桩基托换技术

桩基托换技术目录•第一部分：桩基础托换理论介绍•第二部分：根据具体工程实例进行桩基托换施工技术讲解一、桩基托换技术概述•基础托换是指对既有建筑物的基础进行加固和更换，以改善基础工作状态的工程技术措施。基础需要托换的原因通常是由于基础承载力或变形不能满足使用要求。例如地下水位下降引起建筑物下沉，原有基础的腐蚀或损坏等，都需要进行基础托换。另外在现有建筑物之下进行隧道或其它地下建筑物施工，为了保证建筑物的安全和正常使用功能，也需要进行基础托换。•基础托换的力学机理:•将既有建筑物的部分或整体荷载经由托换结构传至基础持力层。但由于地基条件的复杂性、基础型式的不同、地基与基础相互作用以及托换原因和要求的差别等，复杂条件下的基础托换技术实际上是一项多学科技术高度综合、难度大、费用高、责任性强的特殊工程技术，需要结构工程师和岩土工程师的密切协作，还要求采取严密的监测反馈措施，实现施工过程的信息化。二、桩基托换的一般步骤•1)施工准备。•2)设立临时支撑。•3)托换结构施工。托换结构通常有侧向保护式和底托式两种结构型式。这两种结构型式的组合应用亦较为常见。当需要采取临时支撑结构时，需要进行二次托换。•4)荷载转移:按照荷载转移方式不同可以分为主动托换和被动托换。•1、主动托换。采用设置在新基础(通常为新桩)与托换结构(如门式结构的托换大梁)之间的机械装置(如千斤顶)主动顶升，将建筑物荷载从原基础转移到新基础上。主动托换顶升装置的作用可以使托换过程中上部结构的变形得到控制，同时，在新桩与托换结构固结之前，利用上部结构的荷载对新桩进行预压，使新桩具有静压桩的特点，消除了大部分沉降，使托换后上部结构的沉降很小。主动顶升和切除原基础可以分级分步进行，实际上是主动与被动托换交替进行。•主动托换的缺点是托换操作复杂、造价高、时间长，同时对施工监测提出了很高的要求，适用于荷载大，上部结构变形要求严的情况下。桩基主动托换步骤演示地下室三层主动托换桩区间隧道123主动托换桩主动托换桩托换大梁桩帽桩帽齿槽第一步在隧道两侧，各施工一根托换新桩，直径为2.0m，深25m的人工挖孔桩，施工桩顶扩大帽梁第二步在被托换柱与设计的托换大梁结合部加工企口槽，植入钢筋，采用（企口+钢筋+双向预应力）梁柱节点型式，将被托换柱“包死固接”；第三步再托换新桩顶上方一定位置施工现浇一根混凝土预应力托换大梁，梁高2.2m、宽3.2m；第四步在新桩桩帽和托换大梁之间安置千斤顶，利用千斤顶对托换大梁进行多级加载至1~1.2倍的托换轴力，并控制在顶升2mm以内，目的是使新桩在短时间内完成沉降并可初步检验梁柱节点强度。当新桩完成沉降后，逐步卸载至40%左右托换轴力，顶升力及卸载终止根据实施监测数据信息可作调整第五步然后逐步截桩，被托换柱的轴力逐步转换到新桩上结构柱•被动托换。在托换结构施工完成后，直接将被托换基础与结构分离，完成荷载从被托换基础到新基础的转换。一般截桩应分步进行。被动托换的优点是操作简单、工期短，造价较低。但托换造成的上部结构变形无法进行人为控制，通常较大。因此，被动托换适用于荷载较小，上部结构变形要求不严的情况。桩基被动托换步骤演示被动托换群桩被动托换群桩齿槽被动托换是托换建筑物托换荷载小、变形控制要求不甚严格，依靠托换结构自身的截面刚度，可以在托换结构完成后即将托换桩切除，直接将上部荷载通过托换梁（板）传递到新桩，而不采取其它调节变形的措施。托换后既有建筑物及托换结构的变形不能再进行调节，上部建筑物的沉降由托换结构承受变形的能力控制，变形控制为被动适应。区间隧道被托换桩被托换柱托换大梁第二部分工程运用•1.工程概况•成都地铁1号线火车南站～南三环路区间左线全长798.848m，右线全长798.099m。区间隧道下穿人民南路南高架桥，为单柱单桩基础，F2-1桩基为人工挖孔摩擦型桩，桩径1.8m，桩长约28m，承载力设计值7000kN。受隧道结构施工影响，需对F2-1桩基进行托换处理，采用2根直径1.5m人工挖孔桩和截面3.5×2.5m的托换梁进行主动托换处理.托换梁和被托换桩之间采用界面处理剂及植筋的方式进行连接，待托换梁混凝土强度达到设计强度后，在托换桩预顶承台上安放千斤顶施加预顶力，预顶完成且全面观测沉降变形稳定后，截断被托换桩。•2.桩基托换施工工艺•基坑开挖→施工托换桩（人工挖孔桩）及预顶承台→在被托换桩上植筋、进行界面处理→绑扎托换梁钢筋→浇注托换梁→预顶→浇注托换桩和托换梁之间的微膨胀混凝土→截桩→开挖桩基托换基坑→施工主体结构及防水→回填。•2.1基坑开挖：•新增托换梁梁底距原地面约3.5m左右，首先将基坑放坡开挖到托换梁底，放坡比例为1：1，采用网喷支护。•2.2托换桩施工：•测量放样确定托换桩中心位置,进行托换桩施工,托换桩采用人工挖孔桩，护壁厚150mm，每节开挖深度1米。根据两桩与被托换桩间距离，根据设计要求，桩钢筋需伸入托换梁内1m，但预顶时，托换梁与承台（托换桩）间不得有连接，所以桩钢筋下料长度只能到托换梁底，待托换梁施工时预埋上部钢筋，与桩钢筋对应绑扎，预顶完成后进行焊接。其中还需考虑钢筋焊接接头不能在同一连接区段。•2.3承台施工：•凿除桩顶浮浆及浮渣，开挖承台，本工程承台（包括预顶承台和预顶空间）高度为1.9m，采用砖砌外模，根据规范要求，桩需伸入承台内5cm。预顶承台高度1m，在每个预顶承台上各预埋2块500*500*20钢板（为保证钢板下部混凝土浇注密实，在每块钢板上预留出气孔）放置千斤顶。•预顶承台混凝土浇注完成后，预顶空间范围内填砂到托换梁底，并施工梁底垫层。图9人工挖孔桩图10托换承台人工挖孔桩托换承台•2.4原桩凿毛及植筋：•为使被托换桩与托换梁间结合好，凿毛采用锯齿性凿毛。•被托换桩与托换梁的连接采用植筋，本工程植筋施工步骤如下：•钻孔：根据植入钢筋位置用冲击钻钻孔，钻孔直径32mm。钻孔完毕后，用清孔气筒及毛刷将钻孔内灰尘清理干净。•注射锚固剂：锚固剂采用“喜利得”双组分胶，利用专业注射枪，将锚固剂注入钻孔内。•植筋：将Φ25钢筋螺旋形插入钻孔内，植入长度为15d，沿梁高方向每隔300mm，植入钢筋一圈，每圈6根钢筋，平均分布。并与6根Φ22竖向钢筋及Φ12箍筋绑扎形成整体。如下图图14原桩的凿毛和植筋•2.5托换梁钢筋笼绑扎：•为便于后期凿除托换梁垫层，在托换梁钢筋绑扎（最好为垫层施工时），在梁底铺设一层塑料布或其他隔离材料。梁底与预顶承台预埋钢板对应位置预埋同样的钢板。•2.6界面处理及混凝土浇注：•托换梁混凝土浇注前涂刷界面处理剂。•混凝土浇注采用分层浇注，每层高度不宜超过50cm，振捣工必须下入梁内对梁底部混凝土进行振捣。•2.7托换顶升施工：•顶升为整个托换体系中的关键工序，待托换梁混凝土强度达到100%后，掏出预顶空间内砂子，在每个承台上成三角形放入事先准备好的钢垫块，初步打紧钢楔块，在预埋钢板上放入千斤顶。采用带自锁装置的千斤顶。千斤顶组合形必须与桩形心重合。•2.8封桩施工：•待千斤顶顶升达到设计顶升力，各项变形稳定后，打紧钢管垫块，千斤顶开始逐步卸力，加强变形观测，若出现沉降，千斤顶重新加载，继续打入钢管垫块，直到千斤顶完全卸载，各项变形稳定。为防止钢楔块之间相对滑动，将每个钢垫块上两对称楔块焊接（点焊），用C35微膨胀混凝土浇注预顶空间。•2.9截桩施工：•截桩位置为梁底下0.5m。先沿桩周开一条深100mm宽200mm的断口，在此过程中钢筋不断，每次切断口的深度不得超过100mm，且应遵循由外向内、层层剥离的原则，断桩的断口高度应在300-500mm范围内。•3.施工监测•在托换或顶升过程中对托换梁上部原桩的位移、沉降和托换新桩的沉降情况、托换梁的变形进行严密监测。•1、对被托换的结构物及其邻近结构物的沉降观测，是通过沉降观测点的高程测量来实施的，这些沉降观测点的布置在匝道桥被托换桩对应墩位桥面及相邻墩位桥面的角点、中点及转角处；桥梁伸缩缝的任意一侧。•2、对托换梁变形监测，是通过在梁体上部布设百分表来完成的，本工程沿托换梁纵向轴线，在托换梁两端及中部共布置百分表四个。百分表另一端固定在托换体系外稳定的刚体上。主要监测顶升过程中托换梁的上抬量及托换梁的挠度变形。•3、对原桩与托换梁间的相对位移关系，是通过在原桩与托换梁间安装百分表来完成的，监测各阶段施工过程中原桩与托换梁间位移变化关系。•4、对托换桩（承台）变形监测，是通过在托换桩（承台）上部布设百分表来完成的，本工程在每个托换承台上各布置百分表一个。百分表另一端固定在托换体系外稳定的刚体上。主要监测顶升过程中，托换桩（承台）的下沉量。托换完成