力下的相应浆液孔隙及裂痕的出现。此外在孔隙和裂痕结构的完善及浆液扩散的程度上，应随着孔隙比的加大，逐步的增大注浆的压力，进而确保整体土层结构能够保持一定稳定性基础上，促进注浆压力的相对减小。

4文物建筑地基加固流程及效果分析

在注浆加固过程中，应合理的选择施工工艺，并合理的选择加固施工中的材料及设备，例如32.5R水泥、速凝材料氯化钙等，设备机组主要包含有泥浆泵、水准仪和钻机等。从施工工艺上分析，其按照标准化施工的流程及规范分析，主要包含有定位孔的定位、成孔、插管、开始注浆、提管、重复插管、重复注浆、拔管、封孔处理。

依据地基加固的检测及现场的观察过程中，在文物建筑地基加固过程中会由于出现沉降，工程实践证明，在古文物建筑发生不均匀沉降的过程中会由于注浆加固的效果不同，影响到当前古文物处理的特殊要求。结合各土层物理力学性质，根据实验结构分析，加固处理以后会达到地基土的承载力的标准，进而满足设计的要求，在每次沉降的过程中，第1次沉降观测(30d)，平均沉降量为2mm，第2次观测(90d)，平均沉降量为0,达到了预期的加固效果。例如在加固的过程中，古文物建筑的过程中上部墙体的裂缝经过处理后，从而结合裂缝处理的效果，长期的加固处理和维护，使得不均匀沉降的现象逐渐减小。

5结论及展望

综上所述，文物保护事业的国家保护力度越来越大，在文物建筑的工程数量及地基加固的处理过程中，采用渗透注浆措施能够高效的处理地基的不均匀沉降，从而达到保护天然地基的作用。在地基加固施工过程中可根据注浆法的浆液流速及压力控制注浆的进程，轻便灵活度高。

参考文献：

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[3]郝哲，王来贵，刘斌.岩体注浆理论与应用[M].北京：地质出版社，2006.