托换技术

按照施工方法，托换技术可分为3类，即桩式托换法、灌浆托换法和基础加固法。

1．桩式托换法

桩式托换法为采用桩进行基础托换方法的总称。它是在基础结构的下部或两侧设置各类桩，在桩上搁置托梁或承台系统或直接与基础锚固，来支承被托换的墙和柱基。桩式托换可分为坑式静压桩托换、锚杆静压桩托换、灌注桩托换（如图1《灌注桩托换》所示）和树根桩托换等。

桩式托换适用于软弱黏性土、松散砂土、饱和黄土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等。·

2．灌浆托换法

灌浆托换法指利用气压、液压等方式通过灌浆管将无机或有机化学浆液注入土中，使地基固化，起到提高地基承载力、减小沉降量以及防渗堵漏的一种加固方法。

灌浆托换法适用于既有建筑物的地基处理。

根据灌入地层中浆液的材料不同，灌浆托换法可分为：水泥灌浆法、硅化加固法和碱液加固法。

3．基础加固法

基础加固法适用于建筑物基础支承能力不足的既有建筑物的基础加固。

当基础由于机械损伤、不均匀沉降和冻胀等原因引起开裂和损坏时，或当既有建筑物的基础产生裂缝或基底面积不足时，可采用灌浆法(浆液可采用水泥浆或环氧树脂等)或用混凝土或钢筋混凝土套加基础等方法进行加固处理。

采用灌注法加固时，可在基础中钻孔或打孔，孔径应比注浆管的直径大2～3mm，在孔内放置直径25mm的注浆管，孔距可取0.45～1.0m。对单独基础每边打孔不应少于2个。灌浆压力可取0.2～0.6mPa。当注浆管提升至地表下1.0～1.5m范围内而浆液不再下沉时，可停止灌浆。灌浆的有效直径为0.6～1.2m。施工应沿基础纵向分段进行，每段长度可取2.0～2.5m。

采用混凝土或钢筋混凝土套加大基础处理时，可沿基础单向或双向加宽。用混凝土套加固时，每边一般可加宽200～300mm；用钢筋混凝土套加固时，每边可加宽300mm以上。加宽部分钢筋应与基础内主钢筋连接。在加宽部分的地基上，应铺设厚度为100mm的压实碎石层或砂砾层。灌注混凝土前，应将原基础凿毛和刷洗干净，并隔一定高度插入钢筋或角钢。

(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；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，应将荷载传递到新的地下工程土上。

(3)无论何种情况，托换工程都是在一部分被托换后才可开始另一部分的托换工作，否则难以保证质量。所以，托换范围往往由小到大，逐步扩大。

(4)进行托换施工前，先要对被托换建筑物的安全予以论证，要求把对被托换的建筑物所产生的沉降、水平位移、倾斜、沉降速率、裂缝大小和扩展情况以及建筑物的破损程度用图表和照片准确记录下来，以判定建筑物的安全状态。另外，若裂缝的扩展延续不止并引起建筑物的错位，则要引起重视并及时采取补救措施。 2100433B

托换技术是对既有建筑进行地基基础加固所采用的各种技术的总称，大致解决下列几种情况所产生的问题：

1．既有建筑物的地基土由于勘察、设计、施工或使用不当，地基承载力和变形不满足要求，造成既有建筑开裂、倾斜或损坏，影响正常使用，甚至危及建筑物的安全，因而需要进行地基基础加固。

2．因改变原建筑使用要求或使用功能，引起荷载的增加，造成原有结构和地基基础承载力的不足，而需要进行地基基础加固。如增层、增加荷载、改建、扩建等。

3．在已有建筑物地基或相邻地基中修建地下工程，如修建地下铁道、修建地下车库，或邻近深基坑开挖等，而需要进行地基基础加固。

4．古建筑的维修，而需要进行地基基础加固。

根据我国情况，需要进行加固改造的既有建筑，从建造年代来看，绝大多数是建国以来建造的建筑；就建筑类型而言，有工业建筑和构筑物，也有公共建筑和大量住宅建筑。因此，需要进行加固改造的既有建筑范围很广、数量很多、工程量很大、投资额很高。因而，既有建筑加固改造在建筑业中占有重要的地位。

在制订基础托换加固工程技术方案前，一般应进行周密的调查研究，并搜集如下资料：

(1)现场的工程地质和水文地质条件。要求查清持力层、下卧层、基岩的性质和埋深，地基土的物理力学性质，地下水位及其变化和补给情况。必要时还需要对地基进行复查和补勘。

(2)被托换建筑物的结构、构造和受力特征。了解被托换建筑物的荷载分布，上部结构的刚度和整体性，基础形式和受力状况及其计算与构造等，建筑物各部分的沉降高度及其沉降速率，结构物的破损情况和原因。

(3)托换施工期内的影响。若预估的施工周期较长，则必须考虑到季节性变化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。

(4)使用期间和周围环境的实际情况。查明使用期间荷载增减的实际情况，托换施工中和竣工后周围环境的变化，其中包括地下水的升降、地面排水条件变迁、气温变化、环境绿化、临近建筑物修建、相临深基坑开挖以及附近打桩振动等情况的影响。

压入桩托换亦称顶承静压桩托换，该方法是将建筑物本身的自重作为反力，用千斤顶将桩压入地基土中，凭借地基土对桩的支撑将建筑物托住。千斤顶上的反力梁可以利用原来基础下的基础梁或基础板。如果原基础没有基础梁或基础板，可以先加固建筑物的底层墙体，然后再进行压入桩托换。

该方法适用于条形基础的托换加固。托换桩的平面布置按墙体中心轴线或基础布置，根据被托换加固的建筑物的墙体形式及其荷载大小确定，而且每个托换坑的位置应避开门窗等墙体薄弱部位。

当地基中含有较多的大块石、坚硬黏性土或密实的砂土夹层时，由于桩压入时难度较大，应根据现场试验确定，其适用与否。

对于上硬下软的地层，会产生负摩阻力的欠固结土，不能提供千斤顶反力的或严重开裂的建筑物，不易压入的砂土地基以及自重湿陷性黄土地基，均不宜采用压入桩托换。

压入桩的施工步骤如下：

（1）在墙基或柱基下开挖竖向导坑和横向导坑。

（2）根据设计的压入桩所承受的荷载，使用直径300~450mm的开口钢管（或0.2m×0.2m的预制钢筋混凝土方桩），用设置在基础底面下的液压千斤顶将其压入土层中。钢管可截成1.0m长的若干段，用特制的套筒接头将钢管段连接起来，当桩很长或者土中有障碍物时，应焊接上面的接头。

（3）当钢管顶入土层中时，每隔一定时间，根据土的性质，用合适的取土工具将土取出，但应避免坑周围土的软化。

（4）桩段经过交替顶进、清孔和接高后，直至桩尖到达设计深度。

（5）当桩已达到要求的设计深度并且清孔完毕后，可以在钢管中直接灌注混凝土（当钢管中无水时），或者先在管底用“砂浆塞”封闭，待其硬结后再抽干管中的水，然后灌注混凝土并振捣密实。

（6）将压入桩与原有基础梁浇灌在一起，形成整体连接以承受荷载。

随着我国工程项目建设发展，建筑物各种复杂地基情况不断出现，其中不乏因地基处理不当，地基沉降差大，导致建筑物出现结构构件开裂等破坏现象，建筑物本身的空间限制了机械设备的施工，坑式托换技术是解决此类问题的有效途径之一。

托换技术是在20世纪30年代兴起的，我国的相关地基处理技术规范也列入了托换技术。其中托换技术的具体方法包括基础加宽和加深托换、桩式托换、基础减压和加压相应托换、树根桩托换、灌浆托换、纠偏托换等方法 。