专利名称：导坑式人工挖孔桩对建筑物基础的加固与托换方法及复合支撑桩的制作方法
技术领域：
本发明属于固定建筑物基础建造技术领域，特别是对既有建筑物的基础加固、托换与纠倾技术。
背景技术：
有些既有建筑物在使用过程中，由于地基土不均匀、地基处理不到位、地基中管道或建筑物外围漏水及地下水位上升导致地基土承载力降低或浸水湿陷、地下洞室坍塌、建筑物内外不均匀堆载或地基受偏心荷载作用、建筑物附近开挖基坑、地基基础设计有缺陷或施工质量欠佳等原因，导致既有建筑物地基土发生不均匀变化或整体稳定性降低，从而使建筑物基础发生不均匀沉降或局部开裂变形，影响其安全使用。常用的加固方法有旋喷桩法和压力注浆法、静力压桩法、石灰桩法等。旋喷桩法和压力注浆法用水量较大，易产生附加变形，且对环境污染较大，质量也难以受控；静力压桩法若遇到地基土中夹碎块石或黄土古土壤中的钙质结核层则难以施工；石灰桩法一般在基础外侧，受力不直接，若地基土中含水量大或不能阻断水的来源时，易吸水软化成灰膏，强度降低，起不到加固效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用导坑式人工挖孔桩对既有建筑物基础进行加固与托换的有效方法，同时提出一种适宜本发明方法的复合支撑桩，以克服现有技术中存在的缺陷。
本发明对于只需加固无需顶升纠偏的基础是通过下列步骤来实现上述加固目的(1).在原有建筑物基础旁间隔开挖竖向导坑，在竖向导坑达到预定深度后向建筑物基础内开挖水平导坑，使竖向及水平导坑的底面形成人工挖孔桩的施工工作面；(2).根据建筑物基础的位置及尺寸，在导坑底面确定人工挖孔桩的桩位；(3).在导坑底面进行人工挖孔桩的成孔作业，对成孔中的渣土分级提升到地面；(4).当桩孔挖到预定持力层后，在水平导坑内的桩孔外侧砌筑砖模，并达到合适的高度；(5).采用溜槽向桩孔内灌注混凝土，当混凝土面达到砖模高度后停止灌注；(6)、在已灌注的混凝土达到初凝后，对桩顶与基础底面间的空间采用干硬性细石混凝土塞填密实，并保证其强度不小于设计强度；(7)、对砖模外的导坑，用灰土分层夯实回填，并恢复原地面。
本发明对于需顶升纠偏的基础是通过下列步骤来实现上述托换目的(1).在原有建筑物基础旁间隔开挖竖向导坑，在竖向导坑达到预定深度后向建筑物基础内开挖水平导坑，使竖向及水平导坑的底面形成人工挖孔桩的施工工作面；
(2).根据建筑物基础的位置及尺寸，在导坑底面确定人工挖孔桩的桩位；(3).在导坑底面进行人工挖孔桩的成孔作业，对成孔中的渣土分级提升到地面；(4).当桩孔挖到预定持力层后，在水平导坑内的桩孔外侧砌筑砖模，并达到合适的高度；(5).采用溜槽向桩孔内灌注混凝土，当混凝土面达到砖模高度后停止灌注；(6)、在已灌注的混凝土达到设计龄期后，采用千斤顶及托换钢板、托换钢管进行顶升托换；(7)、纠偏托换完成后，对砖模外的导坑用灰土分层夯实回填至砖模高度，再采用加有膨胀剂的混凝土进行二次灌注，并使导坑内的混凝土面高于原基础底面一定高度；(8)、对已灌注混凝土面以上的导坑再用灰土分层夯实回填，并恢复原地面。
上述两个方法中夯实回填所用灰(石灰)土比例为3∶7或2∶8。
上述加固方法中的复合支撑桩包括混凝土构成的挖孔桩桩体(6)、挖孔桩桩体(6)上部侧面的砖模(5)和挖孔桩桩体(6)上端的干硬性混凝土层(14)构成。
上述托换方法中的复合支撑桩包括混凝土构成的挖孔桩桩体(6)、挖孔桩桩体(6)上部侧面的砖模(5)和挖孔桩桩体(6)上端的加膨胀剂的混凝土层(12)构成；且在加膨胀剂的混凝土层(12)中固定有托换钢管(10)。
本发明的有益效果是本发明所涉及的加固和托换方法能克服上述加固方法的弊病。它利用竖向及水平导坑，辅以照明、通风、支撑及降水措施，在建筑物基础下施工人工挖孔桩，通过对原基础和人工挖孔桩的有效连接，将建筑物荷载通过人工挖孔桩传至地基深部可靠持力层上，以达到对建筑物基础加固与托换的目的，并可根据需要对既有建筑物进行纠偏。该方法能通过挖孔彻底查清地基病害根源，施工过程易于监控，使基础受力直接，传力途径明确，不破坏既有建筑物基础，不会产生附加沉降，施工过程基本不影响正常使用，对环境无污染，施工工艺简单可靠等优点。同时所特别设计的带有砖模的复合支撑桩结构牢固，容易施工。
图1为本发明桩坑平面图。
图2、4、5是沿基础横向剖面图。
图3是沿基础纵向剖面图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作详细说明(图1是平面图，图2、4、5是沿基础横向剖面图，图3是沿基础纵向剖面图)。图中各标号分别为1.原基础(柱、条、筏基等)、2.竖向导坑、3.水平导坑、4.桩孔、5.砖模、6.挖孔桩桩体混凝土、7.托换钢板(下)、8.托换千斤顶、9.托换钢板(上)10.托换钢管、11.第一次回填的灰土、12.加膨胀剂的混凝土、13.第二次回填的灰土、14.干硬性细石混凝土、15.恢复的原地面。
在原建筑物基础1(柱基、条基、筏基等)旁间隔开挖竖向导坑2至基础底面下约1.8～2.0m处，接着向建筑物基础方向开挖水平导坑3至预定位置，使竖向导坑2和水平导坑3的底面形成人工挖孔桩桩孔4的施工工作面，利用原基础1的尺寸在水平导坑3底面确定挖孔桩桩孔4位置，进行人工挖孔桩桩孔4的成孔作业，对成孔中的渣土分级提升到地面，根据地层情况辅以照明、通风、支撑及降水等措施，将桩端置于预定持力层，形成桩孔4，再在桩孔4外侧的水平导坑3内砌筑砖模5，并达到合适的高度，采用溜槽向桩孔4内灌注混凝土6至砖模5顶面，充分振捣混凝土6后并使之初凝，等待下一步顶升纠偏或加固。
对于需顶升纠偏的基础1，在已灌注的混凝土6达到设计龄期后，在基础1与桩体6之间的空间内先放置托换钢板(下)7，然后在桩体6中心两侧放置托换千斤顶8，再在其上放托换钢板(上)9，顶升托换千斤顶8通过托换钢板(上)9将顶升力传至基础1，顶升至预定位置，在托换钢板(下)7和托换钢板(上)9之间的桩体6中心位置放托换钢管10，回落托换千斤顶8并取出，完成顶升纠偏托换。纠偏托换完成后，对砖模5外的竖向导坑2分层夯实回填灰土11至砖模5顶面高度，再采用加有膨胀剂的混凝土12进行二次灌注，并使竖向导坑2内的混凝土12面高于原基础1底面以上20cm。对已灌注的混凝土12顶面以上的导坑再用灰土13分层夯实回填，并恢复原地面15。
对于只需加固无需顶升纠偏的基础1，在已灌注的混凝土6达到初凝后，对基础1与桩体6之间的空间采用干硬性细石混凝土14塞填密实，并保证其强度不小于设计强度。对砖模5外的竖向导坑2用灰土11进行分层夯实回填，并恢复原地面15。
权利要求
1.导坑式人工挖孔桩对建筑物基础的加固方法，其特征是通过下列步骤来实现加固目的(1).在原有建筑物基础旁间隔开挖竖向导坑，在竖向导坑达到预定深度后向建筑物基础内开挖水平导坑，使竖向及水平导坑的底面形成人工挖孔桩的施工工作面；(2).根据建筑物基础的位置及尺寸，在导坑底面确定人工挖孔桩的桩位；(3).在导坑底面进行人工挖孔桩的成孔作业，对成孔中的渣土分级提升到地面；(4).当桩孔挖到预定持力层后，在水平导坑内的桩孔外侧砌筑砖模，并达到合适的高度；(5).采用溜槽向桩孔内灌注混凝土，当混凝土面达到砖模高度后停止灌注；(6)、在已灌注的混凝土达到初凝后，对桩顶与基础底面间的空间采用干硬性细石混凝土塞填密实，并保证其强度不小于设计强度；(7)、对砖模外的导坑，用灰土分层夯实回填，并恢复原地面。
2.导坑式人工挖孔桩对建筑物基础的托换方法，其特征是通过下列步骤来实现托换纠偏目的(1).在原有建筑物基础旁间隔开挖竖向导坑，在竖向导坑达到预定深度后向建筑物基础内开挖水平导坑，使竖向及水平导坑的底面形成人工挖孔桩的施工工作面；(2).根据建筑物基础的位置及尺寸，在导坑底面确定人工挖孔桩的桩位；(3).在导坑底面进行人工挖孔桩的成孔作业，对成孔中的渣土分级提升到地面；(4).当桩孔挖到预定持力层后，在水平导坑内的桩孔外侧砌筑砖模，并达到合适的高度；(5).采用溜槽向桩孔内灌注混凝土，当混凝土面达到砖模高度后停止灌注；(6)、在已灌注的混凝土达到设计龄期后，采用千斤顶及托换钢板、托换钢管进行顶升托换；(7)、纠偏托换完成后，对砖模外的导坑用灰土分层夯实回填至砖模高度，再采用加有膨胀剂的混凝土进行二次灌注，并使导坑内的混凝土面高于原基础底面一定高度；(8)、对已灌注混凝土面以上的导坑再用灰土分层夯实回填，并恢复原地面。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是上述两个方法中夯实回填所用灰土比例为3∶7或2∶8。
4.导坑式人工挖孔桩对建筑物基础的加固方法所采用的复合支撑桩，其特征是它由混凝土构成的挖孔桩桩体(6)、挖孔桩桩体(6)上部侧面的砖模(5)和挖孔桩桩体(6)上端的干硬性混凝土层(14)构成。
5.导坑式人工挖孔桩对建筑物基础的托换方法所采用的复合支撑桩，其特征是包括混凝土构成的挖孔桩桩体(6)、挖孔桩桩体(6)上部侧面的砖模(5)和挖孔桩桩体(6)上端的加膨胀剂的混凝土层(12)构成；且在加膨胀剂的混凝土层(12)中固定有托换钢管(10)。
全文摘要
本发明公开了一种采用导坑式人工挖孔桩对既有建筑物基础进行加固与托换的方法。该方法的主要原理是利用竖向及水平导坑，辅以照明、通风、支撑及降水措施，在建筑物基础下施工人工挖孔桩，并将人工挖孔桩与原基础进行有效连接，从而将建筑物的荷载通过原基础、人工挖孔桩传至地基深部的可靠持力层，以达到对既有建筑物基础加固与托换的目的，并可根据需要对既有建筑物进行纠倾。本方法的主要优点是①传力直接及传力途径明确；②施工全过程可处于监控状态，工程质量有保证；③通过挖孔可彻底查清产生地基病害的根源，并能使桩端置于可靠持力层；④施工过程基本不影响正常使用，对环境无污染。
文档编号E02D37/00GK1888331SQ20061010441
公开日2007年1月3日 申请日期2006年7月28日 优先权日2006年7月28日
发明者谭新平, 徐张建 申请人:谭新平, 徐张建