托換技術(shù)在地基加固中的應(yīng)用

郭 明 彥

(山西省化工設(shè)計(jì)院,山西 太原 030024)

?

托換技術(shù)在地基加固中的應(yīng)用

郭 明 彥

(山西省化工設(shè)計(jì)院,山西 太原 030024)

介紹了托換技術(shù)的類(lèi)型及托換機(jī)制，主要闡述了樹(shù)根樁托換與灌漿加固托換的優(yōu)點(diǎn)，并分析了不同托換技術(shù)的適用范圍，為不同的工程選擇適宜的托換技術(shù)提供了依據(jù)。

托換技術(shù)，樹(shù)根樁，灌漿加固，應(yīng)用范圍

0 引言

土木建筑在長(zhǎng)期的日照、風(fēng)吹雨淋、自然災(zāi)害以及長(zhǎng)期荷載作用下，內(nèi)部通常會(huì)發(fā)生不均勻變形或者產(chǎn)生不協(xié)調(diào)變形，或者由于周?chē)ㄖ锸┕さ恼饎?dòng)影響和臨近深埋構(gòu)筑物的興建，對(duì)原有建筑造成嚴(yán)重的影響。針對(duì)以上現(xiàn)象，托換技術(shù)在土木建筑地基的加固處理中扮演著舉足輕重的地位?；A(chǔ)托換就是在原有建筑基礎(chǔ)上，依托于工程建筑的特定需要，比如牢固、美觀、耐用等，對(duì)已有構(gòu)筑物進(jìn)行基礎(chǔ)加固。在20世紀(jì)30年代，由于美國(guó)修建地下鐵道，托換技術(shù)得到了快速高效的發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)后，托換技術(shù)在德國(guó)的創(chuàng)新改造下，取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展成績(jī)，并且在規(guī)范性上得到大大的提高，由此呈現(xiàn)出創(chuàng)新、復(fù)雜、多樣的局面。雖然中國(guó)的托換技術(shù)起步較晚，但是自改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，在房地產(chǎn)、土木建筑等方面取得很大成就，中國(guó)的托換技術(shù)也隨著工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的深入取得了不菲的成績(jī)。

1 托換技術(shù)的類(lèi)型及托換機(jī)制

托換技術(shù)主要是對(duì)地基進(jìn)行加固處理，處理的方式要根據(jù)土木建筑所處的實(shí)際情況，比如環(huán)境、原建設(shè)的基礎(chǔ)、內(nèi)部構(gòu)造、土壤類(lèi)型等。托換技術(shù)處理方式可按照其托換的時(shí)間、原理、方法和性質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)，大致可分為：

1)根據(jù)托換時(shí)間的長(zhǎng)短可分為永久性托換和臨時(shí)性托換；2)按托換方法可分為樁式托換、灌漿加固托換、基礎(chǔ)加深加寬托換和坑式托換等；3)按托換原理可分為補(bǔ)救性托換、預(yù)防性托換和維持性托換。隨著人們生活水平的提高，對(duì)生活的要求也趨近完美，托換技術(shù)分類(lèi)也由一開(kāi)始的幾種增加至十幾種，分類(lèi)更加細(xì)致，也更加繁復(fù)多樣。

2 樹(shù)根樁托換技術(shù)

樹(shù)根樁托換技術(shù)是用小型鉆機(jī)按照設(shè)計(jì)直徑，來(lái)進(jìn)行深度鉆孔，當(dāng)達(dá)到一定鉆孔深度后，放入鋼筋籠，同時(shí)放入灌漿管，向灌漿管中灌入事前準(zhǔn)備好的水泥漿或者細(xì)石混凝土，采用技巧的按壓、提起、振動(dòng)等多個(gè)步驟，將水泥和鋼筋籠固定成樁。樹(shù)根樁顧名思義，按照樹(shù)根多少可以是單根的，也可是成束的，制樁形狀既可豎直，也可傾斜任意角度。

2.1 樹(shù)根樁的優(yōu)點(diǎn)

樹(shù)根樁托換技術(shù)有著非常明顯的特點(diǎn)。樹(shù)根樁可以承受壓力,也可用以承受拉力，甚至可承受拉壓交替的荷載。在多種建筑的后期加固工程中應(yīng)用廣泛。它適于荷載小、建筑分散的中小型工業(yè)建筑和民用建筑。樹(shù)根樁托換技術(shù)因?yàn)椴僮魅菀住C(jī)器設(shè)備較小，對(duì)于場(chǎng)地狹窄、操作空間有限、有噪聲分貝要求的工程現(xiàn)場(chǎng)更多采用此種方法。所以，此種技術(shù)非常適合用于新建工程的地基處理,也可用于古老破舊建筑的修繕。我國(guó)從20世紀(jì)80年代初開(kāi)始研究應(yīng)用樹(shù)根樁，起步較晚，研究主要針對(duì)古建筑和現(xiàn)代建筑物的地基加固工程,并第一次在蘇州虎丘塔地基加固中運(yùn)用此技術(shù)獲得成功。

2.2 樹(shù)根樁的應(yīng)用范圍

樹(shù)根樁的應(yīng)用范圍總體來(lái)說(shuō)比較廣泛，主要有以下五個(gè)方面：1)建筑物需要增加樓層或者建筑物上部擴(kuò)大裝修增加荷載，導(dǎo)致建筑存在安全隱患，此時(shí)可采用樹(shù)根樁托換技術(shù)給地基和基礎(chǔ)增加承載力；2)由于建筑前期設(shè)計(jì)、勘察、施工部分細(xì)節(jié)欠缺考慮或者存在漏洞，導(dǎo)致建筑物施工完成后，發(fā)生不均勻沉降；3)隨著社會(huì)進(jìn)步，政府要開(kāi)辟新工程，比如地鐵或者地下隧道，對(duì)地基的穩(wěn)固造成影響，樹(shù)根樁托換技術(shù)可防止建筑物的不均勻沉降，保證建筑安全；4)具有文化代表的古老建筑的地基基礎(chǔ)加固；5)針對(duì)特殊地形結(jié)構(gòu)，對(duì)巖石和土體邊坡穩(wěn)定加固。

3 灌漿加固托換

3.1 灌漿加固的機(jī)理

灌漿加固顧名思義就是根據(jù)灌漿材料的互相調(diào)配來(lái)達(dá)到加固的目的。灌漿材料的調(diào)配注意事項(xiàng)較多，要充分明晰主劑的性能、溶劑的分量以及外加劑的特性，綜合考慮三者相互制約，相互融合達(dá)到的最好托換加固效果。灌漿加固托換中需要多種原料，漿液的配置主要是由主劑、溶劑和其他的外加劑按一定比例混合攪拌而成。主劑是指建筑所用的灌漿原材料，溶劑主要是水和其他調(diào)制溶劑，外加劑需要根據(jù)加固的目的進(jìn)行選擇，外加劑的性質(zhì)多種多樣，主要性質(zhì)包括分散度、凝結(jié)性、收縮性、結(jié)石強(qiáng)度、滲透性和耐久性等，不可隨意使用。搞清灌漿加固的目的后，可根據(jù)外加劑的具體功能(固化劑、催化劑、速凝劑、緩凝劑和懸浮劑)選擇最終合適可行的。采用液體灌漿，可很好防止?jié)B透、消除濕陷性、加固地基，增加土地性能等。灌漿加固托換主要用灌漿托換技術(shù)，歸其原因是對(duì)既有建筑進(jìn)行加固以提高地基防滲性能和承載力,達(dá)到既有建筑安全、美觀、為工程經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)的目的。

3.2 灌漿加固的分類(lèi)

由于灌漿機(jī)理的不同，灌漿分類(lèi)可有多種依據(jù)，以下論述4種常規(guī)的灌漿方法:滲透灌漿、擠密灌漿、電動(dòng)化學(xué)灌漿、劈裂灌漿。1)滲透灌漿。滲透灌漿機(jī)理是利用漿液的液體特點(diǎn)灌滿(mǎn)顆粒間和巖石裂隙的殘留空氣，此種方法比較方便實(shí)用，基本不會(huì)改變土體原狀，只是用液體驅(qū)趕空氣填滿(mǎn)縫隙。具體應(yīng)用時(shí)，因?yàn)橐?qū)趕巖石間空隙，更加適用中粒及中粒以上的碎石或者含縫隙的巖石。2)擠密灌漿。通過(guò)鉆孔在地層中注入極濃的漿液,經(jīng)過(guò)周?chē)馏w的互相擠密和漿液自身向外擴(kuò)張形成“漿泡”，以此加速土層固化就是擠密灌漿。此種方法中“漿泡”的作用很大，漿泡向外延伸時(shí)四面八方，緊靠“漿泡”處的土體將遭受?chē)?yán)重剪切破壞并形成塑性變形區(qū)，減小此區(qū)內(nèi)土體密度，增加了外區(qū)土體的彈性，明顯提高了土的密度。由于擠密灌漿獨(dú)特的性能，其更適用于中砂地基、非飽和的土體等。3)電動(dòng)化學(xué)灌漿。此種方法運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)的陰陽(yáng)極，陽(yáng)極為帶孔的注漿管，陰極為濾水管，通電后溶液由陽(yáng)極流入水中，之后孔隙水流入陰極，造成通電區(qū)域中土的含水量降低和滲漿通路的形成,形成一個(gè)完整的化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到使化學(xué)漿液隨著反應(yīng)的進(jìn)行流入土的空隙中，最終和土顆粒牢固的粘貼在一起，達(dá)到托換加固目的。此種方法適用于任何加固建筑物，施工時(shí)注意土層的滲透密度、注漿順序等。4)劈裂灌漿。劈裂灌漿是指漿液在一定壓力作用下克服地層的初始應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度并引起巖體結(jié)構(gòu)的破壞,使巖體沿垂直于最小主應(yīng)力的平面上發(fā)生劈裂,結(jié)果導(dǎo)致地層中原有的裂隙和孔隙張開(kāi)并形成新的較大裂隙和孔隙,漿液沿此劈裂通道注入裂隙和孔隙之中并將巖體牢固的膠結(jié)在一起。劈裂灌漿的可灌性強(qiáng),擴(kuò)散距離較大,因而所用的灌漿壓力相對(duì)較高,廣泛適用于巖石地基、砂礫石地基和黏性土地基等。

4 結(jié)語(yǔ)

托換技術(shù)在地基加固中應(yīng)用廣泛，可大大提高地基的荷載，也可避免因鄰近建筑物的修建而危及既有建筑物的安全，總之，托換技術(shù)就是為了保證既有建筑物的安全而進(jìn)行的修繕加固設(shè)施。近年來(lái)，隨著房地產(chǎn)、大型工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的開(kāi)展，導(dǎo)致土地資源短缺，開(kāi)發(fā)商趨不斷縱向深入發(fā)展，這極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載，這時(shí)托換技術(shù)就對(duì)既有建筑物空間的拓延托換技術(shù)起到舉足輕重的作用。文章中主要列舉了灌漿托換加固和樹(shù)根樁托換，闡述了其應(yīng)用原理和采用條件，希望給專(zhuān)業(yè)人士一些可行的意見(jiàn)。

[1] 徐海培.淺談地基處理中的地下托換技術(shù)[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2009(11)：142-143.

[2] 劉建國(guó).托換技術(shù)及其在深圳地鐵中的應(yīng)用[J].西部探礦工程,2002,14(S1):97-99.

[3] 謝婉麗,張林洪,阮 莉.地基處理中的托換技術(shù)及應(yīng)用[J].昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào),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

郭明彥(1963- )，女，工程師

1009-6825(2017)04-0077-02

TU753.8

A