代忠权
（中铁一局集团有限公司，陕西，西安，710054）
【摘 要】空间利用率的加大是工程建筑设计首要考虑的问题之一。然而基于地下工程被不断开发建设，桩基托换是保证这些建筑稳定安全的基础，其在实践工程中的应用具有重要作用与意义。文章叙述了工程的概况，例举了工程技术应用的案例并分析应用后的效果，对托换工程结构技术的发展方向进行多方面的探讨。以期为大轴力桩基托换工程技术的应用提供参考。
【关键词】桩基托换；结构技术；应用思考
1．工程概况
1.1桩基托换技术概述
英国的Winchester大教堂是早期使用补救性托换与维持性托换工程技术的例子，以上两种托换方案与预防性托换方案是托换技术最原始的三种分类，同时这三种也统称为基础托换分类，怎么分辨这三种不同的托换方式呢?建筑物因地基变形而采取加固、加层、纠偏处理方式的托换是补救性托换；修建新建筑物之前在既有建筑物上进行加固，防止地基下沉在旧建筑物上事先设计好防沉措施是维持性托换；由于受邻近建筑物深基础开挖或在原有建筑物基础下修筑深地下建筑物，危及到原有建筑物的安全使用，所采取的预防性设施是预防性托换，这种托换是国内外最为常见的类型 。据可靠资料称，英国伦敦、意大利米兰、日本东京和我国广州、深圳、成都等城市地铁、成绵乐客运专线铁路、区间隧道下穿建筑物等都应用了桩基托换技术。20世纪30年代纽约大规模兴建公共工程，使得桩基托换技术得到了飞速发展。
1.2基础托换的力学原理
大吨位建筑物在托换工程中多是属于被动状态，一般单桩轴力不超过5000吨时，主要采用打入或压桩技术 根据不同的地基条件，结构工程师需要同岩土工程师通力协作，对各项数据进行监测与反馈，实现信息在整个施工团队中的完全对等。下面针对具体工程案例对该技术的应用进行简要分析。
2．技术应用及方案选择
2.1工程案例
某工程在具体施工中，针对结构方案的调整，采用大轴力桩基托换技术进行工程结构优化改造。其具体情况：该工程为托换工程，其托换轴力为18500kN，是可承受的最大轴力。工程大轴力的桩基直径为1800mm。工程整体为框架——剪力墙结构。桩基基础为基桩和连接于桩顶的承台构成，采用人工挖孔桩进行施工，其桩孔为?1.5-2.2m。部分桩端持力层为强风化花岗片麻岩，其可承载的标准值为2800-3000kPa之间。针对该工程的实际情况，为了确保托换桩施工工艺的应用效果，该项目工程施工技术人员提出两种施工方案，然后对具体方案的确立进行探讨，详细情况如下分析。
2.2传统托换方法
为了保证现有建筑物的安全使用，控制建筑物地基的沉降与变形是关键，针对上部结构、基础、地基这些会造成沉降与变形的因素进行各种状况下的分析，然后参考以往经验提出解决方法[1]。建立三维有限模型分析，以解决桩基托换中上部内力结构的稳定问题，可以迅速了解工程内部薄弱环节，为后续施工中提供参考。但所耗费时间过长，施工中变数太多容易造成资源浪费。它的托换结构计算是∑Ai=p0×3.29=3.29p0。（其中Ai是附加应力系数，p0是基础底面附加压力）
2.3基础托换方法
这种方案是跟据建筑物的地理位置、工程预算、施工条件等综合考虑来进行效益最大化的方案，它的主要特点是将新桩与老桩的荷载转移，利用托换顶升装置控制托换过程中上部结构的变形,同时，在新桩与老桩的结构未固定之前，将上部结构的荷载进行预压，使新桩具有静压桩的特点[2~3]。它的托换结构计算是∑AiEsi=p0×(3.0555.50+ 0.1159.00 + 0.1179.00)=0.58p0。（其中Ai是附加应力系数，p0是基础底面附加压力）
（1）用3根纵梁，6根横梁作为支架横跨的材料使用混凝土结构，跨径参数设置为35m，确认桩基布置是三根桩承力方向大小一致。
（2）桩基托换轴力大，需要使用2个约15000 KN的桩基,墙面不加固措施，会对施工产生很大影响，必须加强工程风险控制。
2.4 两种方案的比较
基础托换方案与传统托换方案比起来设计得更加合理，托换结构是以2排共6根钻孔灌注，直接从底到顶穿过，将托换结构与地道箱体隔离，使其受力均匀，从而保证结构稳定。
3．技术应用效果分析
3.1本工程总预算是2830万元，预计完成时间是2个月。经过进一步优化施组、细化施工工艺流程、合理资源配置，在进行大轴力桩基托换工程施工时时，通过加强试件制作、合理测点布置、强化试验分析、严控边柱沉降，使得该工程项目在达到预期效果的同时缩短了工作时间、节约了工程预算。对大轴力桩基托换工程结构进行有限仿真计算和模型数据研究，确定了桩基的荷载数值和建筑物的物理属性，然后详细记录桩基与建筑物附属性值参数，并绘制出桩基、建筑物属性与不断变化的大梁刚度值之间的关系。最后根据工程内部组织结构发生的各种情况，将托换梁与托换柱的接头柔软度进行对比分析，选出在已有结构框架内最优的组合。
3.2注意事项
（1）明确桩基托换工程的各项参数与合格标准值
（2）为确保桩基托换工程的成功实施，要主动了解施工工序、施工工艺并实行实时监控，并要确保工程信息的透明度，以免出现信息不畅，造成工作上的延误。
（3）托换工程的3个施工阶段：第一阶段是施工前详细调查了解整个施工托换结构；第二个阶段是将原结构上的荷载在保证整体组织架构稳定的前提下向新桩基进行转移；第三个是施工开始后，实现托换梁与托换柱之间的有效稳固链接，基础托换完成的标志是托换框架结构内部承力的稳定性。
（4）进行综合分析，用仿真计算与数据模型对照实际测量出来的系统独特性进行不断完善工程设计、施工工艺和大轴力桩基托换工程结构技术的理论研究。
（5）由于不均匀沉降对上部结构的影响，柱脚发生位移时会产生一定的拉力。因此，在托换过程中必须注意柱脚位移产生的变化，一旦发现应立即采取措施纠偏。 4．结束语：
实践中不可控因素很多，我们能做的就是在前人研究的基础上避免犯错，利用已知的关于桩基托换计算与测量的方法来进行模拟实验，思考与总结，精益求精，完善桩基托换这个系统工程，确保施工时人员、设备和构筑物安全。
参考文献：
[1]贾强,李岩,张鑫.桩梁式托换技术有限元分析[J].山东建筑大学学报,2012,27(5)：143-144
[2]李超.桩式基础托换在地下加层工程中的应用研究[D]. 东南大学：岩土工程, 2008：57-59
[3]黄思勇,罗昊冲,熊刚.复杂主动托换结构方案设计[J].铁道建筑,2010,(5):125-126
[4]程林林.桩基托换中地基不均匀沉降对上部结构影响的分析与试验研究[D].2010.;93-94
作者简介：
代忠权（1975-）男，四川省宣汉县人，高级工程师，本科，机械设计与制造专业，从事工作：施工技术管理。
论文作者:代忠权
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年7月供稿
论文发表时间:2015/11/9
标签：桩基论文; 工程论文; 结构论文; 建筑物论文; 基础论文; 技术论文; 方案论文; 《工程建设标准化》2015年7月供稿论文;