關(guān)鍵詞：樁基托換；建筑物基礎(chǔ)；加固；應(yīng)用 

　　1引言 

　　近年來，隨著我國大中城市基礎(chǔ)設(shè)施的迅猛發(fā)展，尤其是地鐵和地下空間綜合開發(fā)利用，不可避免地對部分相鄰建筑物、結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)產(chǎn)生破壞性的影響。因此對建筑物基礎(chǔ)加固成了當(dāng)今地下工程一個新的領(lǐng)域。樁基托換，即是對建筑物基礎(chǔ)采用“偷梁換柱”的方式進行原位保護的一種有效的技術(shù)措施，在設(shè)計、施工中收效顯著，已逐步被推廣應(yīng)用。 

　　2工程概況 

　　鴻名電業(yè)廠位于深圳布吉鎮(zhèn)羅崗路南側(cè)，廠區(qū)范圍內(nèi)地質(zhì)情況復(fù)雜，上覆第四系堆積層、坡/殘積層，以雜/素填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、碎石土為主，厚度約13m；下覆角巖、砂巖，巖體呈碎塊、短柱狀，破碎、節(jié)理發(fā)育。該區(qū)域地下水位較高，地面以下1.0～3.5m，主要為孔隙水及基巖裂隙水，孔隙水主要賦存在殘積粘性土和全風(fēng)化層中，基巖裂隙水賦存于強風(fēng)化及中風(fēng)化巖中。 

　　該廠房建于上個世紀80年代末，為5層框架群樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用群樁承臺（樁基礎(chǔ)為6根或8根φ480沉管灌注樁）。地鐵5號線百鴿籠～布心區(qū)間為上下行線分離式單線隧道，采用礦山法施工，線間凈距9.73m；埋深7.5m～9.0m。該段區(qū)間隧道斜穿鴻名電業(yè)廠廠房，穿越寬度約為30m，有部分群樁基礎(chǔ)侵入隧道開挖面或開挖可能對其受力產(chǎn)生較大影響，危及結(jié)構(gòu)的安全，因此須對部分群樁基礎(chǔ)進行托換。 

　　本次托換的廠房結(jié)構(gòu)復(fù)雜，托換面積大，托換節(jié)點柱多（共18個），荷載大，且施工期間該廠精密儀器不能停產(chǎn)，對結(jié)構(gòu)變形控制要求相當(dāng)嚴格，設(shè)計采用主動托換的方式。樁基托換的平面布置圖及剖面分別見圖1、圖2。 

　　3樁基托換原理 

　　3.1樁基托換結(jié)構(gòu)形式 

　　托換結(jié)構(gòu)采用樁梁式，即人工挖孔灌注樁+鋼筋砼托換梁（鋼筋砼主梁和預(yù)應(yīng)力砼次梁），其結(jié)構(gòu)組合作用關(guān)系為：樁基頂主梁，主梁承次梁，次梁托結(jié)構(gòu)柱（托換節(jié)點）。為滿足托換過程中節(jié)點抗剪、抗壓、抗裂及抗震的要求，梁柱托換節(jié)點特采用“齒槽+錨（植）筋+橫向預(yù)應(yīng)力筋+錐形螺旋箍筋”的自鎖抗震結(jié)構(gòu)進行處理。 

　　3.2主動托換原理 

　　主動托換方式對建筑物及托換結(jié)構(gòu)的變形控制具有主動性，可進行主動的變形協(xié)調(diào)來保證結(jié)構(gòu)的變形要求，即在原樁基被切除之前，通過千斤頂對新樁和托換結(jié)構(gòu)（主梁）施加荷載，消除新樁和托換結(jié)構(gòu)的部分變形，然后在切樁過程中，根據(jù)托換節(jié)點位移變化隨時調(diào)整頂力，分級分步驟實施荷載的轉(zhuǎn)移，使托換樁和結(jié)構(gòu)的變形控制在較小的范圍。 

　　4、樁基托換的施工流程及工藝要求 

　　4.1 總體施工流程 

　�。�1）施工準備—孔樁周邊止水帷幕—人工挖孔灌注樁施工—樁基檢測。 

　　（2）樁帽施工。 

　�。�3）托換梁系基坑施工，施工中嚴格按照設(shè)計坡率放坡，并按要求施做邊坡支護和排水等措施。 

　�。�4）對托換柱及承臺進行鑿毛、切槽、植筋等處理。 

　�。�5）綁扎托換梁系的鋼筋—安放、定位預(yù)應(yīng)力波紋管—安裝模板—澆筑梁系砼—拆模—養(yǎng)護—張拉封錨。 

　�。�6）在樁帽和托換大梁間安裝自鎖式千斤頂—預(yù)壓（可減樁的沉降）。 

　�。�7）頂升—隧道開挖（加強支護）逐一切樁—隧道開挖通過廠房下穿區(qū)。暗挖隧道施工階段，跟蹤量測調(diào)整，控制沉降。 

　　（8）接樁—養(yǎng)護達到強度—拆除千斤頂—回填恢復(fù)改造工程。 

　　4.2 工藝及質(zhì)量控制要求 

　　4.2.1 托換樁基 

　　鴻名電業(yè)廠生產(chǎn)和儲存的都是高精密的設(shè)備，防震、防塵的要求高，同時托換結(jié)構(gòu)在廠房的首層施工，高度僅5m左右，不適合用較大型設(shè)備。綜合考慮樁基采用人工挖孔灌注樁。 

　　孔樁為有效樁徑1200mm和1500mm的端承樁，嵌入中微風(fēng)化巖層不小于1m，且超過隧道底不小于1m。樁位偏差不超過50mm，垂直度0.5%以內(nèi)，樁身采用C30鋼筋砼，要求所有的樁基95%以上為I類樁，不允許III類樁存在。 

　　考慮到施工過程中遇淤泥和沙層，施工前采用Φ500mm@350mm的袖閥管在樁周圍進行豎向注漿加固，增加止水帷幕。消除了坍塌、流沙、地下水流失等不良地質(zhì)災(zāi)害，廠房的施工沉降變形得到了有效控制。同時托換新樁緊鄰既有建筑物樁，且新樁樁底標高位于既有樁底以下2～6m不等，新樁施工將造成既有樁底以下基巖側(cè)面臨空，影響既有樁的安全，因此在新樁接近或超過原有樁底施工時，按0.5m一節(jié)進尺施作并加強護壁結(jié)構(gòu)，必要時做超前臨時支護，成孔后盡快澆筑混凝土。 

　　4.2.2樁帽施工 

　　樁帽即樁頂承臺，主要用于托換頂升的作業(yè)平臺，樁帽邊突出樁邊600mm。力學(xué)體系轉(zhuǎn)換過程中直接通過千斤頂對大梁進行頂升。見圖3。 

　�。�1）要求樁身砼強度達到75%以上，并樁檢合格后方可進行樁帽的施工。 

　�。�2）為便于施工操作，要求樁帽頂距離主梁底部預(yù)留1m的空間。 

　�。�3）制作安裝樁帽鋼筋，鋼筋駁接器，預(yù)埋千斤頂?shù)鬃�鋼板，支模板，澆筑C40砼并拆模養(yǎng)護。 

　�。�4）樁帽位于主梁底部1m，施工開挖深度達5m，要求放坡開挖并做好坑壁的防護和基坑的排水措施。 

　　4.2.3 托換梁系 

　　托換過程中廠房結(jié)構(gòu)的變形與托換梁系的自身截面剛度和強度有必然聯(lián)系，托換梁系是該工程的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)之一。主、次梁采用平面正交的“#”字網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，梁頂標高在同一水平面上，相交處次梁嵌入主梁內(nèi)構(gòu)成剛性連接體。主梁（TL）結(jié)構(gòu)尺寸（h×b）為2000mm×1800mm，次梁（L）結(jié)構(gòu)尺寸（h×b）為800mm×2000mm，次梁縱向設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼絞線束，張拉時利用次梁的反拱，上部結(jié)構(gòu)對托換梁系產(chǎn)生向下的預(yù)壓力，可實現(xiàn)上部荷載部分轉(zhuǎn)移至托換結(jié)構(gòu)，使托換結(jié)構(gòu)完成初步沉降，減少主梁的變形。 　　托換梁系作為重要的受力構(gòu)件，其精度和工程質(zhì)量控制嚴格。主梁按托換樁中心定位，次梁按結(jié)構(gòu)柱中心定位。梁系采用C40鋼筋砼，次梁預(yù)應(yīng)力為后張法施工，張拉齡期要求大于7天，且混凝土強度不低于設(shè)計強度的85%。預(yù)應(yīng)力施工的其他要求參照《預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》執(zhí)行。 

　　4.2.4 托換節(jié)點 

　　為了確保上部結(jié)構(gòu)柱荷載能夠可靠有效地傳遞到托換體系上來，使托換節(jié)點滿足抗剪、抗壓、抗裂以及抗震的要求，在托換體系施工時對抱柱節(jié)點進行自鎖式抗震節(jié)點處理。自鎖式抗震節(jié)點主要采用“齒槽+錨（植）筋+橫向預(yù)應(yīng)力筋+錐形螺旋箍筋”等技術(shù)措施。托換次梁與柱節(jié)點大樣見圖4。 

　　（1）齒槽處理 

　　用風(fēng)鎬按設(shè)計要求對構(gòu)件新老混凝土結(jié)合表面鑿毛，為增大接觸面積，將原有承臺用切割鋸鋸槽，槽寬150mm，深100mm。 

　�。�2）錨（植）筋處理 

　�、倜扛�柱子每側(cè)植2根Φ20構(gòu)造筋以增大柱子界面的抗剪能力。植入深度300mm，外露長度500mm。 

　　②為加強承臺與次梁的有效固結(jié)，對原承臺植入Φ25鋼筋，植入深度375mm，外露長度600mm，沿承臺長邊方向柱子兩側(cè)各植入2～3排，短邊方向各植入1排，間距300mm×300mm。 

　�、郯丛O(shè)計要求，對托換柱進行放樣，劃出錨筋孔位置。采用鑿巖機（或沖擊錘鉆）鉆孔，鉆孔必須跳鉆，并且鉆好一面錨一面的鋼筋，然后再鉆第二面，如此循環(huán)，直至錨完所有錨筋。 

　�、苠^筋前將孔內(nèi)灰塵用風(fēng)吹干凈，用環(huán)氧水清洗孔壁，然后塞滿結(jié)構(gòu)膠（環(huán)氧類）插入鋼筋。 

　　⑤結(jié)構(gòu)膠必須現(xiàn)場調(diào)配，做三組錨筋的抗拔試驗，試驗達到設(shè)計要求后方可轉(zhuǎn)序。 

　�。�3）錐形的螺旋箍筋設(shè)置 

　　為提高結(jié)構(gòu)柱節(jié)點的強度并保證托換過程中結(jié)構(gòu)柱不“戳穿”次梁，特在柱子周圍設(shè)置上大下小的螺旋箍筋與柱子周邊及原承臺的錨筋連成一體埋設(shè)于次梁內(nèi)，有效的實現(xiàn)節(jié)點的自鎖和抗震要求。 

　　螺旋箍筋上口直徑1125mm，下口直徑925mm，高度同次梁高度800mm，采用Φ16@80繞成環(huán)形套在柱子周圍，并與錨筋和構(gòu)造筋連接。 

　�。�4）橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋設(shè)置 

　　為確保柱子有效傳遞荷載并增強節(jié)點處次梁的橫向受力，節(jié)點處柱子邊沿外（兩）側(cè)1500mm范圍內(nèi)各設(shè)置3排4列的Φ32精軋螺紋鋼，對節(jié)點處次梁進行收緊。 

　　4.4體系轉(zhuǎn)換 

　　體系轉(zhuǎn)換是托換技術(shù)的關(guān)鍵工序，主要包括洞內(nèi)切樁、結(jié)構(gòu)荷載的轉(zhuǎn)移及接樁。切除被托換樁最理想狀態(tài)是零應(yīng)力，但基本做不到，托換過程的荷載也難以精確計算。為保證上部結(jié)構(gòu)安全，防止在較大頂升力作用下結(jié)構(gòu)發(fā)生較大向上的位移而造成結(jié)構(gòu)破壞或變形，因此要求在實際頂升過程中對千斤頂進行分級緩慢加載。 

　　頂升過程中，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，每樁的內(nèi)力分為10級頂升，頂升時將千斤頂加載至樁設(shè)計內(nèi)力值，之后卸載穩(wěn)定為0.6倍樁內(nèi)力值，讓隧道開挖逐步切樁通過。設(shè)計頂升力作為頂升操作的參考值，頂升位移是主要控制的因素，若位移達到限值應(yīng)停止加載。切樁過程中要根據(jù)托換節(jié)點位移變化隨時調(diào)整頂升力，保證位移在安全范圍以內(nèi)，實現(xiàn)荷載可靠轉(zhuǎn)移。 

　　待切樁頂升完成，托換節(jié)點變形穩(wěn)定后，通過預(yù)埋在樁帽和主梁的鋼筋接駁器連接鋼筋并澆筑混凝土進行接樁。 

　　4.4.1自鎖千斤頂安裝 

　�。�1）轉(zhuǎn)換大梁拆模并張拉預(yù)應(yīng)力后，按（圖3）安裝鋼墊塊及自鎖千斤頂。 

　�。�2）自鎖千斤頂安裝前必須進行標定、檢查和調(diào)試，確認合格后再安裝。 

　�。�3）自鎖千斤頂安裝在托換樁兩側(cè)，當(dāng)樁徑為1200mm時，托換梁兩側(cè)安裝2個250T的千斤頂；當(dāng)樁徑為1500mm時，托換樁兩側(cè)應(yīng)安裝2個500T的千斤頂。 

　�。�4）自鎖千斤頂及鋼墊塊安裝后，通過頂升及塞鋼楔塊的方法使其與轉(zhuǎn)換梁底處于緊壓狀態(tài)。 

　　4.4.2自鎖千斤頂頂升及切樁 

　�。�1）自鎖千斤頂?shù)捻斏�與柱的沉降量及轉(zhuǎn)換梁兩端頂升量的監(jiān)測緊密相關(guān)。依據(jù)柱沉降及轉(zhuǎn)換梁兩端頂升量觀測，調(diào)整千斤頂?shù)捻斏�量以滿足柱的沉降量及轉(zhuǎn)換梁兩端頂升量差值小于設(shè)計要求。 

　�。�2）頂升位移控制：結(jié)構(gòu)柱節(jié)點頂升位移為+1mm，-3mm。 

　�。�3）在斷樁前將托換體系用千斤頂頂升，使柱的抬升量為1mm。 

　�。�4）待千斤頂穩(wěn)定且托換新樁壓縮穩(wěn)定后即可在隧道內(nèi)斷樁。 

　�。�5）隧道下穿段加強初期支護，斷樁采用風(fēng)鎬鑿除，盡可能減小對土層和原樁體的擾動。 

　�。�6）加強施工跟蹤測量，根據(jù)托換節(jié)點位移變化隨時調(diào)整千斤頂頂力，確保結(jié)構(gòu)安全。 

　　4.4.3接柱及千斤頂拆除 

　　（1）待隧道全部穿越廠區(qū)完成切樁，且各托換節(jié)點變形穩(wěn)定后，進入接柱及拆除千斤頂?shù)碾A段。 

　�。�2）接柱工藝：駁接鋼筋—第一次支模—利用兩側(cè)澆注（C40微膨脹）砼—第二次封模—垂直澆搗（C40微膨脹）砼。 

　�。�3）接樁養(yǎng)護到規(guī)定齡期后，將千斤頂回油，從樁帽上取出。 

　　（4）將樁帽與轉(zhuǎn)換大梁底的空間用砼填滿。 

　　5、施工控制要點 

　�。�1）本次托換施工中，托換梁系預(yù)應(yīng)力、自鎖式節(jié)點及自鎖式千斤頂頂升是關(guān)乎托換成敗的關(guān)鍵，施工中嚴格按規(guī)范控制施工質(zhì)量，并嚴格按工藝操作流程有步驟地實施頂升。 

　�。�2）強化信息化施工作指導(dǎo)，主要對建筑物沉降和傾斜、托換新樁的沉降及托換梁系變形實施全過程跟蹤監(jiān)測。樁基托換對結(jié)構(gòu)受力和變形有特殊要求，本工程要全過程進行施工監(jiān)測，及時反饋，對施工中結(jié)構(gòu)的變形和受力進行有效的預(yù)測和控制，及時調(diào)整施工工藝和采取有效措施。 

　　（3）施工中加強對人工挖孔樁、深基坑及隧道暗挖等危險性較大分部分項工程的管理，認真落實施工安全措施，嚴防坍塌事故發(fā)生，確保施工安全。 

　　6、結(jié)束語 

　　在復(fù)雜的地質(zhì)條件和苛刻的施工環(huán)境中，經(jīng)過精心組織、層層把關(guān)，合理選用樁梁式托換結(jié)構(gòu)成功對鴻名電業(yè)廠房基礎(chǔ)進行主動托換。整個施工過程中對廠房及托換結(jié)構(gòu)進行嚴密的跟蹤量測，其變形控制在設(shè)計范圍以內(nèi)，未對廠方的生產(chǎn)造成不利影響，受到了社會各界的好評。通過該方案的成功實施，充分說明樁基托換技術(shù)在對大荷載、變形控制嚴格的基礎(chǔ)進行原位保護方面具有不可替代的優(yōu)勢和發(fā)展前景。 

　　參考文獻： 

　　[1]卜建清.樁基礎(chǔ)主動托換進展