建筑物的托换讲义Word格式文档下载.docx
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案例一
广州地铁三号线大塘-沥滘区间桩基托换工程
1、工程概况
该在里程YDK11+000～YDK10+300内，穿越新基新村、广州耐火材料厂厂房及宿舍（YDK10+680～YDK11+000）和欣晟皮具制品厂厂房。
地面房屋大多为市郊农民房，以4～7层局部8层框架的民宅建筑为多，基础以Φ500~Φ800mm灌注桩为主基本为单柱单桩，个别为天然基础，其中有十六栋建筑物基础侵入隧道或临近隧道，需进行桩基托换或基础加固。
详见附图一
2、地质和水文条件
该区段隧道埋深为16-22米，隧道底部为强、中等风化岩、泥岩、，天然抗压强度fc＝20mpa，边墙为饱和水中细砂，强、中等风化砂、泥沙n=18～87击，拱顶为饱和中、细砂层，厚8～10m，其上为淤泥质土。
根据地层的富水程度及储水介质，本区段地下水有第四系孔隙水及基岩裂隙水两种类型。
第四系孔隙水，含水层为饱水中细砂中等透水性；
基岩裂隙水含水层为强、中等风化岩、泥岩中等透水性。
3、方案比较
3、1施工图设计
对于A273、A274、A276、A277-2、A292、A294六幢房屋采用筏板+桩周注浆托换方案。
筏板结构采用500-700mm厚的钢筋混凝土板,新加的筏板基础与原结构采用包柱或包承台方式连接。
新旧混凝土之间进行界面处理,筏板施工时在侵入隧道桩的桩周预埋注浆管,筏板完成后进行注浆以提高桩周土的摩阻力。
侵入隧道的桩在盾构通过时由盾构磨断。
在盾构掘进时进行跟踪注浆,以减少建筑物的变形。
对于A275、A277、A280、A289、A290、A291、A293-1七幢房屋，采用托换梁-托换桩方案。
托换梁-托换桩结构采用普通钢筋混凝土包柱（或包承台）的大梁和Φ600的钻孔
灌注桩,并采用预顶措施来消除柱沉降引起的对建筑物的影响，。
达到主动托换的目的。
由水平大梁包柱及托换桩构成新的受力体系。
水平大梁采用C35钢筋砼，梁截面b×
h=700×
1400~1200×
2000mm。
利用原建筑物首层作为施工空间,托换新桩采用Φ600钻孔桩,要求桩边到隧道外边线的距离不少于1米。
建筑物采用顶升法既在原承台上施作钢筋砼顶升平台，包裹房屋柱成一整体。
采用200-500吨级的QYD200-500型千斤顶的顶升装置安装在顶升平台于原承台之间，通过预顶使荷载通过千斤顶传递到地面上并全面观测变形稳定后，切断原承台和顶升平台间的房柱。
当盾构通过时，根据监测结果调节千斤顶，以补偿地层的隆陷位移。
盾构通过后，修复被切断的柱子。
对于A267、A270、A271-2三幢建筑物，则采用包柱式承台结合锚杆静压桩进行局部加固。
3、2存在问题
如果实施顶升方案，则作业面与现有室外地坪最深处将达到2700~3200mm。
由于建筑物密集，基坑开挖后无法放坡，地下水较为丰富，土方开挖后将势必会对周边建筑物和基坑本身带来很大的施工困难。
3、3现行方案
根据现场房屋密集；
桩基在隧道范围之内为素砼；
桩周注浆效果不理想等原因，经过多次的方案论证和审查最终决定采取如下方案承台梁加静压桩加固：
筏板加静压桩加固：
筏板加静压桩加袖筏管跟踪注浆加固方案。
详见下表一
序号
房屋编号
加固形式
静压桩数量
需处理的桩数
桩径
（MM）
原桩长（m）
与隧道的关系
1
A267
承台梁加静压桩加固
2
500
21
+1.1
A270
4
3
+1.0
A271-2
5
600
20
+1.60
A273
筏板加静压桩加固
19
9
22
-0.70—0.9
A274
14
7
+0.3-0.4.
6
A276
800
-0.04-02
A277-2
13
8
-0.3
A292
16
0.1
A280
46
0.6-.0.8
10
A294
17
-0.1-0.4
11
A290
28
0.6-0.8
12
A275
筏板加静压桩加盾构通过时袖筏跟踪注浆
25
-1.2-1.3
A277
-1.4-1.7
A289
55
26
-9.1-9.3
15
A291
57
-5.0-5.5
A293-1
31
18
-2.3-2.7
合计
375
建筑物桩基处理方案表（表一）（+代表在隧道上方，-代表在隧道下方）_
4、主要技术措施
本工程采用筏板基础施工时，筏板结构为500~700mm厚的钢筋砼板，混凝土强度为C25，筏板底地基承载力大于80~120Kpa，新加筏板基础与原结构连接，采用包柱方式，钢筋从原承台上穿过，在浇筑筏板砼时将旧砼表面进行凿毛。
筏板与原有房屋需植筋，筏板混凝土强度为C25，采用板式双层配筋。
遇到原建筑物承台或柱时采用植筋方式进行连接。
原桩不切断，在盾构掘进通过时，进行跟踪注浆，以减少建筑物的变形及沉降，保证建筑物的安全。
采用筏板基础时施工时包括：
地基加固、筏板基础施工、静压桩施工，跟踪注浆、施工监测等工序。
具体工艺流程如下：
建筑物调查
建筑物监测取得初始值
放线
土方开挖
砌筑
砖模
植筋
钢筋制安
砼浇注
静压桩施工
房屋恢复
全面监测
盾构掘进时跟踪注浆
5盾构通过该区段时的施工控制技术
右线盾构机在8月3日进入隧道该区段，该区段埋深较浅23～14米，隧道头顶砂层达8～10米，在隧道顶和其影响区域内主要有45栋密集的3～5层民用建筑物，其中虽然对16栋房屋进行了基础加固，但是由于地质条件较差，侵入隧道的建筑物和部分天然基础的房屋对盾构隧道的掘进仍然是很大的挑战。
5、1、工程施工情况及采取的主要措施
该区段因隧道埋深浅，砂层厚，建筑物密集，地下水丰富等特点引起各方的高度重视。
在到达前，承包商已经对盾构机的19把中心和边缘滚刀进行了更换。
但在8月6日当日的建筑物沉降监测数据显示，ZA153-2：
-7.44mm，ZA153-3：
-7.32mm，ZA140-1：
-4.74mm建筑物沉降数据已经接近预警值10mm，通过对现场设备详细的检查发现，盾构机尾刷击穿，绞接出现渗漏。
这些原因造成盾构机同步注浆无法填充衬砌背后的孔隙，因隧道周围土体的自稳性较差从而引起了地面建筑物的沉降。
5、1、1尾刷更换
8月11日首先对盾尾绞接密封进行抢修，在8月13日对盾尾的最后一排尾刷进行全部更换。
8月14日在944环拼装完成后，945掘进1200mm时，开始拆除K块相邻两片管片，露出第一道尾刷空隙，利用空隙先将周边的渣土清理干净，然后逐片割除，先点焊固定，在逐步满焊牢固，（如图）。
再上面管片稳定后，在按照上面的程序进行下面的管片。
管片拆除后两道尾刷塞满情况图
已换装并上好油脂的尾刷及管片重新安装图
通过此次大修，从设备的本身解决了盾构机漏浆，同步注浆效果差等问题。
8月17日右线盾构机恢复掘进。
5、1、2现场沉降情况及相应措施
8月21日盾构机在掘进1531环时，建筑物当日沉降的数据再次显示A273-1：
3.55mm，A273-4：
6.56mm，A275-1：
5.84mm，A275-2：
3.56mm，同时累计沉降达到A140-1：
37.87，ZA140-4：
37.5mm，A269-1：
32.9mm，A269-4：
27.12mm，已经超过规范允许沉降值，在A259房屋及A262地面出现了不同程度的裂缝如图。
A259房屋三层露台地面出现的裂缝
A262外墙与围墙同铺瓷砖面接口处出现裂缝
通过认真的总结和分析法发现盾构机掘进参数的控制不合理，盾构机的姿态控制，泡沫管的畅通，进土量与出土量的平衡控制等因素都是造成建筑物沉降的原因。
尤其通过对现场盾构机实际操作数据的调查发现在该段掘进时，土仓压力在掘进和非掘进状态下，压力变化较大。
如在2004年8月24日在掘进947环时1＃土仓压力在掘进时为1.9-2.1bar,在停机时土仓压力为0.4-0.6bar,压力瞬间起伏为1.7bar。
由于土仓压力的波动对土层的扰动较大，因该段地层处于自稳性较差的地段，地层的扰动通过土体的应力重新分布及固结后，使作用于该地层的建筑物及地面出现不同的沉降，沉降超过其承载能力后，出现裂缝。
现场通过采取以下措施，严格控制建筑物的沉降，取了良好的效果在9月13日早1：
30顺利到达预计停机位。
1、全部采用土压平衡模式进行掘进，保证土仓压力的平衡在1.2bar,左右，在推进过程和停机过程中保持土压的基本平衡，不要出现过大的波动。
2、保证同步注浆量在6m3以上，注浆压力保证1.5～2.5bar;
严格控制注浆管的畅通，发现堵管时应及时安排疏通；
同时在浆液泵入浆液槽之前严格检查浆液的质量，对不合格的浆液，不予使用。
3、保证同步注浆速度与推进速度要保持统一性，每推进100mm同步注浆泵要注入40～45次。
严格控制出土量，现场要做到进土量与出土量保持平衡。
4、保证刀盘前方的泡沫管与膨润土管的畅通，在掘进过程中保证泡沫及膨润土的注入量。
在加注泡沫的过程中，要注意控制气压，尽量避免过高压力引起的土压波动，并且必须注意控制
5、在推进过程中应保持盾构机的姿态平稳，严禁姿态的起伏过大引起刀盘周边土体的沉降。
6、加大地面的监测力度，在建筑物当日沉降的数据超过2mm以上时，测量频率就要加倍，而且测量数据要及时反馈到掘进班组，以迅速调整盾构机参数以达到指导施工的目的。
7、严格控制盾构机在推进过程中千斤顶A区、C区的油缸油压差值要保持统一、稳定、不要出现过大的波动姿态。
蛇行超挖。
5、1、3桩基侵入隧道建筑物的沉降
该段区域共有5栋桩基侵入隧道房屋A275、A277、ZA181、A289、A291。
其中A289房屋全断面有8根桩侵入隧道9.588米。
盾构通过时盾尾脱出后A275、A277、ZA181、A290房屋的当日沉降量均没超过10MM，只是ZA181当日沉降量达到了17MM，在随后2天内逐步稳定，目前累积沉降最大达到36MM。
五、经验总结
过后300m险区，承包商有效控制了建筑物的沉降，成功穿越桩基侵入隧道房屋，没有造成房屋和地面坍塌，相对安全地到达停机位，其成功经验主要有以下几个方面
1）思想上重视，在盾构到达之前各方多次讨论桩基托换方案，根据该地区房屋密集的特点，制定了筏板加静压桩的方案，既保证了桩基托换时的施工安全，又为盾构通过创造了有利条件。
2）技术上措施得力，作为该区段的重点和难点，项目部针对该区段的地质情况和可能出现的险情作出了更换尾刷，修理铰接密封等一系列针对性措施，并对作业层进行了详细的技术交底。
3）科学监测，用数据指导盾构施工。
当建筑物日沉降量超过2MM时，加密监测频率，及时根据监测数据调整盾构施工参数。
4）保证同步注浆量，确保刀盘前方的泡沫管通畅，严格控制出土量，作到真正的土压平衡。
1.5）注意对盾构机姿态和千斤顶行程差的控制，尽可能避免蛇形超挖引起刀盘周围的土体沉降。
案例二广州地铁一号线长寿路——陈家祠区间托换工程
1.基本情况
被托换的五栋楼房为6～9层，共涉及108条桩。
线路与被托换楼房关系如图4—82所示。
楼房的结构如表4—10所示。
被托换的五栋楼房如图4—83至图4—87所示。
表4—10楼房结构情况表
楼房编号
D-P3-2
D-P3-3
D-P3-4
D-P3-5
BH-1
楼房层数
6～9
建筑特设度/m
31.65
30.40
26.80
18.90
29.50
结构类型
钢筋混凝土框架
砖混结构
基础类型
Ф480灌注桩
Ф600灌注桩
Ф460灌注桩
预制方桩
基础桩长/m
14～18
20～22
15～18
17.7
首层层高/m
3.8
3.2
3.0
4.5
楼房重量/t
6600
6200
1600
2750
6500
图4—82线路与被托换楼房关系图
图4—83D-P3-2号楼
（广州鲁班公司项目部摄）
图4—84D-P3-3号楼
图4—85D-P3-4号楼
图4—86D-P3-5号楼
图4—87BH-1号楼
2.技术方案
该方案采用了由设置于桩承台附近的钢筋混凝土梁式转换层和设置于盾构隧道外侧的钻孔灌注桩组成的托换结构体，根据具体情况，用托换大梁包承台直接托柱，或在原承台之间设置托换大梁，在大梁之间通过柱位设置托换小梁来托换。
待托换结构混凝土达到设计强度后，再在原承台底断开原桩或在托换小梁底断开原柱，使上部建筑物荷载转移到新的永久性的托换结构上。
为了控制托换后产生的变形，部分楼房采用了预应力混凝土梁式转换层，如图4—88至图4—90所示。
图4—88D-P3-2号楼托换梁钢筋
图4—89D-P3-3号楼托换梁预应力钢筋
图4—90D-P3-5号楼托换梁钢筋
3.托换的质量效果
各栋楼房在基础分离前后及盾构通过前后的监测结果如表4—11所示。
表4—11各栋楼房柱位及（或承重墙）的最大沉降量mm
时间
D-P3-6
基础分离前
0.9
1.0
0.2
0.7
基础分离后
1.8
2.4
2.3
1.4
断桩其间
盾构通过前
5.3
2.5
3.9
3.3
4.8
盾构通过后
6.3
4.1
4.6
5.5
6.2
盾构通过半年后
7.3
4.7
6.4
案例三
广州市轨道交通五号线【杨箕站～珠江新城站盾构区间】土建工程
175#建筑物桩基托换施工方案
一、工程概况
广州地铁五号线杨箕站－五羊邨站－珠江新城站区间盾构法施工自珠江新城站西端始发后，采用“先隧后站”工艺通过五羊邨站，区间线路止于中山一路杨箕村。
区间隧道在线路左线里程为ZDK14+790.0～ZDK14+850.0、线路右线里程为YDK14+810.0～YDK14+870.0间下穿五羊邨过街楼。
五羊邨过街楼跨寺右新马路修建，整体为四层框架结构。
地面一层现状为寺右新马路行车道；
五羊邨过街楼下方有构筑物五羊邨绿岛加压站，由于五羊邨过街楼部分桩基侵入区间隧道开挖面，故要进行桩基托换；
考虑到对地面交通和对五羊邨绿岛加压站的影响，本次托换采用地下暗挖隧洞主动托换。
桩基托换临时施工竖井设置于五羊邨绿岛加压站西侧约13m处的绿化带内；
采用1条托换主洞和6条托换支洞，对五羊邨过街楼6#、17#、25#、26#、31#、39#桩基进行桩基托换作业。
二、总体施工布署
1、施工条件
场地条件：
由于此处位于城市中心区，交通密集，人口集中，疏解困难，且地下有供水加压站，故侵入隧道限界范围内的桩基不具备地面托换的条件，需施工竖井做通道进入桩基位置处进行地下托换。
地面工作场地虽狭小，可利用寺右新马路绿化带作为施工场地，面积1307平方米，经合理布置基本能满足施工需要。
图1：
施工场地平面布置图（见附页）
地质条件：
本区间沿线大地构造上属于天河向斜的南翼，岩层东西走向并向东尖灭，是直接影响本区间的构造。
下伏基岩为白垩系的两组地层：
白垩系上统大塱山组三元里段（K2d1）的砾岩、含砾砂岩、粉砂质及泥质粉砂岩，白垩系上统三水组西濠段（K2S2b）的泥质粉砂岩、粉砂质泥岩夹含砾粗砂岩和砂岩。
本区间未发现有断裂通过，亦没有发现风化深槽。
1．1地层特性
工程沿线穿越的地层总体上为二元类型，即上部为新生界冲～洪积和风化残积地层，下部为白垩系陆相沉积的以红色为主的泥岩、粉砂岩、含砾砂岩和砾岩等组成的基岩层。
区内地层从新到老大致可分为9个大层，地层性状描述见表《地层特性表》，各地层物理参数见表《地层物理参数表》。
地层特性表
地层编号
时代成因
地层类别
地层厚度
地层性状描述
<
1>
Q4ml
人工填土
平均
2.58m
全部为杂填土，厚度变化较大，呈黄褐、灰黄等色，结构松散~稍压实，由碎石、砼块、砖块、砂土、粘性土组成，硬质物含量较高。
2-1A>
Q4mc
淤泥层
2.40m
深灰~灰黑色，呈饱和，流塑状态，以粘粒为主组成，局部含少量粉砂，为海陆交互相沉积成因。
本层强度低，压缩性高。
2-1B>
淤泥质土
深灰~灰黑色，呈饱和，流塑状态，以粘粒为主组成，含少量粉砂或薄层粉砂，为海陆交互相沉积成因。
2-2>
淤泥质砂
1.60m
深灰~灰黑色，呈饱和，流塑状态，以粘粒为主组成，含较多粉砂或夹薄层粉砂，含腐植物，以透镜体状分布，为海陆交互相沉积成因。
3-1>
Q4+3al+pl
粉细砂
2.80m
灰白、灰黄等色，饱和，呈松散~稍密状，局部中密状，主要为粉细砂，局部含中砂较多，含少量粘粒，局部含较多粘粒。
多呈尖灭状或透镜体分布。
3-2>
中粗砂层
3.950m
灰白、灰黄色，呈饱和，松散~稍密状，局部中密状，主要为中粗砂，含少量粘粒，局部含粉细砂。
4-1>
Q3al+pl
冲洪积
粘性土
2.65m
灰黄、灰白、黄红等色，以冲洪积作用而形成的粉质粘土和粘土为主，局部为粉土或含粉细砂，呈可塑状态（局部硬塑～坚硬状）。
本层强度较低，压缩性中偏高。
4-2>
Q3al
2.35m
深灰~灰黑色，饱和，呈流塑状态，以粘粒为主，含少量腐植质及粉细砂。
河湖相沉积成因，强度低压缩性高。
5-1>
Qel
可塑
粉质粘土
4.68m
紫红、褐红或棕红色，由红色陆相沉积岩（泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、粉砂岩等）风化残积形成，以粘粒为主，呈湿，可塑状。
本层强度中等，压缩性中等偏高。
5-2>
硬塑
4.43m
暗紫红色、褐红色，主要由粉质粘土组成，局部为粘土，含少量风化残留岩石碎屑，呈湿，硬塑～坚硬状态。
本层强度较高，压缩性较低。
6>
K
岩石
全风化带
5.75m
由紫红、红褐、棕色的泥质粉砂岩、粉砂质泥岩等组成，原岩已风化成土状，岩石组织结构已基本破坏，但尚可辩认，局部夹强风化岩块，岩芯呈密实土状或坚硬状，可挖性方面属于土层。
7>
强风化带
5.10m
主要由紫红色、棕红色的泥质粉砂岩、粉砂质泥岩等组成，泥质和粉砂质结构为主，泥、钙质胶结，岩石组织结构已大部分破坏，但尚可清晰辩认，矿物成分已显著变化，岩石风化裂隙发育，岩芯呈半岩半土状、碎块状或片状。
8>
中风化带
8.30m
主要由红褐色泥质粉砂岩和砾岩组成，粉粒结构为主，泥、钙质胶结，中厚层状构造，岩石组织结构部分破坏，矿物成份发生变化，风化裂隙较发育，岩芯呈短柱状或柱状，岩质稍硬。
本层强度较高，压缩性低。
9>
微风化带
主要由红褐色泥质粉砂岩，局部为砾岩组成，粉粒结构为主，泥、钙质胶结，中厚层状构造，岩石组织结构及矿物成份基本未变，有少量风化裂隙，岩芯呈柱
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