第六章 托換工程簡介

2023/2/11

第六章托換工程簡介一、托換工程的概念

在城市建設和舊城改造過程中，常遇到下列問題：

⑴對原有建筑地基基礎進行加固和改造；如：地基基礎失效，改變功能、加層、古建筑基礎風化、破壞等。

⑵在原有建筑物下修建地下工程；如：地鐵、地下商場、地下人防工程等。

⑶在原有建筑物的附近建造新的高層建筑；如：挖深基坑、打樁施工等。所有這些工程都影響到原有建筑物的安全和正常使用，而且這些問題影響因素多，綜合性強，解決難度大。2023/2/12

托換工程——是指解決對原有建筑物的地基需要處理和需要加固的問題和解決對原有建筑物基礎下需要修建地下工程以及需要建造新工程而影響到原有建筑物的安全等問題的技術總稱。簡單的說,是解決已有建筑物的綜合性強、難度大的地基基礎問題的技術總稱。

二、托換分類

⒈按托換性質分類

⑴補救性托換——因既有建筑物地基承載力或變形不滿足設計要求，需進行地基處理或基礎加固者。

⑵預防性托換——在既有建筑物基礎下修建地下工程，或建筑加層，或臨近新建建筑物，影響到既有建筑物的安全時，需要進行托換者。

⑶維持性托換——在新建的建筑物上預先設計好可升降設備，以適應事后不容許出現(xiàn)的地基沉降而需要托換者。2023/2/13原有建筑物地基基礎加固基礎加固技術墩式托換技術樁式托換技術地基膠結技術綜合加固技術靜壓樁樹根樁其它樁灌漿高壓旋噴其它方法⒉按加固方法分類

托換工程不但需要各種地基處理技術，同時需要善于巧妙和靈活地綜合選用這些技術。一個托換方案的選擇，主要取決于安全和經(jīng)濟的綜合效果。2023/2/14托換施工前地質環(huán)境條件調查

在制定托換設計和施工方案前，要周密地進行調查研究，主要有以下幾個方面:(1)建筑物損壞程度的判別。

(2)工程地質和水文地質條件。要求查清持力層、下臥層和基巖的性狀與埋深，地基土的物理力學性質，地下水位的變化、侵蝕性和補給的情況，特別要查明地基土的不均勻性，有必要時還需對地基進行復查和補勘。(3)被托換建筑物的結構、構造和受力特性、基礎形式、建筑物各部分沉降大小及其沉降速率、結構物的破壞情況和原因分析。(4)周圍環(huán)境、地下管線和鄰近建筑物在托換施工時和竣工后可能產(chǎn)生的影響。如預估的施工周期較長，就必須充分考慮由此而產(chǎn)生的季節(jié)性變化而引起的溫度和雨雪的影響；挖土后土層卸載和基坑排水而引起的影響；一些臨時性的支護結構的可靠性等問題。2023/2/15三、幾種常見的托換方法

⒈基礎加固法當?shù)鼗休d力不足或變形不滿足要求時，可采用增大基礎寬度，加強基礎剛度或增大基礎埋深等方法。

⑴基礎加寬托換可采用單側或雙側的素混凝土或鋼筋混凝土。2023/2/16幾種基礎加寬方法（a）剛性條形基礎（b）柔性條形基礎（c）條形基礎擴大成筏基礎（d）柱基加寬（e）柔性條形基礎加寬成剛性條形基礎（f）片筏基礎加寬(1)（g）片筏基礎加寬(2)2023/2/17①基礎加大后應滿足混凝土剛性角要求；②按1.0-1.5m長度劃分成許多單獨區(qū)段，錯開時間進行施工，決不能在基礎全長挖成連續(xù)的坑槽和使全長上地基土暴露過久，以免導致飽和土浸泡軟化從基底下擠出，使基礎隨之產(chǎn)生很大的不均勻沉降；③在基礎加寬部分兩邊的地基土上，進行與原基礎下同樣的原土壓密施工和澆筑素混凝土墊層；④為使新舊基礎牢固聯(lián)結，應將原有基礎鑿毛并刷洗干沖，可在每隔一定高度和間距設置鋼筋錨桿；⑤也可在墻腳或圈梁鉆孔穿鋼筋，再用環(huán)氧樹脂填滿，穿孔鋼筋須與加固筋焊牢。要點:P2412023/2/18⑵加大基礎剛度如：片筏基礎改為箱形基礎，十字交叉基礎改為片筏基礎等。2、坑式托換（墩式托換）（加大基礎埋深）(施工步驟見P242)1.5d持力層1.5d持力層8cm導坑1.2×0.9m混凝土干硬水泥砂漿條基按長度方向1.5~2.0m分段托換⑴⑵2023/2/19注意對于原有建筑物的臨時支撐

坑式托換適用于土層易于開挖，開挖深度范圍內無地下水或采取降低地下水位措施較為方便者。因為它難以解決在地下水位以下開挖后會產(chǎn)生土的流失問題，所以坑式托換深度一般不大，淺層有較好土質。建筑物的基礎最好是條形基礎，亦即該基礎可在縱向上對荷載進行調整，起梁的作用。優(yōu)點：費用低、施工簡便，施工期間仍可使用建筑物。缺點：工期較長，由于建筑物的荷重被置換到新的地基土上，被托換的建筑物特產(chǎn)生一定的附加沉降，這是不能完全避免的。

坑式托換的特點2023/2/1103.樁式托換樁式托換是采用各種樁型進行托換的總稱，因而內容十分廣泛，目前常用的樁式托換方法有：靜壓樁、灌注樁、打入樁和樹根樁。

⑴靜壓樁托換

——靜壓樁是采用靜壓方式進行沉樁，有頂承靜壓樁、自承靜壓樁、錨桿靜壓樁和預制樁幾種形式。導坑1.2×0.9m導坑1.2×0.9m鋼管樁或預制樁φ150~250千斤頂焊接加適量膨脹劑的混凝土自承樁托換（基本同上，靜壓機械家配重）混凝土頂承樁托換2023/2/111d+50mmd+100mm錨桿靜壓樁①開鑿樁孔和錨桿孔，埋錨桿；②安裝壓樁架；③分節(jié)壓樁；④用微膨脹混凝土連接。2023/2/112⑵打入樁、灌注樁托換（建筑物自重較輕、有障礙物、費用高）打入樁一般采用鋼管樁灌注樁采用螺旋鉆、潛水鉆或人工挖孔灌注樁進行基礎托換。灌注樁橫梁灌注樁基礎基礎樹根樁托換樹根樁或稱小型樁，是就地灌注的小直徑的鋼筋混凝土（素混凝土）樁，一般直徑為10~30cm。制樁時可豎向也可斜向，因其多樁組合起來如同“樹根”而得名。預制樁托換（方法同頂承靜壓樁，不同指出在于增加了一個楔緊的工字鋼柱，需要用兩個千斤頂）2023/2/113⑴加層改造樹根樁托換⑵建筑物下建地鐵樹根樁托換⑶斜坡樹根樁加固⑷橋墩基礎樹根樁加固2023/2/114樹根樁的優(yōu)點：①所需施工場地小，凈空2.7m即可施工；②

噪音、振動小，對已損壞的建筑影響?。虎鬯惺┕ざ荚诘孛嬉陨喜僮?，因而比較方便；④

壓力灌注使樁與地基土緊密結合，樁與基礎連接成一體；⑤

樁孔很小，對墻身或地基土幾乎不產(chǎn)生任何影響；⑥

對地基土適應性強，可在各種土類中制樁。⑦不會影響原有建筑物的外貌，這對修復古建筑尤為重要。樹根樁的施工步驟（成孔、清孔、下鋼筋籠和注漿管、填灌骨料、注漿、、澆筑承臺）4、灌漿托換法及高壓旋噴托換利用水泥漿或化學漿液通過壓力均勻灌入或噴射到地基中，使?jié){液和土粒膠結起來，以改善地基土的工程性質。包括：滲透灌漿、壓密灌漿、劈裂灌漿、旋噴樁等。2023/2/1155、熱加固托換法（P252）熱加固是把經(jīng)過加熱的空氣或灼熱的燒成物，在壓力作用下通過鉆孔穿過土的孔隙而加熱土體，借以改善地基土的物理力學性質，以達到加固地基土的目的。當黃土加熱到300C-500C時即失去濕陷性，同時地基土的強度也大大提高。熱加固鉆孔直徑一般為100-200mm，可用洛陽鏟或鉆機成孔，每個鉆孔加固半徑約為0.75-1.25m，它與土的透氣性、燃燒時間和燃燒過程中鉆孔內的壓力有關。鉆孔一般沿基礎周邊布置。經(jīng)熱加固后，每個鉆孔形成的加固范圍類似一個混凝土墩，其加固深度應根據(jù)需要消除的濕陷性土層厚度確定。主要設備：帶噴嘴的燃饒器、帶鐵蓋板的燃燒室以及傳送氣體或液體的管道與空氣壓縮機。熱加固所用燃料有氣體和液體兩種。2023/2/116三、托換的原因

⒈地基承受荷載過大；（地基軟弱加層加大使用荷載）

⒉地基勘察工作不當；（鉆探深度不夠未穿過硬土層）

⒊基礎承受偏心荷載；（由中心荷載變?yōu)槠模?/p>

⒋

臨近開挖引起原有建筑物不均勻沉降；

⒌打樁、打夯振動引起地基失效；

⒍

樁達不到應有效果；（斷樁空洞負摩阻力等）

⒎基礎長期風化、腐蝕，影響功能發(fā)揮。四、托換技術的兩個階段

⒈采取適當而穩(wěn)妥的方法，支托住原有建筑物的全部或部分荷載；2023/2/117

⒉根據(jù)工程需要對原有建筑物的地基基礎進行加固、改造或在原有建筑物下進行其他地下工程的施工。五、施工監(jiān)測工作由于托換技術是一項高難度技術，因而在實施過程中必須加強科學化管理和信息化施工，以確保工程質量和安全，加快工程進度，其中施工監(jiān)測是重要環(huán)節(jié)，這在很大程度上決定了工程的成敗。監(jiān)測內容建筑物沉降、傾斜、裂縫觀測結構構件的應力、變形觀測（梁板柱墻基礎）地面沉降及裂縫觀測地下水位觀測2023/2/118六、采用托換的條件

由于托換工程是一項難度大、綜合性強、費用高、技術含量大的施工方法。一方面，被托換的建筑物是接近失穩(wěn)，建筑物對沉降變形的繼續(xù)發(fā)展十分敏感；另一方面，使用任何一種托換技術都不可避免地帶來或多或少的附加沉降，有些沉降在施工過程中就已發(fā)生了，這些沉降有可能造成建筑物的穩(wěn)定性進一步惡化。因此，采用托換的條件是：

一般只有在已有建筑物造價大于托換技術實施的造價時，以及由于建筑物的使用價值或歷史價值不允許拆除時，才采用托換技術進行加固。2023/2/119建筑糾偏工程有許多建筑工程建在地質條件較差、承載力較小、土層厚度變化大的填土或軟土等地基上，造成過大沉降和不均勻沉降，導致建筑物的傾斜，因而需要糾偏扶正，以保證其安全和正常使用。

⑴堆載加壓糾偏(沉降小的一側施加臨時荷載