托换技术在地基加固中的应用

郭 明 彦

(山西省化工设计院,山西 太原 030024)



托换技术在地基加固中的应用

郭 明 彦

(山西省化工设计院,山西 太原 030024)

介绍了托换技术的类型及托换机制，主要阐述了树根桩托换与灌浆加固托换的优点，并分析了不同托换技术的适用范围，为不同的工程选择适宜的托换技术提供了依据。

托换技术，树根桩，灌浆加固，应用范围

0 引言

土木建筑在长期的日照、风吹雨淋、自然灾害以及长期荷载作用下，内部通常会发生不均匀变形或者产生不协调变形，或者由于周围建筑物施工的震动影响和临近深埋构筑物的兴建，对原有建筑造成严重的影响。针对以上现象，托换技术在土木建筑地基的加固处理中扮演着举足轻重的地位。基础托换就是在原有建筑基础上，依托于工程建筑的特定需要，比如牢固、美观、耐用等，对已有构筑物进行基础加固。在20世纪30年代，由于美国修建地下铁道，托换技术得到了快速高效的发展。第二次世界大战后，托换技术在德国的创新改造下，取得了突飞猛进的发展成绩，并且在规范性上得到大大的提高，由此呈现出创新、复杂、多样的局面。虽然中国的托换技术起步较晚，但是自改革开放以来，中国经济发展迅猛，在房地产、土木建筑等方面取得很大成就，中国的托换技术也随着工程经济活动的深入取得了不菲的成绩。

1 托换技术的类型及托换机制

托换技术主要是对地基进行加固处理，处理的方式要根据土木建筑所处的实际情况，比如环境、原建设的基础、内部构造、土壤类型等。托换技术处理方式可按照其托换的时间、原理、方法和性质进行分类，大致可分为：

1)根据托换时间的长短可分为永久性托换和临时性托换；2)按托换方法可分为桩式托换、灌浆加固托换、基础加深加宽托换和坑式托换等；3)按托换原理可分为补救性托换、预防性托换和维持性托换。随着人们生活水平的提高，对生活的要求也趋近完美，托换技术分类也由一开始的几种增加至十几种，分类更加细致，也更加繁复多样。

2 树根桩托换技术

树根桩托换技术是用小型钻机按照设计直径，来进行深度钻孔，当达到一定钻孔深度后，放入钢筋笼，同时放入灌浆管，向灌浆管中灌入事前准备好的水泥浆或者细石混凝土，采用技巧的按压、提起、振动等多个步骤，将水泥和钢筋笼固定成桩。树根桩顾名思义，按照树根多少可以是单根的，也可是成束的，制桩形状既可竖直，也可倾斜任意角度。

2.1 树根桩的优点

树根桩托换技术有着非常明显的特点。树根桩可以承受压力,也可用以承受拉力，甚至可承受拉压交替的荷载。在多种建筑的后期加固工程中应用广泛。它适于荷载小、建筑分散的中小型工业建筑和民用建筑。树根桩托换技术因为操作容易、机器设备较小，对于场地狭窄、操作空间有限、有噪声分贝要求的工程现场更多采用此种方法。所以，此种技术非常适合用于新建工程的地基处理,也可用于古老破旧建筑的修缮。我国从20世纪80年代初开始研究应用树根桩，起步较晚，研究主要针对古建筑和现代建筑物的地基加固工程,并第一次在苏州虎丘塔地基加固中运用此技术获得成功。

2.2 树根桩的应用范围

树根桩的应用范围总体来说比较广泛，主要有以下五个方面：1)建筑物需要增加楼层或者建筑物上部扩大装修增加荷载，导致建筑存在安全隐患，此时可采用树根桩托换技术给地基和基础增加承载力；2)由于建筑前期设计、勘察、施工部分细节欠缺考虑或者存在漏洞，导致建筑物施工完成后，发生不均匀沉降；3)随着社会进步，政府要开辟新工程，比如地铁或者地下隧道，对地基的稳固造成影响，树根桩托换技术可防止建筑物的不均匀沉降，保证建筑安全；4)具有文化代表的古老建筑的地基基础加固；5)针对特殊地形结构，对岩石和土体边坡稳定加固。

3 灌浆加固托换

3.1 灌浆加固的机理

灌浆加固顾名思义就是根据灌浆材料的互相调配来达到加固的目的。灌浆材料的调配注意事项较多，要充分明晰主剂的性能、溶剂的分量以及外加剂的特性，综合考虑三者相互制约，相互融合达到的最好托换加固效果。灌浆加固托换中需要多种原料，浆液的配置主要是由主剂、溶剂和其他的外加剂按一定比例混合搅拌而成。主剂是指建筑所用的灌浆原材料，溶剂主要是水和其他调制溶剂，外加剂需要根据加固的目的进行选择，外加剂的性质多种多样，主要性质包括分散度、凝结性、收缩性、结石强度、渗透性和耐久性等，不可随意使用。搞清灌浆加固的目的后，可根据外加剂的具体功能(固化剂、催化剂、速凝剂、缓凝剂和悬浮剂)选择最终合适可行的。采用液体灌浆，可很好防止渗透、消除湿陷性、加固地基，增加土地性能等。灌浆加固托换主要用灌浆托换技术，归其原因是对既有建筑进行加固以提高地基防渗性能和承载力,达到既有建筑安全、美观、为工程经济建设服务的目的。

3.2 灌浆加固的分类

由于灌浆机理的不同，灌浆分类可有多种依据，以下论述4种常规的灌浆方法:渗透灌浆、挤密灌浆、电动化学灌浆、劈裂灌浆。1)渗透灌浆。渗透灌浆机理是利用浆液的液体特点灌满颗粒间和岩石裂隙的残留空气，此种方法比较方便实用，基本不会改变土体原状，只是用液体驱赶空气填满缝隙。具体应用时，因为要驱赶岩石间空隙，更加适用中粒及中粒以上的碎石或者含缝隙的岩石。2)挤密灌浆。通过钻孔在地层中注入极浓的浆液,经过周围土体的互相挤密和浆液自身向外扩张形成“浆泡”，以此加速土层固化就是挤密灌浆。此种方法中“浆泡”的作用很大，浆泡向外延伸时四面八方，紧靠“浆泡”处的土体将遭受严重剪切破坏并形成塑性变形区，减小此区内土体密度，增加了外区土体的弹性，明显提高了土的密度。由于挤密灌浆独特的性能，其更适用于中砂地基、非饱和的土体等。3)电动化学灌浆。此种方法运用化学反应的阴阳极，阳极为带孔的注浆管，阴极为滤水管，通电后溶液由阳极流入水中，之后孔隙水流入阴极，造成通电区域中土的含水量降低和渗浆通路的形成,形成一个完整的化学反应，达到使化学浆液随着反应的进行流入土的空隙中，最终和土颗粒牢固的粘贴在一起，达到托换加固目的。此种方法适用于任何加固建筑物，施工时注意土层的渗透密度、注浆顺序等。4)劈裂灌浆。劈裂灌浆是指浆液在一定压力作用下克服地层的初始应力和抗拉强度并引起岩体结构的破坏,使岩体沿垂直于最小主应力的平面上发生劈裂,结果导致地层中原有的裂隙和孔隙张开并形成新的较大裂隙和孔隙,浆液沿此劈裂通道注入裂隙和孔隙之中并将岩体牢固的胶结在一起。劈裂灌浆的可灌性强,扩散距离较大,因而所用的灌浆压力相对较高,广泛适用于岩石地基、砂砾石地基和黏性土地基等。

4 结语

托换技术在地基加固中应用广泛，可大大提高地基的荷载，也可避免因邻近建筑物的修建而危及既有建筑物的安全，总之，托换技术就是为了保证既有建筑物的安全而进行的修缮加固设施。近年来，随着房地产、大型工程经济活动的开展，导致土地资源短缺，开发商趋不断纵向深入发展，这极大的提高了有限土地的利用率，可大程度的增加建筑物的荷载，这时托换技术就对既有建筑物空间的拓延托换技术起到举足轻重的作用。文章中主要列举了灌浆托换加固和树根桩托换，阐述了其应用原理和采用条件，希望给专业人士一些可行的意见。

[1] 徐海培.浅谈地基处理中的地下托换技术[J].中国高新技术企业,2009(11)：142-143.

[2] 刘建国.托换技术及其在深圳地铁中的应用[J].西部探矿工程,2002,14(S1):97-99.

[3] 谢婉丽,张林洪,阮 莉.地基处理中的托换技术及应用[J].昆明理工大学学报,2001,26(2):77-79.

On application of underpinning technique of foundation consolidation

Guo Mingyan

(ShanxiChemicalDesignInstitute,Taiyuan030024,China)

The paper introduces the types of the underpinning technique and the underpinning mechanism, illustrates the advantages of the root pile underpinning and grouting consolidation underpinning, and analyzes the applied scopes for the various underpinning techniques, so as to provide some reference for the suitable underpinning technique in different projects.

underpinning technique, root pile, grouting consolidation, applied scope

2016-11-23

郭明彦(1963- )，女，工程师

1009-6825(2017)04-0077-02

TU753.8

A