基础托换施工技术的应用

0引言

随着建筑业迅速发展，建筑工程质量逐年提高，而工程质量事故还时有发生，造成了许多不应有的损失。这是由于各地区的工程地质条件不同，土层分布、土的物理力学性质不同，既使同一建筑场地，往往土质也不均匀，在进行工程勘察、工程设计与施工中，如果对地基条件掌握不全，处理不当，就可能导致事故的发生，这些都会给国家和人民造成不应有的损失。因此，准确分析事故，合理地处理事故，是当前建筑业亟待解决的一个大问题。目前对已建建筑物的加固处理的方法有许多种，但这些方法要根据建筑物的结构类型来具体实施。常见的建筑物的类型按结构形式可划分为：土木结构、砖木结构、砖混结构、框架、框剪结构等，不同结构类型的建筑物的平移，其基础托换技术也不相同。

1某工程概况介绍

该工程总占地面积约4500m2。共有结构独立柱24个，原柱混凝土强度等级仅为140号，相当于现在的C15，结构顶距基底高达21m，结构整体稳定因素差，施工风险很大。采用本工法，共施工挖孔桩48个，承台梁136.5m，加固柱24个，用无振动法破除柱基24个，地下室挖土分三段，成功地应用了“分段土方开挖和底板结构锁定框架”的方案。

2基础托换技术的特点及适用范围

基础托换就是将原来直接的、固定的竖向传力体系从某一个位置断开，重新衔接一个可动的传力系统具体的做法有很多种，断开位置的选择、传力体系的置换形式都有多种选择。在确定移位工程设计和施工方案前，应收集地质勘察资料、设计图、竣工图、使用情况与环境条件等相关资料，进行现场调查，对所经移位路线和新基础场地应进行岩土工程勘察，对建筑物进行结构检测和可靠性鉴定。在城市建设中，有越来越多的建筑或古建文物需增加建筑面积及建筑功能。当原结构独立柱基础埋深较浅时，采取基础托换技术，另外增加1层地下室，是解决上述问题的一个较好的施工方法。该工法是在保留原建筑地上造型的情况下，向地下加层，技术难度较大，工期较长。适用于独立柱基埋深较浅，欲扩建增添地下室又要求上部建筑造型不变动的工程。

3基础托换技术施工原理

采用两桩抬一柱的方案，在柱两侧做人工挖孔桩，在桩顶做承台梁，将原结构柱包于梁内，使之与梁成为一体，让上部荷载通过承台梁部分传于筏基，部分传于桩。做人工挖孔桩和承台梁后，使桩、柱、梁成为一体，上部荷载先通过梁传于桩。接着挖土做地下室筏基底板，完成后则上部荷载部分传给桩，大部分传给筏基，届时托换工作全部完成，然后再进行地下室施工。此时桩的下半部分仍为桩，上半部分为柱。对于重要的建筑物的托换施工，应该考虑使用主动托换法以完成新桩的大部分沉降，避免在工后的沉降对建筑物产生不良的后果。

4基础托换技术施工流程及要点 4.1施工挖孔桩

1）由于地下室为筏基，挖孔桩通过地基梁与筏板相连，所以在桩身对应于地梁部位先预埋钢板箍，待地下室底板施工时与底板梁连接。2）由于施工后期人工挖孔桩的上半部分将成为地下室的框架柱，所以在上部桩护壁与桩混凝土间要设隔离层，以便装修时剔除护壁。3）桩的位置离柱越近越好。在挖桩过程中可能会遇到原柱基放大脚，需把伸进桩内部分的放大脚无振动破除，采用旋转冲击钻连续钻孔破除法解决这一难题。

4.2施工承台梁

4.2.1根据不同柱基标高采用不同的承台梁做法

1）当柱基标高在承台梁底面以下时，保留承台梁与柱交点处的原柱混凝土。2）当柱基标高在承台梁底面以上时，采用高承台梁做法：先做1道高承台梁，待柱基切除以后，做主承台梁，最后把高承台梁切除。此时原柱与主承台梁节点处为新浇混凝土。

4.2.2承台梁主筋穿柱身做法

由于原柱混凝土强度较低，且时间较久，承台梁主筋穿柱身时要随钻随锚，即穿1个孔锚1根钢筋，待锚固胶强度达到100%后再穿另1根钢筋，以避免因节点混凝土钻孔太多形成断柱，造成结构失稳破坏。钻孔时要搭设水平钻孔架，使冲击钻保持水平推进。化学锚筋时，先用吹风机清孔，穿入钢筋后用真空注胶法注胶，即两端封严，一端注胶，另一端向外抽空气。

4.3原结构柱加固

为了使原柱的承载能力提高及使柱、梁、桩等构件更好的结合成一体，需对原结构柱进行加固。即以原来混凝土面为基础，沿其周圈再外包1层钢筋混凝土环。1）在新旧混凝土交界面处涂刷1层YJ2302混凝土界面剂，并拉毛，以保证新旧混凝土交界面粘接牢固。2）在柱根部加抗剪斜筋，上部加抗剪水平筋，以防止结构受力较大时新旧混凝土界面可能由于剪力增大而拉裂剥离。3）钻斜筋孔时，用钻孔导向支架来引导钻孔施工，以保证钻孔的倾角。

4.4土方开挖与结构底板施工

开挖期间，建筑物的荷载由原来的独立柱基承受转换为承托梁及桩承受。1）土方开挖必须等承托梁及桩的混凝土强度达100%才可以进行。为加快进度，可以在混凝土中加早强剂。2）开挖分两步，先挖一半深度，待受力传递稳定后再挖另一半。开挖时桩的两侧要同时平衡开挖以避免结构桩受不平衡的侧压力。桩附近2m范围内要用人工挖，以避免对桩的过大挠动。

4.5无振动分离静爆法破除原柱基混凝土

土方开挖完成后，原柱基失去作用，可以破除。为了避免破除时振动过大对结构造成影响，采用无振动分离静爆法破除。要点：用水钻法断开柱基与承台梁连接及柱基与挖孔桩的连接，然后用冲击钻在柱基钻孔，填充高效膨胀剂，静态爆破拆除柱基。

4.6地下室加层施工

除底板梁与桩节点外，其余均同常规施工工艺。要点：底板梁与桩节点处施工比较重要，上部荷载传给筏基即通过该处。

5主要设备

1）水钻、大口径型号，切除混凝土时使用。2）干钻、化学栽筋（根据不同直径选用不同钻头）及静爆放药钻孔时使用。3）挖土机2台，以利于柱两侧同时开挖。4）电焊机等其它。

6质量要求

（1）柱偏移不得超过5mm，否则进行加固处理。 （2）沉降不得超过3mm，否则进行加固处理。

（3）所使用YJ2302混凝土界面剂及化学锚固胶泥必须有出厂合格证及试验报告，符合质量要求。

（4）其它均要符合常规施工质量标准。 7施工监测

基础托换过程是个结构内力转移传递过程，它要求在传递过程中结构不能发生变形。施工过程中必须对结构进行监测，每柱至少布一点观测沉降值，每柱做1个3m高的标尺，用以监测柱的倾斜。每日观测1次沉降与倾斜值，挖桩及挖土期间24h随时观测，做到信息化施工。

8效益与结果分析

建筑工程的基础托换施工技术主要适用于原结构独立柱基础埋深较浅，希望保留原建筑形态，欲增加建筑面积和建筑功能的工程。基础托换施工技术较复杂，笔者通过实际案例重点分析基础托换技术的施工工艺原理和施工流程及要点。可以在不拆除原建筑的情况下另加一层地下室，省去上部建筑拆除、重建费用；并保留原建筑面貌。施工过程中，随时监测，保证了施工安全。改建后新增面积8527m2，使用功能和效果达到了原定的要求。

参考文献：

[1]韩晶晶，刘小焕，姚月云，王成桥.基础托换在既有建筑物加固工程中的应用技术[J].四川建筑，2010，（05）.

[2]佟名.基礎托换纠偏技术在某基础改造工程中的应用[J].西部探矿工程，2010，（11）.