1、1预压桩基础托换法在紧邻建筑物加固中的应用研究摘要：结合西安市西北眼镜行营业楼地基基础加固处理工程实例，采用逆作法，解决在紧邻建筑物加固改造中既保证原有建筑物的安全，又保证新建建筑物的基础承载力的问题，加固效果可靠，为紧邻建筑物基础加固方法的研究与工程应用方面取得了成功的尝试。 关键词：预压托换桩基础加固临近建筑逆作法加层改造 中图分类号：U457+.3 文献标识码： A 文章编号： 1 引言 随着中国城市化的逐渐成熟和城市的不断发展，必定有一部分建 筑不能满足使用要求，许多商业用房需要扩大再生产，考虑到新建的审批程序复杂、造价较高、工期较长等因素，对既有建筑先做地基加固再加层是一个不错的选择
2、。但一般城市中心都是寸土寸金的地方，建筑物基础紧邻，此时如何保护既有建筑物及新建建筑物基础的承载力要求如何满足，本文结合西安市西北眼镜行营业楼地基基础加固处理工程实例就这一问题提出解决方案。 2 工程概况 2西安市西北眼镜行营业楼位于西安市繁华地段东大街钟楼东侧。南侧紧邻建筑物原为砖混结构，灰土井基础，始建于 1981 年。为满足扩大生产，改善环境及城市建设等需要，拟对本建筑施行改造处理，其中北侧拆除原建筑，改造为六层钢结构房屋，南侧原砖混结构房屋（五层）只做局部小范围改造后进行重新装饰处理。 根据本次建筑改造设计图，北侧采用逆作法做钢筋混凝土筏板基础，直接支承上部改造后新做钢柱，但北侧与南侧
3、原砖混结构（保留部分）相接处新做钢柱需支撑在原房屋灰土井边缘，不仅不能满足新做钢柱基础承载力要求，而且对原砖混结构房屋基础安全造成威胁。为保证原建筑结构安全，并满足结构改造要求，需进行地基基础加固处理。 3 预压托换桩加固设计 分析本工程的特点，施工场地狭小，南北两侧紧邻，若采用基础加宽法，建筑物无法紧邻；树根桩法不适合在建筑密集的场地使用；综合比较其他各类加固措施，采用预压托换桩托焕法是加层改造提高地基承载力较为可行、有效的加固补强方法。 3.1 加固设计 预压桩托换法是以建筑物自重做反力，采用液压方式在原基础下压入单根桩，经桩式托换后，由桩体直接支承上部结构荷载的一种基础加固方法。由于托换
4、桩的直径较小，故可忽略桩端阻力，把托换桩看成摩擦桩。经托换后，将桩与原基础紧固在一起，并用混凝土浇筑承台，从而承受加层改造增加的荷载，并阻止建筑物沉降，起到加固地基的效果。1 33.2 加固方案设计要点 本工程原场地土自上至下依次为杂填土（厚度约 5m） 、湿陷性黄土（厚度 5.5m） 、古土壤（厚度 4.7m） 、黄土。 1）预压托换桩桩体选择、桩数确定及桩位布置 根据既有建筑地基基础加固技术规范(JGJ123-2000)2规定,预压托换桩单桩承载力可按下式计算: Ra= qpaAp+upqsiali (1) 式中:Ra单桩竖向承载力特征值; qpa、qsia分别为桩端土承载力特征值及第 i
5、 层土桩侧摩阻力特征值; Ap桩端横截面面积; up桩身周长; li第 i 层土层厚度。 由主上部结构荷载根据有关研究文献及规范1， 3,其所需桩数n 为: n =（Q -R）/Rk (2) Rk=0.485P +51.48 (3) Rk Ra ，取 Rk =Ra (4) 式中:n托换桩数; Q原建筑物总荷载, kN; R原地基考虑承载力修正后的总承载能力, kN; Rk单桩承载力标准值, kN; 4P单桩压桩终止压力, kN。 设计在新做钢筋砼基础梁下布置钢筋砼预压托换桩 16 根，原建筑基础梁下布置钢筋砼预压托换桩 4 根，共计 20 根。预压托换桩断面bh=200200mm，配筋 412
6、，砼 C30，设计单桩承载力 Rk =200KN，预压托换桩桩尖入土深度约 17.5m。基础梁下钢筋砼预压托换桩布置见图1。 图 1 基础梁下钢筋砼预压托换桩布置 2)基础梁设计 梁宽度的确定 ：要综合考虑预压托换桩的布置和施工条件，确定为梁宽 900mm。 基础梁的高度确定：基础梁的高度要满足抗弯要求。根据建筑桩基技术规范4的要求： V0.7ftbh0+1.25fyv h0Asv/s(5) 设计在距南侧外纵墙 100mm 处新做 bh=900700mm 钢筋砼基础梁。3.3 加固工艺做法要点 1)保留部分：预压桩基础托换法的施工工艺如图 2 所示,原基础侧挖操作坑基底下挖导洞安放尖桩压桩桩式
7、托换导洞、操作坑下部回填灰土浇灌混凝土承台回填恢复地面。5 5图 2 预压桩基础托换作法 2）新建工程：采用逆作法，先做钢筋混凝土基础梁，基础梁上部为新做钢柱，按照保留部分的做法基础梁下布置钢筋砼预压托换桩（预压托换桩位于原房屋灰土井侧边） ，既支撑上部新做钢柱荷载，并对原砖混结构基础进行加固补强处理。 4预压桩托换地基加固补强成果及分析 4.1 压桩试验 据压桩结果，绘制代表性压桩力 P 与桩尖入土深度 H 关系曲线（见图 3） 。 图 32#、4#、18#、19#桩压桩 P-H 关系曲线 1）压桩入土深度 h 与压桩力 P0 桩尖入土深度一般 16.8517.73m,最小 16.07m,最
8、大达 18.10m,平均 17.06m。相应压桩终止压力 P 为 302kN,满足设计 P=1.5Rk 要求。 2）压桩力 P 基本上随桩尖入土深度 H 增加而增大，但不成比例。当桩身穿过同一土层时，压桩力也不尽相等，有的随桩尖入土深度增加，压桩力出现减小情况，原因为土体土性稍差，地基土承载力降低，桩土之间出现负摩阻力。当桩尖进入较好土层时，随深度增加，压桩力均有较大幅度增加。 预压桩托换压力：实际预压桩托换压力为 P 托=300345kN，均满足6设计要求，可有效地阻止桩体回弹，形成桩顶的向上反力，可进一步提高单桩承载力，控制地基不再发生新的沉降。 4.2 单桩承载力试验 根据设计要求,共进
9、行单桩静载荷试验(简称试桩)2 组,试验结果详见表 1,试桩 PS(P 为试验压力; S 为桩体沉降)关系曲线见图 4、图 5。 图 43#桩试桩 P-S 关系曲线 表 1 单桩承载力试验结果 图 513#桩试桩 P-S 关系曲线 由试桩资料绘制的 P(压力)S（沉降）关系曲线如图 4、图 5 所示。单桩承载力标准值 Rk 采用强度条件和变形（沉降）条件双控方法确定，强度条件为 P-S 关系曲线所得的比例界限值 PS，变形条件取桩顶允许沉降量 S=6mm 的对应压力值 P0.006，最终取 PS 与 P0.006 中最小值为单桩承载力标准值 Rk。据此，由图 4、图 5 得实际单桩承载力标准值
10、试验值Rk 试=220240KN，取 Rk 试=220KN，满足设计值 Rk 设=200KN 的要求。 4.3 反力试验 对 2 组试桩作单桩反力试验，试验结果详见表 2。 7表 2 单桩反力试验结果 由单桩反力试验结果,单根预压托换桩可提供 R 反=31.3kN34.4kN 的回弹反力,使单桩承载力得到进一步提高，具有较大的安全储备。3因此，本建筑物经采用预压桩基础托换处理后，可达安全使用之目的。 5结论 （1）本工程所做的钢筋砼预压桩施工中，现场单桩承载力试验值 Rk试=220KN，达到并大于设计要求 Rk 设=200KN；压桩力 P 压也达到既有建筑地基处理技术规范JGJ123-2000
11、 第 6.6.3 条及设计要求的 P 压=1.5Rk 设的要求，满足加固处理范围地基基础对上部主体结构的承载要求，可控制加固处理范围地基基础不会产生超限沉降，达到安全使用之目的。 （2）本工程地基加固处理完成一年多，上部主体加层基本施工完成，未出现明显下沉，说明本次处理满足要求。 参考文献 1 赵来顺,李辉, ?永峰, 卫建军. 预压托换桩在深基坑临近建筑物加固及边坡支护的应用研究J. 中国安全生产科学技术, 2011,(01) 2既有建筑地基基础加固技术规范(JGJ123-2000)S.北京:中国建筑工业出版社,2000 3 GB50007-2002,建筑地基基础设计规范S.北京:中国建筑工业出版社, 2002, 84 JGJ94-2008,建筑桩基技术规范S.北京:中国建筑工业出版社, 2008 5 宋瑶, 赵来顺, 范栋, 宋锋博. 预压托换桩在楼房顶升纠偏中的应用J. 土工基础, 2009,(02) 6 张 媛，赵来顺，唐丽云，郭志勇。预压托换桩的回弹机理及控制方法研究J。岩土工程学报，2007,（01）
