第六章 托换工程简介

2023/2/11

第六章托换工程简介一、托换工程的概念

在城市建设和旧城改造过程中，常遇到下列问题：

⑴对原有建筑地基基础进行加固和改造；如：地基基础失效，改变功能、加层、古建筑基础风化、破坏等。

⑵在原有建筑物下修建地下工程；如：地铁、地下商场、地下人防工程等。

⑶在原有建筑物的附近建造新的高层建筑；如：挖深基坑、打桩施工等。所有这些工程都影响到原有建筑物的安全和正常使用，而且这些问题影响因素多，综合性强，解决难度大。2023/2/12

托换工程——是指解决对原有建筑物的地基需要处理和需要加固的问题和解决对原有建筑物基础下需要修建地下工程以及需要建造新工程而影响到原有建筑物的安全等问题的技术总称。简单的说,是解决已有建筑物的综合性强、难度大的地基基础问题的技术总称。

二、托换分类

⒈按托换性质分类

⑴补救性托换——因既有建筑物地基承载力或变形不满足设计要求，需进行地基处理或基础加固者。

⑵预防性托换——在既有建筑物基础下修建地下工程，或建筑加层，或临近新建建筑物，影响到既有建筑物的安全时，需要进行托换者。

⑶维持性托换——在新建的建筑物上预先设计好可升降设备，以适应事后不容许出现的地基沉降而需要托换者。2023/2/13原有建筑物地基基础加固基础加固技术墩式托换技术桩式托换技术地基胶结技术综合加固技术静压桩树根桩其它桩灌浆高压旋喷其它方法⒉按加固方法分类

托换工程不但需要各种地基处理技术，同时需要善于巧妙和灵活地综合选用这些技术。一个托换方案的选择，主要取决于安全和经济的综合效果。2023/2/14托换施工前地质环境条件调查

在制定托换设计和施工方案前，要周密地进行调查研究，主要有以下几个方面:(1)建筑物损坏程度的判别。

(2)工程地质和水文地质条件。要求查清持力层、下卧层和基岩的性状与埋深，地基土的物理力学性质，地下水位的变化、侵蚀性和补给的情况，特别要查明地基土的不均匀性，有必要时还需对地基进行复查和补勘。(3)被托换建筑物的结构、构造和受力特性、基础形式、建筑物各部分沉降大小及其沉降速率、结构物的破坏情况和原因分析。(4)周围环境、地下管线和邻近建筑物在托换施工时和竣工后可能产生的影响。如预估的施工周期较长，就必须充分考虑由此而产生的季节性变化而引起的温度和雨雪的影响；挖土后土层卸载和基坑排水而引起的影响；一些临时性的支护结构的可靠性等问题。2023/2/15三、几种常见的托换方法

⒈基础加固法当地基承载力不足或变形不满足要求时，可采用增大基础宽度，加强基础刚度或增大基础埋深等方法。

⑴基础加宽托换可采用单侧或双侧的素混凝土或钢筋混凝土。2023/2/16几种基础加宽方法（a）刚性条形基础（b）柔性条形基础（c）条形基础扩大成筏基础（d）柱基加宽（e）柔性条形基础加宽成刚性条形基础（f）片筏基础加宽(1)（g）片筏基础加宽(2)2023/2/17①基础加大后应满足混凝土刚性角要求；②按1.0-1.5m长度划分成许多单独区段，错开时间进行施工，决不能在基础全长挖成连续的坑槽和使全长上地基土暴露过久，以免导致饱和土浸泡软化从基底下挤出，使基础随之产生很大的不均匀沉降；③在基础加宽部分两边的地基土上，进行与原基础下同样的原土压密施工和浇筑素混凝土垫层；④为使新旧基础牢固联结，应将原有基础凿毛并刷洗干冲，可在每隔一定高度和间距设置钢筋锚杆；⑤也可在墙脚或圈梁钻孔穿钢筋，再用环氧树脂填满，穿孔钢筋须与加固筋焊牢。要点:P2412023/2/18⑵加大基础刚度如：片筏基础改为箱形基础，十字交叉基础改为片筏基础等。2、坑式托换（墩式托换）（加大基础埋深）(施工步骤见P242)1.5d持力层1.5d持力层8cm导坑1.2×0.9m混凝土干硬水泥砂浆条基按长度方向1.5~2.0m分段托换⑴⑵2023/2/19注意对于原有建筑物的临时支撑

坑式托换适用于土层易于开挖，开挖深度范围内无地下水或采取降低地下水位措施较为方便者。因为它难以解决在地下水位以下开挖后会产生土的流失问题，所以坑式托换深度一般不大，浅层有较好土质。建筑物的基础最好是条形基础，亦即该基础可在纵向上对荷载进行调整，起梁的作用。优点：费用低、施工简便，施工期间仍可使用建筑物。缺点：工期较长，由于建筑物的荷重被置换到新的地基土上，被托换的建筑物特产生一定的附加沉降，这是不能完全避免的。

坑式托换的特点2023/2/1103.桩式托换桩式托换是采用各种桩型进行托换的总称，因而内容十分广泛，目前常用的桩式托换方法有：静压桩、灌注桩、打入桩和树根桩。

⑴静压桩托换

——静压桩是采用静压方式进行沉桩，有顶承静压桩、自承静压桩、锚杆静压桩和预制桩几种形式。导坑1.2×0.9m导坑1.2×0.9m钢管桩或预制桩φ150~250千斤顶焊接加适量膨胀剂的混凝土自承桩托换（基本同上，静压机械家配重）混凝土顶承桩托换2023/2/111d+50mmd+100mm锚杆静压桩①开凿桩孔和锚杆孔，埋锚杆；②安装压桩架；③分节压桩；④用微膨胀混凝土连接。2023/2/112⑵打入桩、灌注桩托换（建筑物自重较轻、有障碍物、费用高）打入桩一般采用钢管桩灌注桩采用螺旋钻、潜水钻或人工挖孔灌注桩进行基础托换。灌注桩横梁灌注桩基础基础树根桩托换树根桩或称小型桩，是就地灌注的小直径的钢筋混凝土（素混凝土）桩，一般直径为10~30cm。制桩时可竖向也可斜向，因其多桩组合起来如同“树根”而得名。预制桩托换（方法同顶承静压桩，不同指出在于增加了一个楔紧的工字钢柱，需要用两个千斤顶）2023/2/113⑴加层改造树根桩托换⑵建筑物下建地铁树根桩托换⑶斜坡树根桩加固⑷桥墩基础树根桩加固2023/2/114树根桩的优点：①所需施工场地小，净空2.7m即可施工；②

噪音、振动小，对已损坏的建筑影响小；③所有施工都在地面以上操作，因而比较方便；④

压力灌注使桩与地基土紧密结合，桩与基础连接成一体；⑤

桩孔很小，对墙身或地基土几乎不产生任何影响；⑥

对地基土适应性强，可在各种土类中制桩。⑦不会影响原有建筑物的外貌，这对修复古建筑尤为重要。树根桩的施工步骤（成孔、清孔、下钢筋笼和注浆管、填灌骨料、注浆、、浇筑承台）4、灌浆托换法及高压旋喷托换利用水泥浆或化学浆液通过压力均匀灌入或喷射到地基中，使浆液和土粒胶结起来，以改善地基土的工程性质。包括：渗透灌浆、压密灌浆、劈裂灌浆、旋喷桩等。2023/2/1155、热加固托换法（P252）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。当黄土加热到300C-500C时即失去湿陷性，同时地基土的强度也大大提高。热加固钻孔直径一般为100-200mm，可用洛阳铲或钻机成孔，每个钻孔加固半径约为0.75-1.25m，它与土的透气性、燃烧时间和燃烧过程中钻孔内的压力有关。钻孔一般沿基础周边布置。经热加固后，每个钻孔形成的加固范围类似一个混凝土墩，其加固深度应根据需要消除的湿陷性土层厚度确定。主要设备：带喷嘴的燃饶器、带铁盖板的燃烧室以及传送气体或液体的管道与空气压缩机。热加固所用燃料有气体和液体两种。2023/2/116三、托换的原因

⒈地基承受荷载过大；（地基软弱加层加大使用荷载）

⒉地基勘察工作不当；（钻探深度不够未穿过硬土层）

⒊基础承受偏心荷载；（由中心荷载变为偏心）

⒋

临近开挖引起原有建筑物不均匀沉降；

⒌打桩、打夯振动引起地基失效；

⒍

桩达不到应有效果；（断桩空洞负摩阻力等）

⒎基础长期风化、腐蚀，影响功能发挥。四、托换技术的两个阶段

⒈采取适当而稳妥的方法，支托住原有建筑物的全部或部分荷载；2023/2/117

⒉根据工程需要对原有建筑物的地基基础进行加固、改造或在原有建筑物下进行其他地下工程的施工。五、施工监测工作由于托换技术是一项高难度技术，因而在实施过程中必须加强科学化管理和信息化施工，以确保工程质量和安全，加快工程进度，其中施工监测是重要环节，这在很大程度上决定了工程的成败。监测内容建筑物沉降、倾斜、裂缝观测结构构件的应力、变形观测（梁板柱墙基础）地面沉降及裂缝观测地下水位观测2023/2/118六、采用托换的条件

由于托换工程是一项难度大、综合性强、费用高、技术含量大的施工方法。一方面，被托换的建筑物是接近失稳，建筑物对沉降变形的继续发展十分敏感；另一方面，使用任何一种托换技术都不可避免地带来或多或少的附加沉降，有些沉降在施工过程中就已发生了，这些沉降有可能造成建筑物的稳定性进一步恶化。因此，采用托换的条件是：

一般只有在已有建筑物造价大于托换技术实施的造价时，以及由于建筑物的使用价值或历史价值不允许拆除时，才采用托换技术进行加固。2023/2/119建筑纠偏工程有许多建筑工程建在地质条件较差、承载力较小、土层厚度变化大的填土或软土等地基上，造成过大沉降和不均匀沉降，导致建筑物的倾斜，因而需要纠偏扶正，以保证其安全和正常使用。

⑴堆载加压纠偏(沉降小的一侧施加临时荷载