淺談基礎托換加固方法

(華南理工大學土木與交通學院 廣東 廣州 510641)

一、序言

近年來，隨著城市建設發展，一些已有建筑物由于業主使用功能的擴建，對舊建筑進行結構的加固和改造，但原基礎的承載力和變形可能超過原設計條件，需要將原基礎進行加固。

托換技術[1]是指解決對原有建筑物的地基需要處理、基礎需要加固或改建的問題和對原有建筑物基礎下需要修建地下工程以及鄰近建造新工程而影響到原建筑物安全等問題。

根據原建筑的結構特點、現場的土質條件、周圍建筑環境，查明原結構的損壞情況和原因，選擇、優化、確定合理的加固改造方案，計算結構荷載和未來改造后的荷載，驗算在現有條件下地基承載力能否滿足。加強在托換過程中建筑基礎沉降、裂縫情況的監測和結構構件變形和應力的監測，做好工作實錄。

二、托換加固技術

(一)基礎補強注漿

基礎補強注漿適用于基礎有裂縫時的加固。漿液一般可用水泥漿或改性環氧樹脂等，對混凝土基礎，采用的水泥砂漿強度不應低于基礎混凝土強度；對砌體基礎，水泥砂漿強度不應低于原基礎砂漿強度。設計施工方法[2]：先在基礎裂縫處鉆孔，對單獨基礎每邊不少于2孔，對條形基礎可沿基礎縱向每1.5-2m布置鉆孔，并不少于2排。孔距0.5-1m，注漿壓力可取0.1-0.3MPa，影響半徑約0.3-0.6m。一般壓力越大，注漿的有效半徑越大。基礎補強注漿加固法的特點是施工方便，可以加強基礎的剛度與整體性。

(二)基礎加寬托換

基礎加寬托換[3]是通過增加基礎的面積，以減小作用在地基上的接觸壓力，降低地基土中的附加應力水平，使地基的沉降量減小，或者滿足地基的承載力和變形要求。原則上應保持新舊基礎的結合，形成整體。灌注混凝土前應將原基礎涂上混凝土界面劑或鑿毛洗凈后鋪一層相同強度等級的水泥漿，以增強新老混凝土的粘結。對加寬部分的地基應鋪設墊層，材料與厚度與已有部分的墊層相同。

(三)坑式托換

當基礎埋深不足時，可以通過基礎加深來滿足要求，稱為坑式托換。坑式托換是在原建筑基礎下挖坑，并澆筑混凝土墩的托換方法。坑式托換一般用于條形基礎，其澆筑的混凝土墩可以是連續的或者是間斷的，主要取決于該結構荷載形式和坑下地基的承載力。

坑式托換的施工步驟[1]：首先在貼近被托換的基礎前開挖一個長×寬為1.2m×0.9m導坑，挖到比原基礎底面以下1.5m，用于開挖的工作面。然后將導坑橫向開挖到基礎下，再向下開挖至要求的持力層標高處。采用現澆混凝土澆筑基礎下的挖坑體積，澆筑直到離原基礎底面8cm處停止。養護一天后將水泥砂漿放進8cm空隙中，用鐵錘敲擊短木的方法搗實砂漿。由于該層厚度較小，視為不可壓縮層，因此建筑物不會因此而產生附加沉降。同樣再分段開挖澆筑混凝土墩，直至全部托換完成。

(四)坑式靜壓樁托換

坑式托換法只能限于地下水位較低的情形,因其不能解決施工中地下水位以下開挖會產生土的流失 問題。因此，目前都采用坑式靜壓樁托換來取而代之。坑式靜壓樁托換是在已開挖的基礎托換坑內,利用建筑物所能發揮的自重荷載作為作支承反力，運用千斤頂將預制好的鋼管樁或鋼筋混凝土樁段接長后逐段壓人土中的托換方法。靜壓樁一般為摩擦樁。樁的平面布置都是按基礎或墻體中心軸線布置的，同一個施工坑內可布置1～3根樁，絕大部分工程都是采用單樁和雙樁。只有在縱橫墻相交部位的施工坑內，橫墻布置1根和縱墻2根形成三角的3根靜壓樁。

坑式靜壓樁托換施工方法[4]：1)導坑開挖：根據現場實際情況確定導坑開挖位置及樁位，然后貼近墻體挖豎坑和基礎下工作導坑，導坑開挖完成后，在導坑內吊測基底中心，于坑中心挖小方坑，首樁(尖樁)就位，樁頂放置油壓千斤頂，千斤頂上、基礎底下放置HW300×300 H型鋼。2)托換：壓樁結束后取下千斤頂，經間歇恒壓后，在樁頂安置兩開式牛腿式托支座，用螺栓緊固，中部和兩側并排千斤頂，對中調整穩固。將中間千斤頂加壓至壓樁終壓力，待恒壓穩定后，對兩側千斤頂同步加壓。

坑式靜壓樁適用于淤泥、淤泥質土、黏性土、粉土、濕陷性黃土和人工填土且地下水位較低的地基加固，適用于對條形基礎的托換加固。當地基土中含有較多的大塊石、堅硬黏性土或密實的砂土夾層時，由于樁壓入時難度較大，需要根據現場試驗確定其適用與否。

(五)錨桿靜壓樁托換

錨桿靜壓樁托換是通過在基礎上埋設錨桿固定壓樁架，以建筑物所能發揮的自重荷載作為壓樁反力，用千斤頂將樁段從基礎中預留或開鑿的壓樁孔內逐段壓入土中，再將樁與基礎連結在一起，從而達到提高 基礎承載力和控制沉降的目的。封樁是錨桿靜壓樁技術的關鍵工序，封樁可分別采用不施加預應力的方法及施加預應力的方法。

錨桿靜壓樁的施工機具輕便靈活、施工方便、作業面小、可在室內施工等優點.錨桿靜壓樁法適用于淤泥、淤泥質土、黏性土、粉土、人工填土、濕陷性黃土等地基加固[5]。

(六)灌注樁托換

灌注樁托換法是在原有建筑物基礎兩邊鉆孔灌注混凝土樁，并通過新設置的承臺將原建筑物的柱或墻 與之聯接,使荷載轉移到新的灌注樁上的方法。灌注樁托換法適用條件[6]：①當用潛水鉆孔并用泥漿護壁時適用于粘性土、粉土、淤泥、砂土、強風化巖等情況；②當用洛陽鏟、螺旋鉆或人工挖孔等，適用于地下水位以上的粘性土、粉土、填土、中密以上的砂等情況。灌注樁的主要優點為費用常較預制樁為低。灌注樁需要用鋼筋牢固的方式錨入原基礎。其施工過程與灌注樁相似。

三、結論

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。托換技術是一種建筑技術難度較大、費用較高、責任性強的特殊施工方法，其可能危及生命和財產安全，并需應用各種地基處理技術，同時需要善于巧妙和靈活地綜合 選用各種托換技術。本文在參考國內工程實例的基礎上，簡單地介紹了基礎補強注漿、基礎加寬托換、坑式托換、坑式靜壓樁托換、錨桿靜壓樁托換、灌注樁托換、樹根樁托換、灌漿托換等幾種基礎托換加固改造的方法，簡單闡述了其施工步驟和技術特點。