浅谈基础托换加固方法

(华南理工大学土木与交通学院 广东 广州 510641)

一、序言

近年来，随着城市建设发展，一些已有建筑物由于业主使用功能的扩建，对旧建筑进行结构的加固和改造，但原基础的承载力和变形可能超过原设计条件，需要将原基础进行加固。

托换技术[1]是指解决对原有建筑物的地基需要处理、基础需要加固或改建的问题和对原有建筑物基础下需要修建地下工程以及邻近建造新工程而影响到原建筑物安全等问题。

根据原建筑的结构特点、现场的土质条件、周围建筑环境，查明原结构的损坏情况和原因，选择、优化、确定合理的加固改造方案，计算结构荷载和未来改造后的荷载，验算在现有条件下地基承载力能否满足。加强在托换过程中建筑基础沉降、裂缝情况的监测和结构构件变形和应力的监测，做好工作实录。

二、托换加固技术

(一)基础补强注浆

基础补强注浆适用于基础有裂缝时的加固。浆液一般可用水泥浆或改性环氧树脂等，对混凝土基础，采用的水泥砂浆强度不应低于基础混凝土强度；对砌体基础，水泥砂浆强度不应低于原基础砂浆强度。设计施工方法[2]：先在基础裂缝处钻孔，对单独基础每边不少于2孔，对条形基础可沿基础纵向每1.5-2m布置钻孔，并不少于2排。孔距0.5-1m，注浆压力可取0.1-0.3MPa，影响半径约0.3-0.6m。一般压力越大，注浆的有效半径越大。基础补强注浆加固法的特点是施工方便，可以加强基础的刚度与整体性。

(二)基础加宽托换

基础加宽托换[3]是通过增加基础的面积，以减小作用在地基上的接触压力，降低地基土中的附加应力水平，使地基的沉降量减小，或者满足地基的承载力和变形要求。原则上应保持新旧基础的结合，形成整体。灌注混凝土前应将原基础涂上混凝土界面剂或凿毛洗净后铺一层相同强度等级的水泥浆，以增强新老混凝土的粘结。对加宽部分的地基应铺设垫层，材料与厚度与已有部分的垫层相同。

(三)坑式托换

当基础埋深不足时，可以通过基础加深来满足要求，称为坑式托换。坑式托换是在原建筑基础下挖坑，并浇筑混凝土墩的托换方法。坑式托换一般用于条形基础，其浇筑的混凝土墩可以是连续的或者是间断的，主要取决于该结构荷载形式和坑下地基的承载力。

坑式托换的施工步骤[1]：首先在贴近被托换的基础前开挖一个长×宽为1.2m×0.9m导坑，挖到比原基础底面以下1.5m，用于开挖的工作面。然后将导坑横向开挖到基础下，再向下开挖至要求的持力层标高处。采用现浇混凝土浇筑基础下的挖坑体积，浇筑直到离原基础底面8cm处停止。养护一天后将水泥砂浆放进8cm空隙中，用铁锤敲击短木的方法捣实砂浆。由于该层厚度较小，视为不可压缩层，因此建筑物不会因此而产生附加沉降。同样再分段开挖浇筑混凝土墩，直至全部托换完成。

(四)坑式静压桩托换

坑式托换法只能限于地下水位较低的情形,因其不能解决施工中地下水位以下开挖会产生土的流失 问题。因此，目前都采用坑式静压桩托换来取而代之。坑式静压桩托换是在已开挖的基础托换坑内,利用建筑物所能发挥的自重荷载作为作支承反力，运用千斤顶将预制好的钢管桩或钢筋混凝土桩段接长后逐段压人土中的托换方法。静压桩一般为摩擦桩。桩的平面布置都是按基础或墙体中心轴线布置的，同一个施工坑内可布置1～3根桩，绝大部分工程都是采用单桩和双桩。只有在纵横墙相交部位的施工坑内，横墙布置1根和纵墙2根形成三角的3根静压桩。

坑式静压桩托换施工方法[4]：1)导坑开挖：根据现场实际情况确定导坑开挖位置及桩位，然后贴近墙体挖竖坑和基础下工作导坑，导坑开挖完成后，在导坑内吊测基底中心，于坑中心挖小方坑，首桩(尖桩)就位，桩顶放置油压千斤顶，千斤顶上、基础底下放置HW300×300 H型钢。2)托换：压桩结束后取下千斤顶，经间歇恒压后，在桩顶安置两开式牛腿式托支座，用螺栓紧固，中部和两侧并排千斤顶，对中调整稳固。将中间千斤顶加压至压桩终压力，待恒压稳定后，对两侧千斤顶同步加压。

坑式静压桩适用于淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、湿陷性黄土和人工填土且地下水位较低的地基加固，适用于对条形基础的托换加固。当地基土中含有较多的大块石、坚硬黏性土或密实的砂土夹层时，由于桩压入时难度较大，需要根据现场试验确定其适用与否。

(五)锚杆静压桩托换

锚杆静压桩托换是通过在基础上埋设锚杆固定压桩架，以建筑物所能发挥的自重荷载作为压桩反力，用千斤顶将桩段从基础中预留或开凿的压桩孔内逐段压入土中，再将桩与基础连结在一起，从而达到提高 基础承载力和控制沉降的目的。封桩是锚杆静压桩技术的关键工序，封桩可分别采用不施加预应力的方法及施加预应力的方法。

锚杆静压桩的施工机具轻便灵活、施工方便、作业面小、可在室内施工等优点.锚杆静压桩法适用于淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、人工填土、湿陷性黄土等地基加固[5]。

(六)灌注桩托换

灌注桩托换法是在原有建筑物基础两边钻孔灌注混凝土桩，并通过新设置的承台将原建筑物的柱或墙 与之联接,使荷载转移到新的灌注桩上的方法。灌注桩托换法适用条件[6]：①当用潜水钻孔并用泥浆护壁时适用于粘性土、粉土、淤泥、砂土、强风化岩等情况；②当用洛阳铲、螺旋钻或人工挖孔等，适用于地下水位以上的粘性土、粉土、填土、中密以上的砂等情况。灌注桩的主要优点为费用常较预制桩为低。灌注桩需要用钢筋牢固的方式锚入原基础。其施工过程与灌注桩相似。

三、结论

托换技术在地基加固中应用广泛，可大大提高地基的荷载，也可避免因邻近建筑物的修建而危及既有建筑物的安全。托换技术是一种建筑技术难度较大、费用较高、责任性强的特殊施工方法，其可能危及生命和财产安全，并需应用各种地基处理技术，同时需要善于巧妙和灵活地综合 选用各种托换技术。本文在参考国内工程实例的基础上，简单地介绍了基础补强注浆、基础加宽托换、坑式托换、坑式静压桩托换、锚杆静压桩托换、灌注桩托换、树根桩托换、灌浆托换等几种基础托换加固改造的方法，简单阐述了其施工步骤和技术特点。