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1、15 1概述15 2基础加宽托换 例题 15 3墩式托换技术15 4桩式托换技术15 5地基加固技术15 6综合加固技术 第十五章既有建 构 筑物地基基础加固 主要内容 第一节概述 一 定义 基础托换又叫托换技术 Underpinning 是指解决对原有建筑物的地基处理和基础加固 或解决对既有建筑物基础下需要修建地下工程 其中包括隧道要穿越 Undercossing 既有建筑物 地铁 以及邻近需要建造新工程而影响到既有建筑物的安全等问题的技术总称 也叫托换技术 指解决对原有建筑物的地基基础安全问题的技术总称 托换技术underpining 1 建 构 筑物沉降或沉降差超过有关规定 出现裂缝 倾
2、斜 影响正常使用 2 既有建 构 筑物需要增层改造 或使用功能改变 增加荷载 地基承载力和变形不能满足要求 3 因周围环境改变而需要进行地基基础加固 既有建构筑物或相邻地基中修建地下工程 4 古建构筑物加固工程 地基或基础需要补强加固 1 根据鉴定检验获得的测试数据 确定地基承载力和地基变形计算参数等 2 选择地基基础加固方案初选加固方案选定最佳方案 2 选定最佳方案考虑因素预期效果 施工难易程度 材料来源运输条件 施工安全性 对邻近建筑和环境的影响 施工工期和工程造价 1 将原基础加宽 减小基底压力 使原有地基满足地基承载力和变形要求 2 通过地基处理改良地基土体或部分土体 提高地基土的抗剪
3、强度和改善压缩性 满足地基承载力和变形要求 3 在地基中设置墩基础或桩基础 通过桩土共同作用来满足地基承载力和变形要求 4 将上述三方面的加固措施综合应用 五 托换技术的分类按照目的可分三类类型1 补救性托换 remedialunderpinning 凡解决对既有建筑物的地基土因不满足地基承载力和变形要求 而需进行地基处理或基础加固者 称为补救性托换 2 维持性托换 maintenanceunderpinning 在新建的建筑物基础上预先设置好可顶升的措施 如设置千斤顶以调整差异沉降 以适应事后不容许出现的地基差异沉降值而需进行托换者 称为维持性托换 图7 1 1补救性托换 3 预防性托换 p
4、recautionaryunderpinning 由于既有建筑物下部或邻近要修建较深的新建筑物基础 包括深基坑的开挖和隧道穿越 因而需将既有建筑物的基础加深 桩基托换或地基土灌浆加固等进行托换措施者 称为预防性托换 其中 当采用在平行于既有建筑物基础而修筑比较深的墙体者 亦可称为侧向托换 lateralunderpinning 按照具体脱换方式的分类 图7 1 2预防性托换 侧向托换 地下连续墙 六 托换处理的特点及其对有关工程人员的要求1 建筑技术难度大 费用较高 工期较长 责任性强 2 相关工程人员需要具备 岩土工程 与 结构工程 的知识 是一项高度综合性技术 3 相关人员要有丰富的勘察
5、设计 施工及科研等方面的工作经验 七 特殊地基土上常见的建筑物危害及处理原则 1 软土地基 1 沉降和差异沉降大 建筑物过量沉降和偏斜 砌体开裂 建筑物沉降缝宽度表7 1 1 2 沉降速率大 建筑物易裂 地基失稳 3 沉降稳定时间长 建筑长期受稳定困扰 采取的主要措施 应用沉降缝将其分隔成若独立单元 结构设计上采取适当措施 墙体内设置圈梁 整体性 根据不同的预估沉降量确定相应的建筑物标高 优化施工顺序加速沉降 预压力处理做好 施工时避免基坑土的优动 2 湿陷性黄土地基处理湿陷性黄土地基事故时 首先要抓的主要矛盾是湿陷 而黄土地基的承载力和压缩性是第二位的 这与软土地基考虑的重点是不同的 措施
6、以消除湿陷性为主要矛盾和目的 主要处理方法有 石灰桩 灰土桩 石灰砂桩 化学加固法 灰土井墩托换 灌注桩 墩式托换 树根桩托换 掏土纠偏 加压或浸水纠偏 3 膨胀土地基 由于大的胀缩性 反复胀缩 外纵墙裂缝 内横墙裂缝 山墙裂缝 地基与墙体变形不协调 措施 以消除大的胀缩性为主要目的时 可采用隔水措施 改性措施 换填措施等 主要处理方法有 各种置换法为主 八 托换前需做的工作 1 掌握地基变形对建筑的损害程度 以建筑物裂缝宽度作为判别损坏程度 2 现场的工程地质及水文地质条件 3 被托换结构物的结构 构造及受力特征 4 结构物托换情况及原因分析 5 托换施工期内可能的影响 季节 挖土 排水 天
7、气 6 使用期间和周围环境的实际情况 水位升降 地面排水条件变迁 环境绿化 邻近建筑物修建 基坑开挖 打桩振动等影响 九 托换技术安全及工程监测 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住 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 应将荷载传递到新建的地下工程上 3 不论何种情况 托换工程都是在一部分被托换后 才能开始另一部分的托换工作 否则就难以保证质量 所以 托换范围往往由小到大 逐步扩大 一 托换技术施工要点 4 托换施工前 先要对被托换建筑物的安全予以论证 都要求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
8、况 以及建筑物约破损程度 用图表和照片正确记录下来 藉以判定建筑物的安全状态 另外 如果裂缝扩展和延续不止并产生错位 则要引起重视并及时采取补救措施 在整个托换施工过程中必须进行监测 进行信息化施工 以便确保安全和质量 二 工程监测 监测过程中要做好以下四方面工作 1 确定托换或穿越的每个施工步骤对沉降所产生的影响 2 对托换或穿越过程所引起的各个监测点的运动情况 整理出沉降 或其它观测量 与时间的关系曲线 并应用外推法预测最终沉降量 3 根据沉降曲线预估被托换建筑物的安全度以及针对现状采取相应的措施 如增加安全支护或改变施工方法 九 托换技术安全及工程监测 4 监测期限和测量频度的要求取决于
9、施工过程 特别是在荷栽转移阶段每天都要求观测 危险程度越大 则观测应越额繁 当直接的托换或穿越过程完成后 监测过程尚需持续到沉降稳定为止 沉降稳定标准可采用半年沉阵量不超过2mm为依据 二 工程监测 九 托换技术安全及工程监测 十托换工程实施步骤 1对既有建筑物各个方面进行加固 如有必要时 2将既有建筑物基础全部或部分支托住 3根据工程需要 对既有建筑物地基或基础进行加固 4当需要在建筑物下建造地下构筑物时 如地铁通道 车站等 在基础已支托的状态下 在原基础下开挖土方进行该部分工程施工 5当既有建筑物基础下有新建地下工程时 应将荷载传到新建的地下工程上 6有必要时 拆除托换结构 一 基础加宽托
10、换 在许多既有建筑或改造工程中 常因基础底面积不足而使地基承载力和变形不满足要求 导致建筑物开裂倾斜 需进行加宽处理 加固 第二节基础托换各方法简介 采用混凝土套或钢筋混凝土套加大基础底面积 分类 改变浅基础形式加大基础底面积 1 采用混凝土套或钢筋混凝土套加大基础底面积 分类 双面加宽 四边扩大加固 单面加宽 条形基础承受中心荷载时 图7 1 3条基的双面加宽 基础承受偏心荷载时 或受相邻基础条件限制 图7 1 4条基的单面加宽 单独柱基 图7 1 5柱基的加宽 2 改变浅基础形式 加大基础底面积 柔性基础 刚性基础单独基础 条形基础条形基础 十字交叉条形基础 片筏基础或箱形基础扩大基础底面
11、积 加强基础刚度 图7 1 6柔性基础加宽改为刚性基础 图7 1 7条基扩大成片筏基础 一 基础加宽托换 注意事项 1 基础加大后应满足混凝土刚度要求 2 应将原墙凿毛 浇水湿透 便于沾接 3 加宽部分两边的地基土上进行与原基础同样的地基土压实处理 4 为使新旧基础牢固结合 可适当设置锚杆或圈梁穿筋 化学粘合剂 第二节基础托换各方法简介 二 坑式托换 墩式托换 一些既有建筑物或改建工程中 由于基底面积不足而使地基承载力或变形不满足要求 还可以进行坑式托换 施工步骤 原基础前面开挖导坑 且此原基底深1 5m 将导坑横向扩展到直接的基础下面 现浇混凝土烧筑 按上述步骤分段实施 直至完工 坑式托换
12、a 开挖导坑 直接在基础下挖坑 边挖坑边建立支撑 b 继续开挖 c 建立支撑 三 桩式托换 1 静压桩 采用静压方式进行沉桩 有顶承静压桩 压入桩 自承静压桩 锚杆静压桩和预试桩 不适于有障碍物的地层 上部建筑物结构较差时也不适用 2 打入桩灌注桩 灰土桩 常用于隔墙或设备不多的建筑物 3 树根桩 在钢套管的导向下钻进施工成桩 有一些列入到了土加筋范畴 有静压桩 灌注桩 打入桩 灰土桩 树根桩 坑式静压桩托换 树根桩托换示意图 树根桩托换的优点 1 施工场地教小 2 噪音和振动小 3 施工方便 4 压力灌浆使地基土和桩结成一体 5 桩孔小 对地基土不产生应力 6 适用范围广 7 对原有建筑物损
13、害小 一 树根桩设计 二 树根桩施工 四 灌浆托换 灌浆材料 1 按浆液所处状态 可分为真溶液 悬浮液和乳化液 2 按工艺性质 可分为单浆液和双浆浓 3 按主剂性质 可分为无机系和有机系 通常可按下图进行分类 五 纠偏托换 建筑物纠偏是指既有建筑物偏离垂直位置发生倾斜而影响正常使用时所采取的托换措施 纠偏中采用的思路和手段与其它托换加固方法类同 故纠偏是托换技术中的一个重要分枝 造成建筑物倾斜的原因 大致有如下几方面因素 1 软土地层不均匀 填土层厚薄和松密不一 局部地区遇有暗浜 暗塘等 2 设计方案不合理 如地基基础的设计及基础选型不当 建筑物的平面 包括体型 布置 荷载重心位置及沉降缝的布
14、置欠妥 3 施工工艺不当 如施工计划中主楼和裙房同时建造 邻近建筑物开挖深基坑或降水 建筑材料单边堆放 造成建筑物整体倾斜的主要因素是地基的不均匀沉降这个主要矛盾 而纠偏是利用地基的新不均匀沉降来调整建筑物已存在的不均匀沉降 用以达到新的平衡和矫正建筑物的倾斜 五 纠偏托换 纠偏方法的分类有如下三种 一 迫降纠偏 有掏土纠偏 浸水纠偏和降水纠偏 堆载加压纠偏 锚桩加压纠偏 锚杆静压桩加压纠偏 二 顶升纠偏 有在基础下加千斤顶顶升纠偏 在地面上切断墙柱体后再加千斤顶项升纠偏 在新建工程设计中预留千斤顶的位置 以便今后顶升的顶升纠偏 三 综合纠偏 用以上两种纠偏方法进行组合 如顶桩掏土纠偏 浸水加
15、压纠偏 除了从以上三种方法纠偏入手外 有时必须辅以地基加固 用以调整沉降尚未稳定的建筑物 注意 纠偏工作切忌矫枉过正 一定要遵循由浅到深 由小到大 由稀到密的原则 须经沉降 稳定 再沉降 再稳定的反复工作过程 才能达到纠偏目的 因为在软弱地基上建造的建筑物沉降往往需要经过一段时间才能达到最终稳定 所以纠偏决不能急于求成 不然反而适得其反 造成原建筑物沉降小的一侧又出现倾斜 纠偏方法的分类有如下三种 六 高压喷射注浆托换 灌注桩已广泛应用于我国工业与民用建筑桩基工程中 但由于施工管理不善或操作失误 常会出现的质量事故有 瓶颈 缩腰 断桩 吊脚 桩身夹泥或沉碴过多 当建筑物已建成后 对事故处理灌注
16、桩就比事先处理的方法少和难度大 此时如采用喷射注浆处理 可使建筑物下沉迅速停止 地基很快稳定 甚至部分回升 经托换加固的建筑物有多层的民用住宅楼和工业厂房 也有濒临河流而土层有整体滑动可能的建筑物 应用高压喷射注浆的优点有 一 改善桩身质量二 改良土性增大桩的侧向摩阻力三 加固持力层四 增补旋喷桩 七 热加固托换 热加固是把经过加热的空气或灼热的烧成物 在压力作用下通过钻孔穿过土的孔隙而加热土体 借以改善地基土的物理力学性质 以达到加固地基土的目的 例如 当黄土加热到300 500 时即失去湿陷性 同时地基土的强度也大大提高 八 基础减压和加强刚度托换 在建 构 筑物建造后的使用期间 由于地基的强度和变形不满足要求 使上部结构出现开裂或破损而影响结构安全时 可采取减少结构自重和加强建 构 筑物的刚度和强度的措施 基本的托换加固的思路是 人为地改变结构条件 促使地基土应力重分布 从而调整变形 控制沉降 制止倾斜 目前国外尚未见这方面有关报道
