天津华北地质勘查局 天津市 300170
摘要：基础侧向托换技术是建筑学领域拥有十分悠久历史的地基加固技术，主要通过加层、纠偏等技术手段来对原有建筑物中不合理的地基设计进行纠正。本文在对某既有建筑物进行地基基础加固设计时，针对当地的地理环境和建筑物的应力需求，专门设计了侧向托换技术，从而提升了既有建筑的建筑强度，提高了建筑的质量。
关键词：建筑质量；地基加固施工；托换技术；建筑物改造
前言：现阶段建筑施工当中，针对既有建筑物所开展的地基托换技术一般按照其工程原理可以分为补救性托换技术、预防性托换技术以及维持性托换技术。其中补救性托换技术主要是指建筑物所在地基承载力不足造成了建筑物发生了严重变形，为了保证建筑物的使用，提升建筑物强度所采取的托换技术。而预防性托换技术和维持性托换技术则是指建筑物在未受到地基变化产生影响时所进行的前期托换施工。
一、地基基础侧向托换加固施工工程概况
（一）既有建筑物情况
本案例参与进行的基础托换工程项目建筑物位于我国西北某省份x市bq区内，建筑物为单位厂房，竣工于2007年6月，已有11年楼龄。厂房主要为单层的排架结构，独立基础，地基基础部分埋深为2.5米，建筑面积约为2800平方米。檐高15.7m。建筑物跨度24米，长度103米，为条形基础。室外地坪标高434米，室内地坪标高436米。建筑物所在的建筑场地为高填方地块，填方高度超过8米，建设初期，施工队员选用振动压路机进行夯实静压，灰土回填至4米以下。建筑物于2017年9月出现裂缝，裂缝位置位于西侧墙体和地面之间，裂缝宽度约为1.5米，走向为南北走向。在墙体内部，裂缝呈现出张性剪裂缝的典型形态，排列状态为羽状。同年11月，裂缝逐渐扩大，且呈现出快速延展和剧烈震动的态势，上下方向延伸达0.5米左右。
（二）建筑物所在地地质情况分析
在发现建筑物出现严重裂缝后，笔者所在单位开始对建筑物进行检查，并初步确定托换加固的补救方案。在开展托换施工之前，首先需要对建筑物所在地的地质情况进行全面分析，最终确定施工方法。本案例单位首先委托专业岩土工程勘察单位，对病害岩土展开为期半个月的工程勘察。勘察工程覆盖bq区建设厂房全区，通过勘察报告可以看出，该地块地势呈现北东→南西的倾斜规律，为三级阶地前缘位置。在野外勘探中，场地表层为灰土垫层，下方30米范围内主要为近期工程填土。其后依次为全新世坡、更新世风积黄土以及更新世冲击粉质黏土等，无地下水发现。通过分析可以了解，该地块为湿陷性黄土地，地基湿陷等级达到了三级，且受到严重的雨水冲刷，出现了地基不牢固全面湿陷的现象，影响建筑强度，引发裂缝。
二、地基托换加固施工
（一）规划施工顺序
随着社会经济的迅速发展和社会生产力水平的进一步提升，建筑行业呈现了迅猛的发展趋势，对建筑的地基进行加固处理，有利于提升建筑的安全性，为增强建筑企业的核心竞争力，奠定了良好的基础条件。在建筑地基加固过程中，合理规划施工顺序具有十分重要的现实意义，是提升建筑稳固性和安全性的重要前提。只有在对建筑地基加固的施工顺序进行明确和掌握的基础上，才能够为施工的顺利进行奠定良好基础。在了解到当地地质环境的湿陷特点以及建筑物的裂缝情况后，本案例首先确定了侧向托换的施工方案，作为补救性托换技术，在开展施工之前，需要针对施工现场的具体情况进行使用顺序的设定，保证施工质量和施工安全。根据以往工作经验和基础托换的工作要求，本案例设计了三步施工工序。首先需要进行放线测量，获取地基基础的相关数据，再利用机械进行地面破除，组织施工队员进行导槽的挖掘。随后确定托换桩的放点，并通过人工作业的方式进行挖孔。之后通过底部的孔隙扩张进行混凝土浇筑，保证桩孔的强度。在完成了混凝土浇筑之后，通过砖砌模板进行混凝土膨胀浇筑，使混凝土在凝固的过程中得到扩张。最后，通过回填坑槽恢复混凝土地面，完成施工。
（二）基础桩施工
在既有建筑的基础侧向托换施工技术当中，基础桩的施工方式决定了建筑托换施工是否能够满足建筑强度的要求。本案例在进行既有建筑的基础桩施工时，采用了桩孔导槽协作的施工方式。在完成现场放线之后，首先需要选用切割机，将既有建筑物的混凝土地面进行切割，从而逐一地将地面拆除，并进行坑槽的挖掘。在挖掘时应当注意，坑槽的揭露宽度应当大于基础脚的宽度，再进行导槽的下挖。导槽的下挖深度应当与设计标准当中的地基深度和放桩深度都保持一致。为了能够保证数据控制的相对准确，本案例选用了风镐作为桩孔挖掘工具，导槽宽度设定为1米，深度为基础地面下方1.5米，并利用机械将下方的散土清除干净。开挖方法应当根据实际需要选用直接开挖或者间隔开挖，本案例在进行充分考量后选择间隔开挖，通过实时校验桩孔位置的方式，通过辘轳反复提土，使孔深以及孔径都能够把握在视线以内，便于实时与图纸进行对照。在设计当中，桩径为0.8米，垂直度需要低于0.01，因此在深度施工过程中，为了能够满足设计的需求，需要对相对松散的地层进行一定的支护处理，并采用鼓风机对挖掘底部进行实时通风。
（三）混凝土浇筑施工
在完成桩孔的挖掘之后，需要及时进行混凝土的浇筑，保证桩孔处于高强度高质量的状态。根据施工设计要求，在完成桩孔挖掘之后，需要对砼坍落度进行检查，一般来说，砼坍落度保持在0.2米左右即可以符合要求。在桩孔底部，混凝土的浇筑一般依靠自重和冲击力两个力量的结合，进行自由坍落，保证密实。在基础底下方，还需要利用振捣工具进行额定时间的振捣。对于混凝土灌注桩来说，成桩的质量检测标准对于孔深、坍落度以及砼充盈系数都有固定的要求。在完成混凝土浇筑之后，需要进行灰土回填以及夯实。本案例根据地质环境情况，采用1：4比例的灰土进行回填，并采用夯实机械进行动压和静压。压实系数需要控制在原垫层的基础范围之内，不能高于原垫层范围的95%。地面恢复采用与原混凝土强度相同的混凝土重新铺设，本案例选用的混凝土强度为C20强度，保证符合原建筑的使用要求。
（四）施工进度控制
施工进度的控制是施工过程中提升施工效率，保证施工安全的重要措施。在基础侧向托换施工中，施工进度控制的作用同样十分明显。本案例在进行托换施工进度控制时主要通过以下几个方面把握施工顺序和施工流程。首先，工程处应当在人力、财力、物力等方面给予权力支持，通过委派专门的监察人员连通监理机构共同对施工过程中是否存在偷工减料进行判断，并采用问责和溯源机制，避免工程处在投入方面予以掣肘；其次，在工程施工方面，采用了系统管理方法，通过项目管理和目标管理的划分，使各个工程施工细节与每一个施工工作人员形成配合，工作人员能够明确自身的工作重要性，并按照安全目标、工期目标、质量目标进行自我设计，自我督促，保证工程施工按期完成；第三，在总工程进度的设计控制之下，根据施工难度、施工目的进行分时段的工作表任务编制，使整个工程可以依照施工管理分为若干个阶段，每个阶段由专门的负责人员进行负责管理，按照工期安排劳动员工进场施工，实现均衡连续的作业；第四，在施工现场建立联系会制度，由工程协调部门出任负责任，主要负责工程调度和人员协调组织。在施工过程中一旦出现设计问题、施工问题，联系会需要出面，对相关责任人进行约谈，从而快速解决问题，提升施工效率。
（五）托换加固施工的效果监测
在完成托换加工施工之后，施工部门连同监理机构、业主代表，需要对施工结果进行验收。在现阶段，托换加固施工一般采用定点监测的方式对效果进行综合评价。在厂房施工之后，本案例在厂房的北侧和东侧分别设置了基准观测点，再由基准观测点进行沉降精度的测量。沉降测量是评价加固施工效果的重要指标，一般依照FIC所提出的建筑监测精度要求， 通过对高层观测进行计算，最终确定观测误差和实际建筑物的沉降情况。在计算当中，一般采用可能达到最高精度的公式计算法进行分析，如公式1所示。
公式1：ms=δk/t
在公式当中，δ为就有建筑在沉降过程中允许出现的变形值，t为置信区间之内最大的误差与中间误差之间的比值，一般取常数值t=2，而k则为建筑物的安全系数，根据厂房所处的地质环境和建筑情况，k值取值为0.05。
为了能够满足观测精度的基本要求，本案例选用了某光学镜片企业推出的精密水准仪以及其配套设备铟钢水准尺共同进行测量。并依照国家一级、二级水准测量标准，聘请专业的观测人员，对设备进行校准，在通过不同的观测线路进行全面测算。在测算过程中，不同地质环境下对于建筑物的沉降误差允许范围各有不同。其中，岩石地质的沉降误差为0.1cm，砂土、黏土等一些手压缩的土质地基，沉降误差为0.2cm。而填充土的观测误差则为0.05cm，下陷土的沉降观测误差则为0.1cm，泥岩土的沉降误差为0.25cm。通过沉降误差值以及观测值，可以更加直观地了解到完成加固施工后的基本施工结果和施工状态，从而更加准确的判断施工质量以及加固情况，保证施工结果与施工预期之间能够完美结合。在完成施工后，2017年11月中旬至2017年12月下旬的时间内，共计完成观测三次，下沉总量不足±0.005cm，施工加固效果良好。
结论：综上所述，在现代建筑施工当中，既有建筑出现地基基础问题影响建筑强度时，往往需要采用补救式的侧向托换加固技术，通过一定强度的混凝土浇筑成桩来实现对地基基础的二次加固，从而保障建筑物的使用质量和使用强度。在开展施工中，施工单位应当根据所在地质环境的基本情况进行施工方案的设计，不可盲目照搬以往经验。
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论文作者:王建新
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/15
标签：建筑物论文; 建筑论文; 地基论文; 混凝土论文; 基础论文; 技术论文; 误差论文; 《建筑学研究前沿》2017年第34期论文;