托换技术在建筑加固中的应用

　　摘要：随着城市逐步向地下和空中的发展，大型和深埋构筑物的增多，既有建筑物的改造、加层等荷载的增大等等原因有时不可避免的会导致建筑物的倾斜、开裂等问题。解决这一问题，行而有效的方式之一就是托换技术，本文介绍了托换技术的分类和类型，并就其中几种类型在建筑加固中的应用做一介绍和探讨。

　　关键词：托换技术,建筑加固,应用

　　在建筑施工过程中，建筑物、构筑物常常因不可抗力等原因而导致地基承载力差，或将建筑物建在土层厚度变化大的软地基上，或因建筑物偏心距大而荷载偏心，或因地基局部被水浸陷等等因素，而导致建筑物、构筑物基础由于严重的不均匀沉降而倾斜、开裂等问题。托换技术(underpinning)，是指在建筑物、构筑物由于地基承载力差或者基础严重不均匀沉降等诸多原因导致倾斜、开裂，而采取的地基基础处理、加固、改造、补强技术的总称。

　　一.托换类型

　　托换技术的起源可以追溯到古代，但是托换技术直到20世纪30年代兴建美国纽约市的地下铁道时才得到迅速发展。托换技术在我国是一种新兴技术，其包括的系统内容繁杂，体系众多。基本托换方式有基础加宽托换、坑式托换、桩式托换、灌浆托换、纠偏托换等等，本文就其中几种主要托换方式加以详细描述。

　　1.基础加宽托换

　　基础加宽的主要原理是通过增大基底接触面积从而有效降低其压力，加宽方法一般采用混凝土套或者钢筋混凝土套，应用时应注意将加宽的部分与基础原有部分做好无缝对接。在实际应用中，通常用钢筋锚杆作为连接，在连接前要做好原有基础的处理工作，对原有基础进行凿毛、刷洗，铺一层高标号水泥浆层，使加宽部分与原有的混凝土能较好的成为一体。注意对锚固钢筋的刚性基础和柔性基础做好计算，施工时可以针对不同的刚性和柔性做好相应的措施。加宽连接时，若有条件也可以把锚固钢筋与原有的钢筋基础焊牢，增加其稳固性。加宽时应根据基底不同使用不同的方式，如承受偏心荷载的条形基础可用单面肩宽;承受中心荷载的为双面加宽;还有整版加宽、周边加宽等。

　　2.坑式托换

　　坑式托换也是基础托换方式的一种，它属于基础加深方法。坑式托换是直接在被托换的建筑物、构筑物基础下方进行挖坑，然后浇筑混凝土的托换方法，也称墩式托换，可使建筑物既能够增大埋置深度，也能增加基础的支承力。实际操作中，应当根据被托换建筑物的自身荷载和地下基础承载力而开挖，充分考虑到以上因素后在局部基础下临时无支撑是可行的，无需添加临时支撑。坑式托换适用于地下水位低、基础为条形的情况，水位低可以有效防止施工时临近水土的流失，基础为条形便于对调整荷载。

　　3.桩式托换

　　桩式托换就是指采用不同桩型进行托换的总称，其主要桩型包括静压桩、预式桩、灌注桩、树根桩、灰土井墩、灰土桩等等。根据其应用情况简单介绍其中几种，不再一一赘述。

　　3.1压入桩托换，包括顶承式静压桩和自承式静压桩。静压桩托换是近年从国外引进的技术之一，主要应用于房屋建筑，现已发展应用到高速公路的结构物基础加固。其主要原理是利用原有建筑物、构筑物的自身重量作为反力将桩体逐渐压入地基中，从而达到将桩和原来基础紧固在一起。对建构物托换后，用混凝土对承台进行浇筑用来承载基础上部荷载，从而迅速防止建构物进一步发生沉降、加固地基。

　　3.2树根桩托换，或称微型桩，是指一种小直径的就地灌注钢筋混凝土桩。树根桩托换可以应用于已有建筑的房屋、桥梁;或者地下铁或土坡加固等，适用于砂性土、粘性土、岩石等各类型地基土。

　　4.灌浆托换

　　灌浆托换也是国外引进的技术之一，在国外的地基土加固中属于常用方法，填充材料有化学浆材，水泥和水玻璃浆材，其中化学浆材由于其具有毒性而使用较少，无毒的水泥和水玻璃浆材普遍较受欢迎。按照加固原理可分为渗透灌浆、劈裂灌浆和压密灌浆;按照浆材的品种可分为硅化灌浆托换、水泥灌浆托换、碱液灌浆托换和高压喷射灌浆托换。

　　5.纠偏托换

　　我国地域辽阔，地理环境复杂，各个城市因地域不同地基条件差别较大、区域性较强。我国的土层构成也有很多种，其中主要的包括软土、黄土(湿陷性)、膨胀土、杂填土、山区地基等等，这些土层大多都不适合施工，建构物在这类土层上的建造容易产生因不均匀的沉降而导致的倾斜和开裂，针对这种原因采取的托换方法就叫纠偏托换。纠偏托换大致分类：

　　加压纠偏、掏土纠偏、顶升纠偏、浸水纠偏。

　　二.应用

　　托换技术的实施类型多种多样，在建筑施工操作中，应当根据不通过的施工要求及现场情况择优选择最合适的托换技术，不同的托换技术也应用在不同的施工作业中，下面就其中几种类型的托换技术在施工中的应用展开，介绍其操作、要求及优点。

　　(一)压桩托换技术在通道基础加固中的应用

　　本实体案例选取某高速公路通道位于城郊的山前平原缓斜地段，此段基础土主要由冲积层构成，分为两层：第一层为亚粘土，土质不均匀、空隙发育，含零星沙粒及铁锰质，上部为硬塑，下部为软塑;第二层也是亚粘土，土质相对均匀，含铁锰质半点，局部夹有粉质。

　　1.沉降原因分析

　　根据工程实际情况和地质条件的调查，在该土层段发生沉降的原因可能为：湿陷沉降，由于施工单位在施工过程中的排水系统设计存在缺陷，导致地表水渗入基坑和未处理的黄土基中导致;地基土中灰土的填埋因为设计不当而致深度不够，在建构物荷载作用下因承载力不强而变形，发生沉降。

　　2.原理和流程

　　静压桩托换技术主要是利用静压力把桩压入土层，借助的是建筑物自重的压桩反力，使桩与地基基础能够牢固的接合在一起，共同承载建筑物带来的压力，从而起到地基加固作用。静压桩在施工压土时会产生挤土情况，这样桩周围就会产生一定范围的重塑区，土的粘聚力遭到破坏，图的抗剪强度减小，途中的空隙水压增强，桩侧摩擦阻力相应减少。

　　随着时间推移，空隙水压会逐步消失，土的结构强度逐渐恢复，当压桩力到达预设的终止压力时便停止压桩。这样，在桩和基础土层的共同作用下，共同来分担上部的承载压力，弥补天然地基的荷载大而承载力不足，并且在压桩停止后一段时间，承载力会因休止期而有相应的增大，从而实现分担负荷，控制基础沉降，达到加固地基的目的。

　　静压桩施工时，主要包括五个流程，即制桩-压桩-接桩-托换-封桩。

　　3.优势

　　静压桩托换技术同传统的方法相比具有如下优点：施工时设备轻便，工具移动灵活，施工时噪音小、无震动，而且可以满足在水电条件不具备的情况下施工;施工时不受限制，能够与上层结构同时进行;受力明确且传力的路径一目了然，效果一般都比较可靠而且直观，可借助托换后桩顶形成的反力来阻止地基沉降;施工周期短，工程造价低，经济合理。

　　(二) 其它托换技术的应用

　　除了上述重点介绍的静压桩托换技术在建构物中的应用外，托换技术还可以应用到其它很多建筑加固技术处理中。例如砌体结构承重墙体应用的框式托换技术、托换技术在既有建构筑物纠倾地基基础加固中的应用、托换技术在某砌体结构加固改造中的应用、托换技术在砖混结构加固改造中的应用、建筑物静压钢管桩加承台梁托换技术等等。

　　三.结语

　　本文通过托换技术的概念和其主要类型展开，总结归纳了其中的几种主要类型及其方式方法，并且简单分析了相应的托换技术在其领域中的应用，分析了其对建构物的加固方式方法。并且利用某一高速路段的工程实例重点介绍了静压桩托换技术在建构物的加固中的原理和优势。托换技术的应用还非常广泛，在国内施工作业中的普及工作依然任重道远，我们应在实际施工应用中多注意总结，运用托换技术举一反三。

　　参考文献：

　　[1]吴修锋.锚杆静压桩在房屋加固工程中的应用.[J].西部探矿工程.2004.(06)

　　[2]韩应军.房屋加固改造中地基基础应注意的问题及加固方法.[J].煤炭技术.2004.(09)

　　[3]黄强.桩基工程若干热点技术问题[M].北京:中国建材工业出版社.1996

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