论建筑工程的基础托换施工技术

论建筑工程的基础托换施工技术
建筑工程的基础托换施工技术主要适用于原结构独立柱基础埋深较浅，希望保留原建筑形态，欲增加建筑面积和建筑功能的工程。

基础托换施工技术较复杂，笔者通过实际案例重点分析基础托换技术的施工工艺原理和施工流程及要点。

为相关人士提供参考。

标签：建筑工程；基础托换；施工技术
0工程概括
某省市某建筑工程的占地面积约4400㎡，结构独立柱共有二十四个，原柱砼强度等级仪为140号，相当于现在的C15，结构顶距基底高达21m，结构整体稳定因素差，施工风险很大。

采用本工法，共施工挖孔桩48个，承台梁136.5m，加固柱24个，用无振动法破除柱基24个，地下室挖土分三段，成功地应用了“分段土方开挖和底板结构锁定框架”的方案。

l特点及适用范围
由于各种各样的因素，越来越多的建筑或古建筑物需要增加建筑面积或建筑功能。

如果原结构独立柱基础埋深比较浅，可以采用基础托换技术，增加一层地下室解决上述问题。

采取基础托换技术前提是仍然保留原建筑地上的造型，向地下加层，这种技术技术难度系数大，工期长，适用于独立柱基埋深较浅且要求不改变建筑造型而又想增添地下室的建筑工程。

2施工工艺原理
基础托换技术方案通常是两桩抬一柱，在柱两做人工挖孔桩，存桩顶做承台粱，将原结构柱包于梁内，使之与梁成为一体让上部荷载通过承台粱部分化于筏基，部分传于桩（图1）。

图1基础托换的传力原理
人工挖孔桩和承台梁后，桩、柱、梁成为一体，上部荷载通过梁再传到桩上。

然后再挖土做地下室筏基底板，完成后上部荷载大部分传给筏基，部分传给桩，故完成全部托换工作后就可以开始对地下室进行施工，施工时桩的上半部分为柱，下半部分仍然为桩。

3施工流程及要点
3.1施工挖孔桩
（1）桩身对应于地梁部位要预埋钢板箍，这是因为地下室是筏基，挖孔桩通过地基梁与筏板相连，到地下室底板开始施工时与底板梁连接。

（2）施工后期人工挖孔桩的上半部分变为地下室的框架桩，因此要在上部桩护壁与桩砼间设置隔离层，方便装修时剔除护壁。

隔离层一般采用的材料配比是：水泥：石灰：黄土：粉砂=1：2：4：6。

同时，要注意在抹隔离层灰前，要先剔除护壁错台部分，然后再按桩径抹隔离层灰，会面要抹圆压光。

（3）桩与柱的距离应该越近越好。

同时，若在挖桩过程中出现原柱基放大脚，则要把进入桩内部分的放大脚无振动破除，通过旋转冲击钻连续钻孔破除法解决。

（4）挖桩分两批且同柱两侧的桩不能同时开挖，避免发生沉降。

同时，每天挖桩进深限2m，挖桩时随时观测柱的沉降与倾斜，每2d观察一次孔壁土变化和砼护壁的变化。

3.2施工承台梁
3.2.1根据不同柱基标高采用不同的承台梁做法
（1）如果柱基标高在承台梁底面以下时，承台梁与柱交点处的原原柁砼则需要保留。

同时，结构受瞬间冲击力时独立柱容易击穿承台梁，为避免这种情况可以在主承台梁下增设1道附加承台梁，再两端嵌入挖孔桩，用双承台法强化承托作用（见图2）。

图2承台梁第1种做法
（2）当柱基标高在承台梁底面以上时，采用高承台梁做法：先做1道高承台梁，待柱基切除以后，做主承台梁，最后把高承台梁切除。

此时原柱与主承台梁节点处为新浇砼（见图3）。

图3承台粱第2种做法
3.2.2承台梁主筋穿柱身做法
由于原柱砼强度较低，且时间较久，承台梁主筋穿柱身时要随钻随锚，即穿1个孔锚1根钢筋，待锚固胶强度达到100%后再穿另1根钢筋，以避免因节点砼钻孔太多形成断柱，造成结构失稳破坏。

钻扎时要搭设水平钻孔架，使冲击钻保持水平推进。

化学锚筋时，先用吹風机清孔，穿入钢筋后用真空注胶法注胶，即两端封严，一端注胶，另一端向外抽空气。

3.2.3承台梁支底模
承台梁施工时，地下室土方尚未开挖，先挖承台梁基槽，素土夯实压做1层混合砂浆，上铺竹编原板做粱底模（见图4）。

图4承台梁支底模
3.3原结构柱加固
为了使原柱的承载能力提高及使柱、梁、桩等构件史好的结合成体，需对原结构柱进行加固。

即以原来砼面为基础，沿其周圈再外包1层钢筋砼环。

（1）在新旧砼交界面处涂刷1层YJ2302砼界面剂，并拉毛，以保证新旧砼交界面粘接牢固。

（2）在柱根部加抗剪斜筋，上部加抗剪水平筋，以防止结构受力较大时新旧砼界面可能由于剪力增大而拉裂剥离。

（3）钻斜筋孔时，用钻孔导向支架来引导钻孔施工，以保证钻孔的倾角。

3.4土方开挖与结构底板施工
开挖期间，建筑物的荷载由原来的独立柱基承受转换为承托梁及桩承受。

（1）土方开挖必须等承托梁及桩的砼强度达100%才可以进行。

为加快进度，可以在砼中加早强剂。

（2）开挖分两步，先挖一半深度，待受力传递稳定后再挖另一半。

开挖时桩的两侧要同时平衡开挖以避免结构桩受不平衡的侧压力。

桩附近2m范围内要用人工挖，以避免对桩的过大挠动。

（3）若建筑面积较大，为避免开挖中和开挖后结构失稳破坏，采用“分段土方开挖和底板结构锁定框架”的方案。

将结构分为若干段，先挖1段土方，做1段底板，待底板砼强度达到设计值的50%以上时，再挖第2段并做第2段底板，循环直至全部完成。

3.5无振动分离静爆法破除原柱基砼
土方开挖完成后，原柱基失去作用，可以破除。

为了避免破除时振动过大对结构造成影响，采用无振动分离静爆法破除。

要点：用水钻法断开柱基与承台梁连接及柱基与挖孔桩的连接，然后用冲击钻在柱基钻孔，填充高效膨胀剂，静态爆破拆除柱基。

3.6地下室加层施工
除底板梁与桩节点外，其余均同常规施工工艺。

要点：底板梁与桩节点处施工比较重要，上部荷载传给筏基即通过该处。

4主要设备
（1）水钻：大口径型号，切除砼时使用。

（2）干钻L化学栽筋（根据不同直径选用不同钻头）及静爆放药钻孔时使用。

（3）挖土机2台，以利于柱两侧同时开挖。

（4）电焊机等其它。

5质量要求
（1）如果柱偏移超过5mm则需要加固处理；
（2）如果沉降超过3mm，则需要加固处理；
（3）所使用YJ2302砼界面剂及化学锚固胶泥必须有出厂合格证及试验报告，符合质量要求。

（4）其它均要符合常规施工质量标准。

6施工监测
基础托换过程是个结构内力转移传递过程，它要求在传递过程中结构不能发生变形。

施工过程中必须对结构进行监测，每柱至少布一点观测沉降值，每柱做1个3m高的标尺，用以监测柱的倾斜。

每目观测1次沉降与倾斜值，挖桩及挖土期间24h随时观测，做到信息化施工。

7效益与结果分析
可以在不拆除原建筑的情况下另加一层地下室，省去上部建筑拆除、重建费用；并保留原建筑面貌。

施工过程中，随时监测，保证了施工安全。

改建后新增面积8527㎡，使用功能和效果达到了原定的要求。

8结束语
建筑工程的基础托换施工技术是一项复杂的工程，要勘察原建筑的内部结构及建筑面积和功能等具体情况制定详细的基础托换施工技术方案，确保施工质量。