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岩土研究院

托换与纠偏加固技术

360 2022-05-19 10:15:07

 概 述

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,而需进行地基处理和基础加固者,称为补救性托换。凡解决对既有建筑物基础下需要修建地下工程其中包括地下铁道要穿越既有建筑物.或解决因邻近需要建造新建工程而影响到既有建筑物的安全时而需进行托换考,称为预防性托换。如托换方式采用平行于既有建筑物而修建比较深的域体者,称为侧向托换。


凡在新建的建筑物基础上预先设计好可设置顶升的措施,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。托换技术(Underpining)是以上三种托换的总称。凡进行托换技术的工程称为托换工程。


虽然托换技术的历史起源于补救性托换,但预防性托换却是目前国外托换技术中最为常用的托换类型。古代许多大型建筑物虽然地基基础存在着问题,但由于当时缺乏对托换技术的一般知识,因而许多建造在中世纪的著名大教堂。如英国的 Ely和法国的 Bauvais大教章等因此而倒塌。最早的大型托换技术的工程之一是英国的 Winchester大教堂。在托换加固之前已继续下沉了900年之久。


在20世纪初由一位潜水工在水下挖坑,穿过泥炭和粉土到达砾石层,并用混凝土包填实而进行托换,该教堂至今还有纪念他业绩的纪念碑。托换技术的起源可追溯到古代.但是托换技术面到 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,因为,在早期地下铁道工程中,需要托换加固工程的数量是大量的,类型是多样的,且规模也是很大的;近年来,世界上大型和深埋的结构物和地下铁道的大置量施工,尤其是古建筑的基础加固数量繁多;有时对现有建筑物还需要进行改建、加层和加大使用荷载时,都需要采用托换技术。所以,当前世界各国所托换的工程数量增多了,因而托换技术也有了飞跃的发展。尤其是德国在第二次世界大战后,在许多城市的扩建和改造工程中,特别是在修建地下铁道工程中,大量地采用了综合托换技术,积累了丰富的经验,取得了显著的成线绩,并已将该项托换技术编人了德国工业标准(DIN)。


托换技术是一种建筑技术难度较大、费用较贵、工期较长和责任性较强的特殊施工方法。值得注意的是。由于大型建筑物的托换工程规模较大,施工人员一般都比较认真细致。相反,对小型托换工程可能存在草率从事的疏忽,而在托换工程的失败事例中,大多正是由于这个原因所引起的。一个优秀的结构工程师虽然具有很好的专业知识和实践经历,但未必能提供对建筑物托换加固的保证;同样,即使是一个著名的岩土工程师,如果不谙熟结构设计,面对危险建筑物也将束手无策。没有"结构工程"和"岩土工程"两者知识密切地结合,就不能胜任这种特殊的托换技术;而施工工程师在托换工程中占有一个十分重要的地位,多数情况下,他也是一个设计者。鉴于托换工程是一项高度综合性技术,因此最好由同时具备丰富的期察、设计、施工和科研方面经验的一体化专业单位来承担这一项业务,这样可积累经验和发展提高,而国外多数由托换工程的专业公司来承包。


托换工程必须精心设计和施工,疏忽大意就会导致灾难性后果,甚至会危及生命和财产。因而收取设计和施工的工程费用高于一般收费标准是理所当然的。"建筑物的整体迁移”是将建筑物从旧基础转移到一个可移动的结构支承系统上,然后把它拖迁到别处新的永久性基础上。国外亦将“建筑物的整体迁移”列人托换技术的范畴。因限于篇幅,本章将不于列入。托换技术需要应用各种地基处理技术,因而国内外都将托换技术列入"地基处理"的内容范畴。同时,一个优秀的托换工程也是一个善于巧妙和灵活地综合选用各种地基处理方法的工程。我国的托换技术的数量和规模,随着建设的发展在不断的增长,如锚桩加压纠偏、锚杆静压桩、基础减压和加强刚度法、碳液加固、浸水纠偏、掏土纠偏、千斤顶整体顶升等多种托换方法都有很大的创新和特色。我国的托换技术虽然起步较晚,但随着大规模建设事业的发展,托换技术正处于方兴未艾和蓬勃发展的时期。


托换技术分类

托换技术可根据托换的原理、方法、性质和时间进行分类。按托换原理分类,可分为补救性托换、预防性托换和维持性托换;按托换性质分类,可分为∶既有建筑物地基设计不符合要求,既有建筑物加层或纠偏、建筑物整体迁移、邻近深基坑开挖或地下铁道穿越;按托换的时间分类可分为∶临时性托换和永久性托换。


托换方法进行分类编写以下各节,如基础加宽和加深托换、桩式托换(静压桩、预试桩、打入桩或灌注桩、灰土井墩、树根桩)、灌浆托换(水泥灌浆、高压喷射灌浆)、热加固托换、基础减压和加强刚度托换、纠偏托换(加压纠偏、掏土纠偏、降水掏土纠偏、压桩拘土纠偏、浸水纠偏、顶升纠偏)等。托换途径除处理地基和加固基础外,尚可考虑改变荷载分布和传递、以及加强上部结构刚度等措施,以改变和调整基底压力分布,减小建筑物差异沉降。


托换前调查研究

在制定托换工程方案前的调查研究,应搜集以下四方面资料∶

1.现场的工程地质和水文地质状况查清持力层、下卧层和基岩的性状和埋深、掌握暗浜、古河道、古墓和古井或局部软弱夹层、地基土的物理力学性质、地下水位的变化和补给。如原有地质资料不能满足要求时,还需对地基进行复查和补勘。


2. 被托换建筑物的结构、构造和受力特性

了解被托换建筑物的荷载分布、上部结构的刚度和整体性、基础型式和受力状况及其计算与构造等、建筑物各部分的沉降大小及其沉降速率、结构物的破损情况和原因分析。


3. 托换施工期内影响

调查施工期间挖土、排水、季节性变化而引起的湿度和雨雪影响。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的周围环境变化,其中包括地下水位的升降、地面排水条件变迁、气温变化、环境绿化、邻近建筑物修建、相邻深基坑开挖、以及邻近打桩振动等情况的影响。

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