[科普中国]-托换技术

作业内容

托换技术是对既有建筑进行地基基础加固所采用的各种技术的总称，大致解决下列几种情况所产生的问题：

1．既有建筑物的地基土由于勘察、设计、施工或使用不当，地基承载力和变形不满足要求，造成既有建筑开裂、倾斜或损坏，影响正常使用，甚至危及建筑物的安全，因而需要进行地基基础加固。

2．因改变原建筑使用要求或使用功能，引起荷载的增加，造成原有结构和地基基础承载力的不足，而需要进行地基基础加固。如增层、增加荷载、改建、扩建等。

3．在已有建筑物地基或相邻地基中修建地下工程，如修建地下铁道、修建地下车库，或邻近深基坑开挖等，而需要进行地基基础加固。

4．古建筑的维修，而需要进行地基基础加固。

根据我国情况，需要进行加固改造的既有建筑，从建造年代来看，绝大多数是建国以来建造的建筑；就建筑类型而言，有工业建筑和构筑物，也有公共建筑和大量住宅建筑。因此，需要进行加固改造的既有建筑范围很广、数量很多、工程量很大、投资额很高。因而，既有建筑加固改造在建筑业中占有重要的地位。2

分类按照施工方法，托换技术可分为3类，即桩式托换法、灌浆托换法和基础加固法。

1．桩式托换法

桩式托换法为采用桩进行基础托换方法的总称。它是在基础结构的下部或两侧设置各类桩，在桩上搁置托梁或承台系统或直接与基础锚固，来支承被托换的墙和柱基。桩式托换可分为坑式静压桩托换、锚杆静压桩托换、灌注桩托换（如图1所示）和树根桩托换等。

桩式托换适用于软弱黏性土、松散砂土、饱和黄土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等。·

2．灌浆托换法

灌浆托换法指利用气压、液压等方式通过灌浆管将无机或有机化学浆液注入土中，使地基固化，起到提高地基承载力、减小沉降量以及防渗堵漏的一种加固方法。

灌浆托换法适用于既有建筑物的地基处理。

根据灌入地层中浆液的材料不同，灌浆托换法可分为：水泥灌浆法、硅化加固法和碱液加固法。

3．基础加固法

基础加固法适用于建筑物基础支承能力不足的既有建筑物的基础加固。

当基础由于机械损伤、不均匀沉降和冻胀等原因引起开裂和损坏时，或当既有建筑物的基础产生裂缝或基底面积不足时，可采用灌浆法(浆液可采用水泥浆或环氧树脂等)或用混凝土或钢筋混凝土套加基础等方法进行加固处理。

采用灌注法加固时，可在基础中钻孔或打孔，孔径应比注浆管的直径大2～3mm，在孔内放置直径25mm的注浆管，孔距可取0.45～1.0m。对单独基础每边打孔不应少于2个。灌浆压力可取0.2～0.6mPa。当注浆管提升至地表下1.0～1.5m范围内而浆液不再下沉时，可停止灌浆。灌浆的有效直径为0.6～1.2m。施工应沿基础纵向分段进行，每段长度可取2.0～2.5m。

采用混凝土或钢筋混凝土套加大基础处理时，可沿基础单向或双向加宽。用混凝土套加固时，每边一般可加宽200～300mm；用钢筋混凝土套加固时，每边可加宽300mm以上。加宽部分钢筋应与基础内主钢筋连接。在加宽部分的地基上，应铺设厚度为100mm的压实碎石层或砂砾层。灌注混凝土前，应将原基础凿毛和刷洗干净，并隔一定高度插入钢筋或角钢。1

准备工作在制订基础托换加固工程技术方案前，一般应进行周密的调查研究，并搜集如下资料：

(1)现场的工程地质和水文地质条件。要求查清持力层、下卧层、基岩的性质和埋深，地基土的物理力学性质，地下水位及其变化和补给情况。必要时还需要对地基进行复查和补勘。

(2)被托换建筑物的结构、构造和受力特征。了解被托换建筑物的荷载分布，上部结构的刚度和整体性，基础形式和受力状况及其计算与构造等，建筑物各部分的沉降高度及其沉降速率，结构物的破损情况和原因。

(3)托换施工期内的影响。若预估的施工周期较长，则必须考虑到季节性变化引起的温度和雨雪的影响；挖土后土层卸载和基坑排水而引起的影响；一些临时性的支护结构的可靠性等问题。

(4)使用期间和周围环境的实际情况。查明使用期间荷载增减的实际情况，托换施工中和竣工后周围环境的变化，其中包括地下水的升降、地面排水条件变迁、气温变化、环境绿化、临近建筑物修建、相临深基坑开挖以及附近打桩振动等情况的影响。3

施工要点(1)根据工程实际需要，对建筑物进行加固；或对建筑物基础全部或部分支托；或对建筑物地基或基础进行加固。

(2)当建筑物基础下有新建地下工程时，应将荷载传递到新的地下工程土上。

(3)无论何种情况，托换工程都是在一部分被托换后才可开始另一部分的托换工作，否则难以保证质量。所以，托换范围往往由小到大，逐步扩大。

(4)进行托换施工前，先要对被托换建筑物的安全予以论证，要求把对被托换的建筑物所产生的沉降、水平位移、倾斜、沉降速率、裂缝大小和扩展情况以及建筑物的破损程度用图表和照片准确记录下来，以判定建筑物的安全状态。另外，若裂缝的扩展延续不止并引起建筑物的错位，则要引起重视并及时采取补救措施。3