托換技術在地基加固中的應用

郭 明 彥

(山西省化工設計院,山西 太原 030024)

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托換技術在地基加固中的應用

郭 明 彥

(山西省化工設計院,山西 太原 030024)

介紹了托換技術的類型及托換機制，主要闡述了樹根樁托換與灌漿加固托換的優點，并分析了不同托換技術的適用范圍，為不同的工程選擇適宜的托換技術提供了依據。

托換技術，樹根樁，灌漿加固，應用范圍

0 引言

土木建筑在長期的日照、風吹雨淋、自然災害以及長期荷載作用下，內部通常會發生不均勻變形或者產生不協調變形，或者由于周圍建筑物施工的震動影響和臨近深埋構筑物的興建，對原有建筑造成嚴重的影響。針對以上現象，托換技術在土木建筑地基的加固處理中扮演著舉足輕重的地位。基礎托換就是在原有建筑基礎上，依托于工程建筑的特定需要，比如牢固、美觀、耐用等，對已有構筑物進行基礎加固。在20世紀30年代，由于美國修建地下鐵道，托換技術得到了快速高效的發展。第二次世界大戰后，托換技術在德國的創新改造下，取得了突飛猛進的發展成績，并且在規范性上得到大大的提高，由此呈現出創新、復雜、多樣的局面。雖然中國的托換技術起步較晚，但是自改革開放以來，中國經濟發展迅猛，在房地產、土木建筑等方面取得很大成就，中國的托換技術也隨著工程經濟活動的深入取得了不菲的成績。

1 托換技術的類型及托換機制

托換技術主要是對地基進行加固處理，處理的方式要根據土木建筑所處的實際情況，比如環境、原建設的基礎、內部構造、土壤類型等。托換技術處理方式可按照其托換的時間、原理、方法和性質進行分類，大致可分為：

1)根據托換時間的長短可分為永久性托換和臨時性托換；2)按托換方法可分為樁式托換、灌漿加固托換、基礎加深加寬托換和坑式托換等；3)按托換原理可分為補救性托換、預防性托換和維持性托換。隨著人們生活水平的提高，對生活的要求也趨近完美，托換技術分類也由一開始的幾種增加至十幾種，分類更加細致，也更加繁復多樣。

2 樹根樁托換技術

樹根樁托換技術是用小型鉆機按照設計直徑，來進行深度鉆孔，當達到一定鉆孔深度后，放入鋼筋籠，同時放入灌漿管，向灌漿管中灌入事前準備好的水泥漿或者細石混凝土，采用技巧的按壓、提起、振動等多個步驟，將水泥和鋼筋籠固定成樁。樹根樁顧名思義，按照樹根多少可以是單根的，也可是成束的，制樁形狀既可豎直，也可傾斜任意角度。

2.1 樹根樁的優點

樹根樁托換技術有著非常明顯的特點。樹根樁可以承受壓力,也可用以承受拉力，甚至可承受拉壓交替的荷載。在多種建筑的后期加固工程中應用廣泛。它適于荷載小、建筑分散的中小型工業建筑和民用建筑。樹根樁托換技術因為操作容易、機器設備較小，對于場地狹窄、操作空間有限、有噪聲分貝要求的工程現場更多采用此種方法。所以，此種技術非常適合用于新建工程的地基處理,也可用于古老破舊建筑的修繕。我國從20世紀80年代初開始研究應用樹根樁，起步較晚，研究主要針對古建筑和現代建筑物的地基加固工程,并第一次在蘇州虎丘塔地基加固中運用此技術獲得成功。

2.2 樹根樁的應用范圍

樹根樁的應用范圍總體來說比較廣泛，主要有以下五個方面：1)建筑物需要增加樓層或者建筑物上部擴大裝修增加荷載，導致建筑存在安全隱患，此時可采用樹根樁托換技術給地基和基礎增加承載力；2)由于建筑前期設計、勘察、施工部分細節欠缺考慮或者存在漏洞，導致建筑物施工完成后，發生不均勻沉降；3)隨著社會進步，政府要開辟新工程，比如地鐵或者地下隧道，對地基的穩固造成影響，樹根樁托換技術可防止建筑物的不均勻沉降，保證建筑安全；4)具有文化代表的古老建筑的地基基礎加固；5)針對特殊地形結構，對巖石和土體邊坡穩定加固。

3 灌漿加固托換

3.1 灌漿加固的機理

灌漿加固顧名思義就是根據灌漿材料的互相調配來達到加固的目的。灌漿材料的調配注意事項較多，要充分明晰主劑的性能、溶劑的分量以及外加劑的特性，綜合考慮三者相互制約，相互融合達到的最好托換加固效果。灌漿加固托換中需要多種原料，漿液的配置主要是由主劑、溶劑和其他的外加劑按一定比例混合攪拌而成。主劑是指建筑所用的灌漿原材料，溶劑主要是水和其他調制溶劑，外加劑需要根據加固的目的進行選擇，外加劑的性質多種多樣，主要性質包括分散度、凝結性、收縮性、結石強度、滲透性和耐久性等，不可隨意使用。搞清灌漿加固的目的后，可根據外加劑的具體功能(固化劑、催化劑、速凝劑、緩凝劑和懸浮劑)選擇最終合適可行的。采用液體灌漿，可很好防止滲透、消除濕陷性、加固地基，增加土地性能等。灌漿加固托換主要用灌漿托換技術，歸其原因是對既有建筑進行加固以提高地基防滲性能和承載力,達到既有建筑安全、美觀、為工程經濟建設服務的目的。

3.2 灌漿加固的分類

由于灌漿機理的不同，灌漿分類可有多種依據，以下論述4種常規的灌漿方法:滲透灌漿、擠密灌漿、電動化學灌漿、劈裂灌漿。1)滲透灌漿。滲透灌漿機理是利用漿液的液體特點灌滿顆粒間和巖石裂隙的殘留空氣，此種方法比較方便實用，基本不會改變土體原狀，只是用液體驅趕空氣填滿縫隙。具體應用時，因為要驅趕巖石間空隙，更加適用中粒及中粒以上的碎石或者含縫隙的巖石。2)擠密灌漿。通過鉆孔在地層中注入極濃的漿液,經過周圍土體的互相擠密和漿液自身向外擴張形成“漿泡”，以此加速土層固化就是擠密灌漿。此種方法中“漿泡”的作用很大，漿泡向外延伸時四面八方，緊靠“漿泡”處的土體將遭受嚴重剪切破壞并形成塑性變形區，減小此區內土體密度，增加了外區土體的彈性，明顯提高了土的密度。由于擠密灌漿獨特的性能，其更適用于中砂地基、非飽和的土體等。3)電動化學灌漿。此種方法運用化學反應的陰陽極，陽極為帶孔的注漿管，陰極為濾水管，通電后溶液由陽極流入水中，之后孔隙水流入陰極，造成通電區域中土的含水量降低和滲漿通路的形成,形成一個完整的化學反應，達到使化學漿液隨著反應的進行流入土的空隙中，最終和土顆粒牢固的粘貼在一起，達到托換加固目的。此種方法適用于任何加固建筑物，施工時注意土層的滲透密度、注漿順序等。4)劈裂灌漿。劈裂灌漿是指漿液在一定壓力作用下克服地層的初始應力和抗拉強度并引起巖體結構的破壞,使巖體沿垂直于最小主應力的平面上發生劈裂,結果導致地層中原有的裂隙和孔隙張開并形成新的較大裂隙和孔隙,漿液沿此劈裂通道注入裂隙和孔隙之中并將巖體牢固的膠結在一起。劈裂灌漿的可灌性強,擴散距離較大,因而所用的灌漿壓力相對較高,廣泛適用于巖石地基、砂礫石地基和黏性土地基等。

4 結語

托換技術在地基加固中應用廣泛，可大大提高地基的荷載，也可避免因鄰近建筑物的修建而危及既有建筑物的安全，總之，托換技術就是為了保證既有建筑物的安全而進行的修繕加固設施。近年來，隨著房地產、大型工程經濟活動的開展，導致土地資源短缺，開發商趨不斷縱向深入發展，這極大的提高了有限土地的利用率，可大程度的增加建筑物的荷載，這時托換技術就對既有建筑物空間的拓延托換技術起到舉足輕重的作用。文章中主要列舉了灌漿托換加固和樹根樁托換，闡述了其應用原理和采用條件，希望給專業人士一些可行的意見。

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[3] 謝婉麗,張林洪,阮 莉.地基處理中的托換技術及應用[J].昆明理工大學學報,2001,26(2):77-79.

On application of underpinning technique of foundation consolidation

Guo Mingyan

(ShanxiChemicalDesignInstitute,Taiyuan030024,China)

The paper introduces the types of the underpinning technique and the underpinning mechanism, illustrates the advantages of the root pile underpinning and grouting consolidation underpinning, and analyzes the applied scopes for the various underpinning techniques, so as to provide some reference for the suitable underpinning technique in different projects.

underpinning technique, root pile, grouting consolidation, applied scope

2016-11-23

郭明彥(1963- )，女，工程師

1009-6825(2017)04-0077-02

TU753.8

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