第六章 托換工程簡(jiǎn)介

2023/2/11

第六章托換工程簡(jiǎn)介一、托換工程的概念

在城市建設(shè)和舊城改造過程中，常遇到下列問題：

⑴對(duì)原有建筑地基基礎(chǔ)進(jìn)行加固和改造；如：地基基礎(chǔ)失效，改變功能、加層、古建筑基礎(chǔ)風(fēng)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(chǎng)、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(qiáng)，解決難度大。2023/2/12

托換工程——是指解決對(duì)原有建筑物的地基需要處理和需要加固的問題和解決對(duì)原有建筑物基礎(chǔ)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(shù)總稱。簡(jiǎn)單的說,是解決已有建筑物的綜合性強(qiáng)、難度大的地基基礎(chǔ)問題的技術(shù)總稱。

二、托換分類

⒈按托換性質(zhì)分類

⑴補(bǔ)救性托換——因既有建筑物地基承載力或變形不滿足設(shè)計(jì)要求，需進(jìn)行地基處理或基礎(chǔ)加固者。

⑵預(yù)防性托換——在既有建筑物基礎(chǔ)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(shí)，需要進(jìn)行托換者。

⑶維持性托換——在新建的建筑物上預(yù)先設(shè)計(jì)好可升降設(shè)備，以適應(yīng)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(chǔ)加固基礎(chǔ)加固技術(shù)墩式托換技術(shù)樁式托換技術(shù)地基膠結(jié)技術(shù)綜合加固技術(shù)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(shù)，同時(shí)需要善于巧妙和靈活地綜合選用這些技術(shù)。一個(gè)托換方案的選擇，主要取決于安全和經(jīng)濟(jì)的綜合效果。2023/2/14托換施工前地質(zhì)環(huán)境條件調(diào)查

在制定托換設(shè)計(jì)和施工方案前，要周密地進(jìn)行調(diào)查研究，主要有以下幾個(gè)方面:(1)建筑物損壞程度的判別。

(2)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)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(xué)性質(zhì)，地下水位的變化、侵蝕性和補(bǔ)給的情況，特別要查明地基土的不均勻性，有必要時(shí)還需對(duì)地基進(jìn)行復(fù)查和補(bǔ)勘。(3)被托換建筑物的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和受力特性、基礎(chǔ)形式、建筑物各部分沉降大小及其沉降速率、結(jié)構(gòu)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(shí)和竣工后可能產(chǎn)生的影響。如預(yù)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(shí)性的支護(hù)結(jié)構(gòu)的可靠性等問題。2023/2/15三、幾種常見的托換方法

⒈基礎(chǔ)加固法當(dāng)?shù)鼗休d力不足或變形不滿足要求時(shí)，可采用增大基礎(chǔ)寬度，加強(qiáng)基礎(chǔ)剛度或增大基礎(chǔ)埋深等方法。

⑴基礎(chǔ)加寬托換可采用單側(cè)或雙側(cè)的素混凝土或鋼筋混凝土。2023/2/16幾種基礎(chǔ)加寬方法（a）剛性條形基礎(chǔ)（b）柔性條形基礎(chǔ)（c）條形基礎(chǔ)擴(kuò)大成筏基礎(chǔ)（d）柱基加寬（e）柔性條形基礎(chǔ)加寬成剛性條形基礎(chǔ)（f）片筏基礎(chǔ)加寬(1)（g）片筏基礎(chǔ)加寬(2)2023/2/17①基礎(chǔ)加大后應(yīng)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(dú)區(qū)段，錯(cuò)開時(shí)間進(jìn)行施工，決不能在基礎(chǔ)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(dǎo)致飽和土浸泡軟化從基底下擠出，使基礎(chǔ)隨之產(chǎn)生很大的不均勻沉降；③在基礎(chǔ)加寬部分兩邊的地基土上，進(jìn)行與原基礎(chǔ)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(chǔ)牢固聯(lián)結(jié)，應(yīng)將原有基礎(chǔ)鑿毛并刷洗干沖，可在每隔一定高度和間距設(shè)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(diǎn):P2412023/2/18⑵加大基礎(chǔ)剛度如：片筏基礎(chǔ)改為箱形基礎(chǔ)，十字交叉基礎(chǔ)改為片筏基礎(chǔ)等。2、坑式托換（墩式托換）（加大基礎(chǔ)埋深）(施工步驟見P242)1.5d持力層1.5d持力層8cm導(dǎo)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(duì)于原有建筑物的臨時(shí)支撐

坑式托換適用于土層易于開挖，開挖深度范圍內(nèi)無地下水或采取降低地下水位措施較為方便者。因?yàn)樗y以解決在地下水位以下開挖后會(huì)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(zhì)。建筑物的基礎(chǔ)最好是條形基礎(chǔ)，亦即該基礎(chǔ)可在縱向上對(duì)荷載進(jìn)行調(diào)整，起梁的作用。優(yōu)點(diǎn)：費(fèi)用低、施工簡(jiǎn)便，施工期間仍可使用建筑物。缺點(diǎn)：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(diǎn)2023/2/1103.樁式托換樁式托換是采用各種樁型進(jìn)行托換的總稱，因而內(nèi)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(jìn)行沉樁，有頂承靜壓樁、自承靜壓樁、錨桿靜壓樁和預(yù)制樁幾種形式。導(dǎo)坑1.2×0.9m導(dǎo)坑1.2×0.9m鋼管樁或預(yù)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(jī)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(fèi)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(jìn)行基礎(chǔ)托換。灌注樁橫梁灌注樁基礎(chǔ)基礎(chǔ)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(shí)可豎向也可斜向，因其多樁組合起來如同“樹根”而得名。預(yù)制樁托換（方法同頂承靜壓樁，不同指出在于增加了一個(gè)楔緊的工字鋼柱，需要用兩個(gè)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(chǔ)樹根樁加固2023/2/114樹根樁的優(yōu)點(diǎn)：①所需施工場(chǎng)地小，凈空2.7m即可施工；②

噪音、振動(dòng)小，對(duì)已損壞的建筑影響小；③所有施工都在地面以上操作，因而比較方便；④

壓力灌注使樁與地基土緊密結(jié)合，樁與基礎(chǔ)連接成一體；⑤

樁孔很小，對(duì)墻身或地基土幾乎不產(chǎn)生任何影響；⑥

對(duì)地基土適應(yīng)性強(qiáng)，可在各種土類中制樁。⑦不會(huì)影響原有建筑物的外貌，這對(duì)修復(fù)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(tái)）4、灌漿托換法及高壓旋噴托換利用水泥漿或化學(xué)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(jié)起來，以改善地基土的工程性質(zhì)。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(xué)性質(zhì)，以達(dá)到加固地基土的目的。當(dāng)黃土加熱到300C-500C時(shí)即失去濕陷性，同時(shí)地基土的強(qiáng)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(jī)成孔，每個(gè)鉆孔加固半徑約為0.75-1.25m，它與土的透氣性、燃燒時(shí)間和燃燒過程中鉆孔內(nèi)的壓力有關(guān)。鉆孔一般沿基礎(chǔ)周邊布置。經(jīng)熱加固后，每個(gè)鉆孔形成的加固范圍類似一個(gè)混凝土墩，其加固深度應(yīng)根據(jù)需要消除的濕陷性土層厚度確定。主要設(shè)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(jī)。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(dāng)；（鉆探深度不夠未穿過硬土層）

⒊基礎(chǔ)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(dòng)引起地基失效；

⒍

樁達(dá)不到應(yīng)有效果；（斷樁空洞負(fù)摩阻力等）

⒎基礎(chǔ)長期風(fēng)化、腐蝕，影響功能發(fā)揮。四、托換技術(shù)的兩個(gè)階段

⒈采取適當(dāng)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(duì)原有建筑物的地基基礎(chǔ)進(jìn)行加固、改造或在原有建筑物下進(jìn)行其他地下工程的施工。五、施工監(jiān)測(cè)工作由于托換技術(shù)是一項(xiàng)高難度技術(shù)，因而在實(shí)施過程中必須加強(qiáng)科學(xué)化管理和信息化施工，以確保工程質(zhì)量和安全，加快工程進(jìn)度，其中施工監(jiān)測(cè)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(cè)內(nèi)容建筑物沉降、傾斜、裂縫觀測(cè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的應(yīng)力、變形觀測(cè)（梁板柱墻基礎(chǔ)）地面沉降及裂縫觀測(cè)地下水位觀測(cè)2023/2/118六、采用托換的條件

由于托換工程是一項(xiàng)難度大、綜合性強(qiáng)、費(fèi)用高、技術(shù)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(duì)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(shù)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(jìn)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(jià)大于托換技術(shù)實(shí)施的造價(jià)時(shí)，以及由于建筑物的使用價(jià)值或歷史價(jià)值不允許拆除時(shí)，才采用托換技術(shù)進(jìn)行加固。2023/2/119建筑糾偏工程有許多建筑工程建在地質(zhì)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(dǎo)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(cè)施加臨時(shí)荷載