加固改造工程中的压入桩托换技术.doc

加固改造工程中的压入桩托换技术压入桩托换是地基处理的一项实用技术，多年来已成功地托换加固了许多建筑物。近年又用于房屋增层改造中的地基基础补强、桩基础补桩、大型设备基础倾斜顶升纠偏、高层建筑基坑开挖时相邻建筑物及边坡支护、桥墩桥台加固改造等工程中。第1章 用于房屋增层地基基础加固补强现有房屋增层改造中如基础过窄，或经测试检查，原基础无潜力可挖，增层所加的荷载基础无法承担时，可采用压入桩托换方法，在需补强的基础下以托换桩支承增加的结构荷载。呼和浩特市回民区卫生防疫站办公楼是70年代建造的2层砖混结构办公楼，毛石砌筑的条形基础，砖、砂浆的标号均很低，砌筑质量不好。基础宽度仅0.8l.0m，埋深1.5m。持力层为可塑状素填土和粉质粘土，基础底面下1.0l.5m为饱和软可塑状态的粉土层，深4m处才见粗砾砂层。天然地基承载力仅100kPa，已属于亟待加固的危房。故决定将原办公楼经过抗震加固后，从两层接高到四层。除对墙体做混凝土钢丝网片加固外，重点用压入桩技术进行地基基础补强。1.计算1505钢管桩的单桩承载力，再根据增层各基础部位上增加的结构荷载布桩。2.画出托换桩平面布置图、桩细部加工及大样。按平面图所标的施工顺序号间跳式开挖导坑，压桩托换。每根桩均要压到室内地面下45m进入粗砂硬层，压桩力达到或超过设计单桩承载力的1.5倍。然后交错撤出千斤顶，向桩管内灌C20素混凝土，塞钢管短节，与基础紧固成一体。有基础梁的部位，在梁下压桩托换；无基础梁的墙体，用工字钢对墙底皮砖加固后再压桩托换。第2章 用于桩基础补桩桩基础施工中，由于增加结构荷载或设计计算遗漏荷载，灌注桩施工中出现缩径、断桩或残留土厚度大等缺陷，将导致建筑物竣工后由上述原因造成房屋不均匀沉降、墙体开裂。如采用压入桩进行补桩，补足设计要求的承载能力，可以使施工中的房屋补桩后继续施工，竣工交付使用的房屋补桩后确保结构安全。包头市回民中学教学楼为4层（中间局部5层）砖混结构楼房，建筑面积4000m2，1986年冬开始施工，1987年建成使用。因地基土有湿陷性，设计了钻孔灌注桩基础，桩长56m，要求桩端落在非湿陷的中粗砂层上。由于桩成孔时残留土未妥善处理及施工、使用中管道漏水，造成基础不均匀沉陷，墙体多处发生裂缝，部分门窗变形，玻璃被压碎，无法进行正常教学。对此采用压入桩托换基础加固方案，在原钻孔灌注桩承台梁底下压入126根56m、200mm200mm的钢筋混凝土预制桩，恢复了教学楼的使用功能。托换加固利用学校暑假，工期仅60d，资金12.8万元。施工程序及压桩方法与上述增层基础补强基本相似。但由于使用混凝土预制桩，增加了桩的预制和接桩工序，设计桩的制做配筋图。每根托换桩的最下一节预制长度l.5m，下端预制成60。角。中间各节长度为0.40.6m，以预埋铁件焊接和预留孔预留插筋相装配，端面抹高标号水泥浆接桩。第3章 用于商层建筑基坑开挖相邻建筑物及边坡支护随着高层建筑的崛起，深基坑开挖时相邻建筑物的稳定与边坡支护成了重要的科研课题，特别是地下水位线以下开挖，降水漏斗范围的旧建筑物更容易开裂破坏。基坑开挖前将相邻建筑物可能受到影响的基础部位，根据荷载的大小布桩托换，把荷载通过压入桩传递到新基础下一定锚固深度的持力土层上，这是一种简单省钱的处理方法。建设银行内蒙古分行新建办公大楼，地上14层，高61.5m，框架剪力墙结构，箱形基础，地下室埋深5.35m，建成后与旧6层办公楼连成一体。旧楼为混凝土交梁基础，埋深仅2m，新旧楼基础不仅没有距离，且新基础底面低于旧基础底面3m多，新基础大放脚还要深入旧基础边线内0.5m。经方案比较决定采用压入桩基础托换方案。在靠近新楼的旧建筑物山墙和纵横墙基础底下压了60根2197底开口无缝钢管桩（图9-5-4）。因为旧基础底面下1.52.0m粘性土以下就是粗砾砂层，为保证桩的压入长度和足够的单桩承载力，施工压开口钢管，用短钻杆带小勺钻头伸入桩管内掏土掏砂，用边压入钢管边掏砂的办法将钢管桩压入新基础下34m锚固深度。每根压入桩的最后压入阻力均超过设计单桩承载力的2倍，满足结构安全要求。费用仅6万元，20余天就完成了任务，完工后使用多年新旧楼均无不均匀沉降痕迹。第4章 用于大型设备基础纠偏顶升复位大型设备基础发生下沉和倾斜，一般都由地基土不均匀沉降所致。在地基基础施工中，往往注意墙桩基础而忽视设备基础。当设备下地基土中有淤泥泥炭透镜体、湿陷土、松填土、空洞未发现或发现后未认真处理，基础易发生过大的沉降和倾斜。特别是机械设备投入运转后，地基土受振压密或管道漏水.浸泡湿陷，更容易造成设备基础下沉破坏。处理时如果采用拆-除重新加固地基再做基础的作法花费太大。使用压入桩技术进行托换顶升纠偏加固的方法是，在设备基础底下用千斤顶把预制的涂有防锈漆的钢管桩或混凝土桩逐根压到软弱层下硬持力土层，将设备荷载及基础自重传递下去，靠桩的附加支撑把下沉倾斜的设备基础顶升扶正。托换桩可在基础下沉多的一侧多布置，在下沉少的地方少布置，以调节各部分地基承载不均衡情况，消除或减少差异沉降。如果基础和设备荷载过大，还可利用多台大千斤顶配合托换顶升。丰镇电厂是国家“七五”，和“八五”，期间重点能源建设项目，翻车机室和牵车平台建于1988年，基础落在填方整平的地面上。采用机械开挖推平碾压，最大开挖深度12m，机房及设备基础全部落在厚薄不均未碾压密实的填土上。施工时发现翻车机房东西附跨下沉。施工单位采用人工挖孔灌注桩加抬梁的办法处理，因桩短未进入原土层，反而增加了负担。建筑物落成，设备安装未投入运行时又遇管道漏水，东西附跨与主机房之间被拉裂，附跨发生倾斜；平台及基础下沉，中间向下挠曲，一个角基础向下倾斜，最大沉降量达20cm。经工程处理投标，选用压入桩托换顶升加固方案，使用2197无缝钢管作桩，压人319根，最大压桩深度13m，桩端进入坚硬粘性土层，压桩力达230250kN。为保证设备正常运行，在托换的基础上，对基础倾斜和挠曲进行顶升纠偏。方法是先逐根压桩至深度和压桩力均满足要求后，不撤千斤顶，在基础下沉大的部位加多台500kN2000kN千斤顶（垫枕木或钢板）辅助托换桩上的千斤顶反复顶升，宣至基础偏差调整到满足设计要求，再从基础下交错撤出千斤顶，塞钢管短节垫钢板块，旋紧防回弹大螺栓，支模浇C20混凝土，把托换桩和基础紧固成一体。第5章 用于加固改造桥墩、桥台桥梁建造后若干年，由于无法满足日益增长的交通流量、桥面荷载、抗震及防洪要求，或由于某些原因桥墩桥台下沉开裂破坏，需改造维修加固。其中基础工程部分成为设计施工中不好解决的难题。使用压入桩托换或桩墩综合托换技术可做到既保证桥的结构安全，又不中断交通。 具体作法是先把桥墩桥台逐个托换加固，或先压桩托换，后筑混凝土墩，换掉腐蚀的桥墩桥台或腐蚀部分，扩大桥墩桥台支承面积或加大基础埋深，降低桥下河底标高，增加桥下过水断面。包头市红星桥位于包头市东河区，钢筋混凝土结构，建于60年代，是市区街道过河桥。为增加暴雨过后的泄流量，红星桥上下游河底均需加深加宽。改造前的红星桥，泄洪过水断面不够，必须按照防洪规划设计要求，将河底加深。新设计河底标高比原河底低1m，离原基础底仅0.67m（图9-5-2），危及桥的稳定和结构安全。采用压入桩技术，在桥墩桥台底下压桩托换，加深桥墩桥台基础。为保证安全，不中断路面交通，采用半幅封闭施工、半幅车辆人流通行交替作业方案。先将半幅施工的桥面下的桥墩桥台分割成条块，间跳式开挖、压桩托换、支模、浇注混凝土。完成半幅施工之后开放，让车辆人流通行，再将令半幅桥封闭，用同样的方法施工，最后加固整修桥面和栏杆，完成改造加固任务。至今基础、桥墩、桥台及桥面结构完好。目前压入托换技术，已从小规模房屋局部排险托换加固，发展到大口径钢管桩、大吨位千斤顶整个房屋、大型设备基础补救性和预防性托换加固。用桩数量由几根到二、三百根。桩用材料为为几十吨钢管、上百立方米的混凝土。在托换桩顶升螺栓或桩侧加小千斤顶，避免了托换压桩撤出千斤顶后桩产生的回弹。应用“土塞作用”，大工程和遇上难压入的砂层，可开口压入钢管或边压入钢管，边从管内掏土，然后向管内灌注混凝土成桩。增加桩的压入长度，解决压入桩通硬层或硬夹层不易进尺的矛盾。