既有建筑物地基基础加固的研究与工程应用

1. 引言

建筑加固中托换技术历史悠久，最初二十世纪三十年代在美国开始快速发展，经二战德国的技术改进后托换技术更加规范，技术也越加成熟。所谓的建筑加固中的托换技术，指的是依托于工程建设的特定需要，对原有建筑物的基础进行加固或者将建筑物基础重新设置这一类的工程。我国的建筑加固托换技术起步较晚，但是在经济快速发展中也不断进步，尤其是城市化进程的加快，以及土地资源的紧缺导致的城市建筑由地上向地下、向天空发展的趋势，建筑加固托换技术的重要性越来越重要。

2. 托换技术的分类

建筑加固中的托换技术属于地基处理的范围，但是托换法的种类却很多。如果按照托换的时间、方法、原理和性质进行划分，则可以分为以下几类：

（1） 如果按照托换的原理进行分类，则可以分类为预防性托换、维持性托换和补救性托换三类。

（2） 如果按照托换方法进行分类，则可以分为灌浆加固托换、基础加深加宽托换、坑式托换和桩式托换等等。

（3） 如果按照换性质进行分类，则可以分为加固和纠偏托换、既仃构筑物整体迁移托换、基坑开挖或地铁穿越构筑物等托换、地基设计不符合要求的托换或者加固和纠偏的托换。

（4） 如果按照托换的日期进行分类，则可以分为临时性托换、永久性托换。 3. 建筑加固中的桩式托换

桩式托换法主要是利用了沉桩的方法，并借助沉桩形成一种桩一土耦合作用的机制，以此来承担原有建筑物的基础的负荷，并且可以把基础和基础之上的所有静荷载和动荷载都转嫁到桩和桩间土层上，然后对于承载力不够强的地基进行加固，对于地基变形不协调的建筑物进行更好的处理。桩式托换技术使用范围广泛，其处理方法也是非常灵活的，既可以根据建筑物的结构功能而变，又可以根据建筑物结构变形机制而选择别的方式。

4.锚杆静压桩加固托换技术

4.1锚杆静压桩加固托换技术工作原理

锚杆静压桩是锚杆和静压桩二项技术巧妙结合而形成的一项桩基施工工艺。它的原理可以理解为在原有的建筑物上进行开凿和压桩孔，并且将锚杆埋设进去。有时候原有建筑的基础满足不了压桩反力产生的抗弯、抗冲切要求以及抗剪要求，这种情况下需要预留压桩孔和埋设锚杆，再装反力架，利用锚杆将反力架和原有的建筑物基础弄到一起。这样的好处就是：借助建筑物自身的重力为反力，高压油泵通过反力架从而带动了液压千斤顶，再逐步将预制桩段压进地基中去，桩段之间则可以选择焊接或者是硫磺胶泥连接。如果压桩力入土的深度到达了要求，就可以用微膨胀砼将压桩孔封闭了。这样一来，桩和原先的建筑基础就能共同受力，不仅能加固基础，而且还能达到控制沉降的效果。

4.2锚杆静压桩加固托换技术的设计要点 4.2.1预制桩的设计

静压桩一般都是钢筋砼预制桩，桩的截面也大多为20cm x 20cm，25cm x 25cm或者30cm x30cm。而且每一段的桩长也最好控制在200cm～300cm之间，具体数字还需要根据不同情况而定，不能机械化地控制所有的桩长。对于焊接桩段的两端而言，要先留一些连接，而对于硫横胶泥的接头桩段，则需要在一段留上一些插筋，另外一段预留插筋孔和吊装孔。一般桩段砼的等级要控制在C30以上，这样可以使压桩符合要求，也会对接下来工作人员在施工中的操作带来方便，避免些许麻烦。

4.2.2承台验算

关于承台的验算方法就是要以压桩力对原有建筑基础进行抗冲切、抗剪及抗弯承载力为依据，然后进行验算。如果压桩效果不满意，则应该把原先的基础结构补强后再进行试验，除此之外，也可以重新设计新的后浇承台进行新的施工。

4.2.3锚杆静压桩的平面布置

（1） 桩数的设计应该在桩土共同作用的前提下进行，也就是将桩作为竖向增强体，以复合地基的工作原理为依据进行计算。一般来说，地基基础上的加固托换设计，其取桩土荷载分担比是七比三，换言之，就是百分之三十荷载由桩间土承担，而另外百分之七十荷载由桩承担。在原有的建筑增层改造过程中，如果原基础沉降渐趋稳定，那么就可以考虑到原建筑荷载由地基土承担，由桩来承担增层改造部分的荷载。

（2） 对于桩的平面布置，一定要遵循相关的原则，一般是将上部的竖向承重结构构件进行布置时要使之对称，这样做事为了让它们尽可能地接近结构受力节点。并且还可以减少原有的附加内力，避免原结构因原有基础上产生的扭转效应而遭到破坏。

5混凝土条形基础加固托换技术 5.1石灰桩法及其原理

石灰桩法适用范围非常广泛，既可以处理地下水位以下的粉土、松散粉细砂、淤泥质土以及黄土等等。石灰桩法的原理就是先把桩管打进土中，再将桩管拔出来，使之形成一个个桩孔，然后再在每个孔里面夯填生石灰，最后，地基便可以得到加固。原因很简单，生石灰的吸膨胀特性会挤密桩周土，所以才会起到加固作用。

5.2注浆加固法

注浆加固法一般用于对粉土、粘性土和砂土等地基的加固。一般可以达到提高地基土的强度、防渗堵漏和控制地层沉降等效果。其施工工艺一般为：

（1） 钻孔：利用电动钻孔机在布孔的位置上进行作业，所钻孔的深度要符合设计的要求。

（2） 清管：无论是无缝钢管还是注水清理胶管，都要检查是否可以使注浆通畅无阻。

（3） 打管：按照设计的要求，遵循一定的秩序，把无缝钢管插到预先设计好的标高位置。

（4） 注浆：将水泥倒入灰浆搅拌机进行搅拌成浆，然后再吸进注浆泵，借助胶管，注入无缝钢管。

5.3托换法

托换技术比较复杂和困难，不仅如此，托换法的费用也比较高，责任性也比其他一般的施工方法要强。建筑物的托换需要多方面的技巧和经验的配合使用，此方法应该用于已建建筑物的加固上，当建筑物需要进行加层或者扩建时使用。此外，托换法还可以用于修建地下工程，因为当新建工程或者其他深基坑开挖而对已建建筑物的地基造成影响，进而需要进行地基处理或者基础加固时，就可以采取这个方法。在确定托换法前，应该充分掌握以下几点：

（1） 所在场地的地下管线，附近建筑物的自然环境对已建建筑物在托换时将产生什么影响，或者在托换法竣工时又会产生何种影响，工作人员应该尽量掌握一手资料，然后再因地制宜进行施工。

（2） 所在场地的水文、地质等自然特征的具体情况，最好是动工前先进行一些勘探工作，这样可以避免一些动工后才出现的故障，做到防患于未然。

（3） 工作人员应该要对原有建筑物进行合理的结构设计，包括在竣工之后也要仔细观察一下沉降现象和损坏现象，对于出现故障的地方进行及时地修补和改进，进而保障整个建筑物的质量。

6.结束语

随着我国经济不断发展，城市化进程逐渐加快下，我国的建筑行业发展也蒸蒸日上，但是要想建筑物有质量安全保证，就必须从建筑的基础抓起。建筑加固中的托换法，在建筑地基的基础加固和处理中占据着不可小视的地位。虽然建筑加固托换法种类繁多，方法也比较发杂，但是工作人员们应该发扬不怕困难的精神，我们应该充分重视建筑加固托换法，不断地积累经验，不断地创新，在实践中突破，为我国的建筑行业贡献一份力量，为社会的发展贡献一份力量！

参考文献

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