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中国工程建设协会标准
建(构)筑物托换技术规程
Technical specification for underpinning for buildings and structures
CECS 295:2011
中国工程建设标准化协会公告
第80号
关于发布《建(构)筑物托换技术规程》的公告
中国工程建设标准化协会
二〇一一年五月二十日
前言
根据中国工程建设标准化协会《关于印发<2009年工程建设协会标准制订、修订计划(第一批)>的通知》(建标协字[2009]55号)的要求,制定本规程。
本规程共分7章和3个附录,主要内容包括:总则、术语、基本规定、桥梁托换技术、城市隧道穿越托换技术、建筑物托换技术、托换工程监测等。
根据原国家计委[1986]1649号文《关于请中国工程建设标准化委员会负责组织推荐性工程建设标准试点工作的通知》的要求,推荐给工程建设、设计、施工、质量检测等单位及工程技术人员采用。
本规程由中国工程建设标准化协会地基基础专业委员会(CECS/TC27)归口管理,并由北京交通大学负责解释(地址:北京市西直门外北京交通大学隧道与岩土工程研究所,邮政编码:100044)。在使用中,如发现需要修改和补充之处,请将意见和资料径寄解释单位。
主编单位:广东金辉华集团有限公司 北京交通大学
参编单位:广州市胜特建筑科技开发有限公司 上海天演建筑物移位工程有限公司 山东建筑大学 中冶集团建筑研究总院 中铁西北科学研究院有限公司 辽宁省建设科学研究院 五邑大学 北京城建设计研究总院有限责任公司 同济大学 黑龙江省四维岩土工程有限责任公司 美国物理声学公司北京代表处 北京中建建筑科学研究院有限公司
主要起草人:唐业清 崔江余 李甫(以下按姓氏笔画排序)王桢 卢文权 叶观宝 李安起 吴如军 何新东 杨桂芹 周利 张鑫 景建国 董卫平 蓝戊己 楼永林 费慧慧
主要审查人:刘金砺 贺长俊 周锡全 钟亮 朱金铨 苗启松 惠云玲 王存贵 钟铁毅 李今保
1 总则
1.0.1 为在桥梁、城市隧道、建筑物等托换工程的设计、施工、质量控制、监测与验收中,贯彻执行国家的技术经济政策,做到安全可靠、经济适用、技术先进、确保质量、保护环境,制定本规程。
1.0.2 本规程适用于桥梁、城市隧道、建筑物等托换工程的设计、施工、质量控制、监测与验收。
1.0.3 桥梁、城市隧道、建筑物等托换工程,应因地制宜、就地取材、节约资源,做到精心设计、精心施工。
1.0.4 桥梁、城市隧道、建筑物等托换工程的设计、施工、质量控制、监测与验收,除执行本规程外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术语
2.1.1 托换技术 underpinning technology
通过加固或增设构件等措施改变原结构传力途径或增强原结构承载力的改造加固技术。
2.1.2 托换体系 underpinning system
在托换工程中采用新增构件包括梁、板、柱和桩等与原受力构件共同组成的结构体系。
2.1.3 主动托换 active underpinning
在原基础和结构托换之前,通过千斤顶对新增基础和构件预加荷载,消除托换体系的部分变形,分级分步实施荷载转移,使托换后桩和结构的变形控制在较小的范围内。
2.1.4 被动托换 passive underpinning
在原基础和结构托换之前,对新增基础和构件的托换体系不预加荷载,当原基础拆除后,通过被托换构件微小变形使新增基础和构件的托换体系发挥作用,达到托换目的。
2.1.5 基础托换 foundation underpinning
对既有建(构)筑物基础进行加固或重新设置基础所采取的托换技术措施。
2.1.6 桩式托换 type of pile underpinning
通过采用桩基础,对原有基础进行托换的技术。
2.1.7 桩梁式托换 type of pile and beam underpinning
通过采用桩和梁组合,对原有基础进行托换的技术。
2.1.8 桩筏式托换 type of pile and raft underpinning
通过采用桩和筏板基础,对原有基础进行托换的技术。
2.1.9 桩箱式托换 type of pile and box underpinning
通过采用桩和箱基础,对原有基础进行托换的技术。
2.1.10 抽墙法 pumping wall method
通过增加托换梁、托换桁架、墙梁及端柱等托换结构拆除承重墙体的托换方法。
2.1.11 抽柱法 pumping column method
通过增加托换梁、托换桁架及端柱等托换结构拆除承重柱的托换方法。
2.1.12 抽梁法 pumping beam method
通过加固周围梁、柱拆除梁、板的托换方法。
2.1.13 浸蚀 etching
建筑物地基基础、墙、柱等遭遇洪水、化工污水、油污或盐碱水浸泡腐蚀,导致强度降低。
2.1.14 声发射动态监测 dynamic process monitoring of acoustic emission
利用结构裂纹扩展或断裂导致材料内部瞬态塑性变形产生声发射的原理对裂纹的活动与发展状况进行实时监测的过程。
3 基本规定
3.0.1 建(构)筑物托换包括因增高、改扩建、移位,地下隧道穿越、桥梁等施工,地基过量沉陷及各种灾损处理等所采用的技术措施。
3.0.2 建(构)筑物托换设计前,应进行现场调查、收集相关资料,并对原有地基补充勘察,对结构进行必要的检测。
3.0.3 建(构)筑物托换工程的设计、施工、监理与监测,应由具有相应资质的单位承担。
3.0.4 建(构)筑物托换工程设计应以既有建(构)筑物的鉴定结论为依据,充分利用既有建(构)筑物的承载力,并应制定既有结构应变超前和托换结构应力滞后的消减措施。
3.0.5 临时托换结构设计时,荷载取值应根据施工期间的实际荷载确定。
3.0.6 建(构)筑物的托换工程设计,应按相关国家现行有关标准,满足建(构)筑物整体性和抗震性能的要求。
3.0.7 建(构)筑物托换工程的设计和施工方案应根据上部结构、基础和地基的共同作用,并应经技术经济分析比较确定。必要时应进行专门的论证。
3.0.8 建(构)筑物托换前,应查明施工场地的架空电缆、地下天然洞穴、防空洞、管道、电缆沟和化粪池等。
3.0.9 建(构)筑物托换工程采用的主要材料、成品、半成品、配件、器具和设备应进行现场验收。凡与安全有关产品,应按相关标准进行复验。
3.0.10 托换工程的验收分为分部分项工程验收和工程整体验收。验收应符合国家现行有关标准的规定。
3.0.11 建(构)筑物托换施工各工序应按技术标准进行质量控制,每道工序完成后应进行检查。
3.0.12 托换工程施工全过程,应按国家现行有关标准和设计要求进行施工监测。必要时,应进行第三方监测。
3.0.13 托换工程采用移位技术时的设备,可由液压泵站(动力源)、千斤顶(执行机构)、支撑和连接部件、液压控制和移位监测系统等组成。千斤顶应结合工程情况,按附录A合理选用。
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4 桥梁托换技术
4.1 一般规定
4.1.1 桥梁托换技术根据桥型,可分为梁桥托换、拱桥托换和悬吊桥托换。
4.1.2 桥梁托换前,应对桥梁进行检测鉴定,并对其使用功能、桥梁形式、荷载等级、地基基础、上部和下部结构状况等进行调查分析,作为编制托换方案的依据。
4.1.3 托换设计应根据工程条件、托换目的、技术标准等要求选择桥梁托换方案。选用的托换方案应具有可靠性、实用性和经济性。
4.1.4 桥梁托换时,应对托换体系的承载力要求、整体稳定性进行验算,并应满足本规程及国家现行有关标准的规定。
4.2 桥梁托换设计
4.2.1 桥梁托换设计应遵循下列原则:
1 根据地质勘察报告、桥梁检测报告、水文资料、使用要求及国家现行有关标准进行设计。
2 托换设计可分为永久性托换设计和临时性托换设计,荷载选取时,前者采用设计值,后者采用标准值。
3 托换工程导致永久荷载变化时,应对主要受力构件、地基与基础进行验算。
4 原结构不能满足使用要求时,托换设计应与加固设计同时进行。
4.2.2 临时性托换节点设计时,对于桩、柱上传递竖向荷载的抱柱粱结构,当不植筋时,其新旧混凝土结合面竖向承载力可按式(4.2.2)式估算,同时应满足构造要求。
γP≤0.16ƒcAc (4.2.2)
式中:γ——综合系数,取值1.0~1.3;
P——新旧混凝土结合面竖向承载力(kN);
ƒc——梁、柱混凝土抗压强度设计值(kPa),可取较低值;
Ac——新旧混凝土交接面的有效面积(m²)。
4.2.3 永久性托换节点设计时,对于桩、柱传递竖向荷载的抱柱梁结构,当有植筋时,其新旧混凝土结合面竖向承载力可按下列公式计算:
γP≤0.16ƒcAc+0.56ƒsAs (4.2.3-1)
ƒsAs≤0.07ƒcAc (4.2.3-2)
式中:ƒs——结合面配置的植筋抗拉强度设计值;
As——结合面上同一截面植筋总截面面积。
4.2.4 在应用公式(4.2.2)和公式(4.2.3-1)、(4.2.3-2)时,应满足以下使用条件:
1 对新旧混凝土结合面处,原构件的表面应凿成凹凸差不小于6mm的粗糙面。
2 抱柱梁的高宽比应符合混凝土梁的构造要求。
3 被抱柱梁包围的原结构,其平面径向尺寸宜小于1.5m。若超过1.5m时,应进行特殊设计。
4.2.5 托换设计应对全桥进行整体承载力及特殊构件的强度和稳定性验算,地基承载力和地基变形应满足桥梁托换后整体结构的使用要求。新增桥墩的变形不应超过原桥墩的最终沉降量并应满足现行行业标准《公路桥梁加固设计规范》JTG/T J22、《铁路桥涵设计基本规范》TB 10002.1和《建筑物移位纠倾增层改造技术规范》CECS 225等的要求。
4.2.6 桥梁托换设计中的地基承载力特征值、压缩模量等参数可通过检测鉴定确定,或根据原桥梁设计采用的地基承载力特征值进行调整,调整系数可按《既有建筑地基基础加固技术规范》JGJ 123或《建筑物移位纠倾增层改造技术规范》CECS 225中的有关规定确定。
4.2.7 桩基托换设计应根据托换工程基底附加应力分布情况合理布置托换桩点,桩位宜采用对称方式布桩,减少偏心。当无法对称布桩时,可采用加深基础法、加长桩基法等进行基础托换。
4.2.8 托换采用的支架、支撑等构件应根据不同工况,验算其强度、刚度及稳定性。
4.2.9 基础托换可采用增大基础底面积、增加基桩、增设支撑梁等方法进行。
4.2.10 增大基础托换应按两阶段受力设计,基底面积应根据地基承载力验算确定。增大基础时,应将原基础存在的缺陷清理至密实部位,将结合面凿毛,按设计要求植筋,并与新增的钢筋骨架连成整体。
4.2.11 增补桩基托换应按两阶段受力设计,考虑新旧桩基支撑条件和桩径差异等方面的因素设计。增补桩基数量及群桩基础沉降量计算应根据现行国家有关标准的规定进行。
4.2.12 增补桩基托换时,应考虑新增桩的类型和布置等对既有基础的影响。
4.2.13 用支撑梁扩大承台时,钢筋混凝土支撑梁顶面高程不宜高于原承台顶面高程。应增加承台厚度或在重力式承台两侧加设钢筋混凝土侧墙。承台增大截面施工应符合下列规定:
1 应先处理原承台存在的缺陷。
2 混凝土表面凿毛处理后,应冲洗干净,灌注混凝土前应保持湿润清洁。
3 对原有钢筋应进行除锈处理,并应逐根分区分层进行焊接。
4.2.14 拱桥托换设计时,应计算拱脚水平推力对结构的影响,拱桥吊杆更换后的抗拉安全系数不应小于2.5。
4.2.15 拱桥、悬吊桥设计计算应考虑结构损伤、材料劣化、新旧材料的结合性能及材料性能差异因素的影响。结构材料、几何尺寸等参数应通过实测确定。
4.2.16 拱桥增大主拱截面时,新增混凝土与原混凝土或砌体结合面的抗剪能力应满足要求,应计入新增混凝土收缩变形引起的结构内力重分布。
4.3 梁桥托换施工
4.3.1 当有下列情况时,可采用切断式托换:
1 当梁体需要降低;
2 梁体顶升量较大;
3 梁体需要整体移位;
4 下部结构需要更换改造。
4.3.2 切断式托换可采用上抱柱梁与下抱柱梁式[图4.3.2(a)]、下抱柱梁与盖梁式[图4.3.2(b)]、承台与盖梁式[图4.3.2(c)]、抱柱梁与承台式[图4.3.2(d)]等方法施工。
图4.3.2 切断式托换类型
4.3.3 当有下列情况时,可采用非切断式托换:
1 梁体顶升量较小;
2 需更换支座;
3 梁体纵横向坡度需调整;
4 沉降量需控制与调整。
4.3.4 非切断式托换可采用直接顶升式[图4.3.4(a)]、牛腿式[图4.3.4(b)]与分配梁式[图4.3.4(c)]等方法施工。
图4.3.4 非切断式托换类型
4.3.5 切断式施工可包括顶升基础处理、抱柱梁制作、支撑系统设置、施力系统设置、监测系统设置、切断、顶升或降低、结构连接和临时结构拆除等工序。
4.3.6 非切断式施工可包括顶升基础处理、支撑系统设置、施力系统设置、监测系统设置、顶升、结构连接和临时结构拆除等工序。
4.3.7 切断式托换结构选用应符合下列要求:
1 无承台、无盖梁结构可采用上、下抱柱梁式。
2 无承台、有盖梁结构可采用盖梁-抱柱梁式。
3 有承台、有盖梁结构可采用盖梁-承台式。
4 有承台、无盖梁结构可采用抱柱梁-承台式。
5 当墩柱较高时,宜采用上下抱柱梁式、盖梁-抱柱梁式、抱柱梁-承台式。
4.3.8 桩基切断托换结构,应符合下列规定:
1 当桩、柱间无承台构造或仅有系梁时,必须采用上、下抱柱梁式。
2 当桩、柱间有承台构造且经验算可以作为传力构件时,可将承台作为盖梁,采用盖梁-抱柱梁式。
4.3.9 切断托换时,墩柱(桩)的切断位置按下列两个原则确定:
1 墩柱的受力要求;
2 墩柱构造要求和施工作业条件要求。
4.3.10 切断部位的构造应满足下列要求:
1 盖梁底部及承台顶部应采用钢筋混凝土或钢结构,形成适宜承载力的水平支撑面。
2 切断部位应根据墩台构造、施工作业等因素确定,一般应避开弯矩最大处。
3 墩台切断后,应设置纵横向限位装置。切断面上、下部位产生相对位移不大于10mm。
4.3.11 非切断式托换,其构造应满足下列要求:
1 直接顶升式托换应在墩台帽上用千斤顶同步顶升主梁、置换支座或加高垫石。
2 牛腿式托换应在墩台侧面安装钢制牛腿或钢筋混凝土牛腿,在牛腿上置放千斤顶,同步顶升主梁、置换支座或加高垫石。
3 分配梁式托换应将墩台侧地面临时处理作为支撑面基础,在支撑面上置放千斤顶,千斤顶上置放横向分配梁,同步顶升横向分配梁、置换支座或加高垫石。
4 非切断式托换必须采用可靠措施保证千斤顶同步施力、同步顶升。
4.3.12 对于连续梁桥的托换,宜将两个伸缩缝间的n(n≥1)跨同步顶升。当无法实现n跨同步顶升而只能实现m(1≤m≤n)跨同步顶升时,顶升量必须小于该顶升点的允许挠度值。
4.3.13 对于不中断行车进行托换时,同步顶升的m(1≤m≤n)跨应设置从零到最大顶升量的递增递减曲线,减少行车对支撑系统的冲击。
4.3.14 对于连续梁桥和超静定异形板实施多跨多点同步托换时,其顶升量计算应综合考虑各点的设计高程、竣工高程、当前高程和托换后的高程,对各点不均匀沉降量的数值进行调整。
4.4 拱桥托换
4.4.1 拱桥杆件托换时,应分析该杆件的受力状态,并采取必要措施,确保托换前后其内力不变。
4.4.2 拱桥需移位托换时,应采取措施平衡拱脚水平推力。
4.4.3 拱桥托换前应对拱圈及拱脚裂缝、钢管混凝土脱空和基础不均匀沉降等进行处理。
4.4.4 当拱桥托换需拆除拱上建筑时应符合下列规定:
1 拱上建筑拆除应严格按设计卸载程序进行,并遵循对称、均衡原则。
2 对跨径较大的拱桥,应做专门的卸载程序设计与相应的结构验算。
3 应监测1/4跨、拱顶及其他控制截面的挠度和拱圈横向位移和结构开裂情况。
4 多孔拱桥上建筑不能同时对称拆除时,应监测相邻跨拱圈和墩台的变位。
4.5 质量控制
4.5.1 采用直接顶升式托换时,一个施工期周期内的地基沉降量不应大于20mm。
4.5.2 托换结构在整个施工期间的不均匀沉降量不应大于原桥的沉降设计值,并不大于25mm。
4.5.3 桥面构造在施工过程中的同步顶升误差应控制在±5mm之内。
4.5.4 托换施工完成后,桥梁的平面位置偏差应控制在±lOmm之内。
4.5.5 托换施工过程中应加强巡视,如出现下列情况之一时,应立即停止施工,并采取有效的补救措施。
1 梁桥铰缝出现裂损;
2 连续梁受拉区出现新的裂缝;
3 支座安装不实;
4 吊杆、系杆及拉索防护层破损。
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5 城市隧道穿越托换技术
5.1 一般规定
5.1.1 城市隧道穿越托换技术可分为穿越区托换和影响区托换。
5.1.2 城市隧道穿越托换工程设计、施工前应确定施工影响区的范围,并宜对影响区范围内既有建(构)筑物进行安全风险评估。
5.1.3 应根据城市隧道工程安全风险评估结果进行托换工程设计、施工和质量控制。
5.1.4 托换工程施工安全控制标准应满足原城市隧道风险评估和相关专项设计提出的要求。
5.1.5 当城市隧道工程的施工对既有建筑物产生影响时,应查明既有建筑物的基础型式、结构状态、建成年代和使用情况等,根据城市隧道工程施工的具体情况确定影响程度,并提出相应的预防措施。
5.1.6 托换工程施工应进行施工方监测和第三方监测,第三方监测单位应具有相应资质。
5.1.7 托换结构可采用桩梁式、桩筏式及桩箱式等,竖向传力结构除采用单桩或多桩形式外,可根据场地条件选用桩排式、连墙式、墩柱式、大型井柱或沉井等形式。
5.1.8 当托换工程施工监测数据大于监控控制值或工后降低了原设计的标准,或建设方提出要求时,应进行工后评估。
5.2 托换工程前的准备工作
5.2.1 城市隧道托换工程前应准备下列工作:
1 城市隧道工程的自身风险及其环境风险评估,可按附录B表B-1、表B-2确定。
2 城市隧道工程与既有建(构)物相对位置、施工影响范围和程度等的评估。影响程度分级和范围可按附录B表B-3确定。
3 既有建(构)物重要性的评估,可按附录B表B-4确定。
4 城市隧道工程施工方法的特点及其对环境的影响评估。
5 工程地质和水文地质对工程和环境的影响评估。
6 城市隧道工程的风险评估及相关专项设计给定的安全控制指标的确定。
5.2.2 城市隧道施工引起地面沉降的范围和影响程度可按附录B表B-3确定。对盾构隧道施工引起地面沉降的影响范围ω(图5.2.2),也可按下列公式估算,并结合附录B表B-3确定的结果取大值。
5.2.2 盾构隧道施工引起的地面沉降影响范围
ω=2.5i (5.2.2-1)
式中:R——盾构隧道外半径(m);
z——隧道中心埋深(m);
n——土体系数,取0.8~1.0;
——隧道埋深范围内土体内摩擦角加权平均值(°);
i——沉降槽宽度系数(可取隧道中心至沉降曲线反弯点的距离)(m)。
5.2.3 托换工程施工前应核查原城市隧道风险评估的调查与结构检测结果,并根据需要做必要的补充调查与结构检测。
5.3 穿越区建筑物托换
5.3.1 托换设计前应具备下列资料:
1 托换工程所在区域的工程地质和水文地质资料。
2 托换工程前的风险识别(城市隧道施工影响程度范围、风险等级)和安全评估结论。
3 城市隧道工程设计、风险专项设计的技术要求。
4 托换工程前安全评估、专项设计提出的安全控制标准。
5.3.2 托换设计应符合下列规定:
1 托换方案应根据结构类型、荷载情况、基础形式、施工空间大小和地质条件等因素确定。
2 托换桩为摩擦桩时必须采用主动托换方式。
3 经计算评估被托换建筑物变形大于规定变形控制值时,应采用主动托换方式。
4 当隧道施工引起托换桩的下沉时,应采用主动托换的方式。
5 经计算评估被托换建筑物变形满足规定变形控制值时,可采用被动托换方式。
6 对一级既有建筑物、风险等级为特级和一级的托换工程,应采用主动托换的方式。
5.3.3 城市隧道穿越建筑物的平面布置方式可分为沿建筑物侧向边缘穿越、沿建筑物纵向轴线中间穿越、与建筑物斜向交叉穿越。
5.3.4 当城市隧道沿建筑物侧向边缘穿越时,可采用下列托换方法:
1 当城市隧道施工对建(构)筑物造成的影响比较轻微时,可采用加强建筑物整体刚度、强度或采用隔断保护措施的方法。
2 当城市隧道施工对建筑物造成的影响较大时,可采用在建筑物影响区内进行地基与基础加固处理,并增加隔断保护措施。
3 当城市隧道施工仅对建(构)筑物地面造成影响时,可采用在建筑物地面影响区内预先进行地面和地基与基础加固处理方法。
5.3.5 当城市隧道沿建筑物纵向轴线中间穿越时可采用表5.3.5的托换形式,并可采用下列托换方法:
1 当城市隧道施工需切断建筑物下桩体穿越时,必须采用桩梁式托换体系、桩筏式托换体系或者扩大承台增加新桩加固托换体系。
2 当城市隧道施工在桩尖以下土层(岩石)穿越时,视穿越对桩的影响程度,可采用桩梁式托换体系或者扩大承台增加新桩加固、基础灌浆、加强建筑物整体刚度和强度等方法。
3 当城市隧道施工穿越建筑物边沿轴线,且建筑物边缘轴线处不具备施工条件时,可采用室内设置桩支点做桩梁托换体系或者桩梁加斜撑托换体系。
4 对于城市隧道施工穿越天然地基、复合地基等建筑物基础的托换,视影响情况可采用桩梁式托换体系、桩筏式托换体系或者扩大承台增加新桩加固托换体系。
表5.3.5 托换结构形式
序号 | 托换结构形式 | 适用条件 |
1 | 桩梁式托换结构 | 土质较好,上部结构较轻的一般建(构)筑物 |
2 | 桩筏式托换结构(包括带格构式的筏板) | 土质较好,有地下箱筏结构的建筑物 |
3 | 扩大承台式托换结构 | 采用多桩支承,扩大承台上托梁式或格构式筏板 |
4 | 排桩式托换结构 | 为防流沙或桩间塌土,保证作业空间,上托梁式或梁板式托换结构 |
5 | 连续墙式托换结构 | 地下水位较高,确保作业空间,上托梁式或梁板式托换结构 |
6 | 墩柱式托换结构 | 上部结构较重,需扩大基底支承面积,上托梁或梁板式托换结构 |
7 | 空心井柱式托换结构 | 上部结构较重,需扩大基底支承面积,上托梁或梁板式托换结构成孔后可在现场装配预制井壁 |
8 | 沉井式托换结构 | 上部结构较重,需扩大基底支承面积,上托梁或梁板式托换结构,现场边开挖边下沉井筒,适用于复杂场地 |
5.3.6 当城市隧道与建筑物斜向交叉穿越时,可采用下列托换方式:
1 对于城市隧道通过建筑物轴线中间穿越时,可按本规程第5.3.5条进行托换处理。
2 对于城市隧道通过建筑物轴线边缘穿越时,可按本规程第5.3.4条进行托换处理。
5.3.7 当采用桩梁托换法、桩筏托换法时,应评估托换桩的施工对托换基础及相邻基础的影响,对产生影响的基础应先加固处理后进行托换桩的施工。
5.3.8 布置托换桩时,托换桩与隧道开挖净距不应小于1m。托换桩桩尖进入隧道底下土层不宜小于1m。当隧道穿越岩层,且托换桩与隧道开挖净距大于2m时,可根据岩层特征情况设计桩身长度,且满足承载能力的要求。
5.3.9 对大跨度托换梁应采用主动托换方式,消除新桩沉降和提前完成托换梁的变形,并应在隧道穿越施工过程中配合隧道施工进行主动顶升。
5.3.10 当采用桩基进行被动托换时,宜采用桩底后压浆技术。
5.3.11 同一托换桩梁采用多桩或大直径单桩构成支点的桩基托换预顶施工时,应设置预顶承台,并应根据预顶承台平面面积设置不少于3个预顶千斤顶。
5.3.12 主动托换顶升施工应符合下列要求:
1 托换顶升应分级加载,每级顶升荷载增量为总荷载的10%,分级顶升加载间隔时间不应少于5min。初始顶升荷载可为每级顶升荷载增量的50%。
2 预顶过程中应增设辅助支点,辅助支点可为混凝土短柱、小型钢柱与打钢楔配合。
3 预顶支点处上下支点应根据荷载情况设置钢垫板,具体确定,尺寸不应小于200mm×200mm,板厚不应小于10mm。
4 辅助支点与传力钢垫板与底部托换预顶承台应可靠连接,辅助支点与托换梁应垂直。
5 顶升完成后,辅助支点与托换梁之间通过打钢楔连接并焊接牢固。
6 当钢筋连接接头不能错开只能设置在同一连接范围内时,应根据受力特点在连接处增设加强钢筋、角钢等。
7 顶升后预顶承台与托换梁之间转换承台混凝土强度等级不应小于C30,且为细石混凝土,并对转换承台顶部进行二次压力注浆。
8 隧道开挖与主动托换法配合施工时,隧道开挖与支护进度应与上部托换顶升柱位置的设置相互协调对应,并应满足托换构件的变形要求。
5.3.13 托换梁与被托换结构连接应符合下列规定:
1 新旧结构连接面的混凝土表面应凿毛或凿槽,连接面抗剪验算应满足承载力要求。
2 当托换梁采用包柱式与托换柱连接时,托换梁与柱的连接处应增设加强箍筋。
3 浇筑混凝土前,原结构面应保持潮湿,新旧混凝土界面应涂刷界面处理剂或素水泥浆。
4 新旧结构之间应增加植筋、螺栓等抗剪连接件。
5 托换梁应采用微膨胀混凝土,且强度等级不应低于C30。
6 在同一区域内托换梁的钢筋穿越原结构受力构件时,应有可靠的安全措施。
5.4 影响区建筑物托换
5.4.1 对按本规程第5.2.2条确定的影响区范围内的既有建筑物应进行影响程度分析,并提出预防措施。必要时应对既有建筑物的地基或基础预先进行加固处理。
5.4.2 当城市隧道工程施工对既有建筑物造成的影响范围较大时,可采用隔断墙将既有建筑隔开。隔断墙可采用钢筋混凝土灌注排桩、钢板桩、树根桩、水泥土搅拌桩、高压喷射注浆、注浆加固或地下连续墙等方法。
5.4.3 当既有建筑物位于Ⅰ级和Ⅱ级影响区内时,应对既有建筑地基进行加固。加固方法可选用锚杆静压桩、树根桩、高压喷射注浆或注浆加固等。
5.4.4 当既有建筑物位于Ⅲ级影响区内时,可采用增加剪力墙、斜撑、柱梁及加强既有建筑结构刚度和强度的方法。
5.4.5 对在城市隧道工程施工影响区范围内的通信电缆、有压管道、易燃和易爆管道等对地层变形极其敏感的重要管线,应采取预防措施,宜将其暴露并采用悬吊等措施。
5.4.6 对影响区托换工程施工时,应对其施工影响区范围内既有建筑物的沉降和水平位移进行严密的监测。
5.4.7 城市隧道工程影响区建(构)筑物保护措施可按表5.4.7选取。
表5.4.7 影响区建筑物保护措施
序号 | 工程保护措施 | 方法 |
1 | 建筑物地基加固 | 建(构)筑物基础埋置深度较浅时,可采用注浆法、树根桩法、灌注桩法等加固地基。加固深度应至地铁隧道底板下1m~2m |
2 | 建筑物基础加固 | 基础下增加基桩,可采用静力压桩法、锚杆静压桩法等; |
3 | 上部结构调整加固 | 增加剪力墙、加斜撑、加柱梁、加强上部结构刚度等 |
4 | 设置隔离保护结构 | 在城市隧道与建(构)筑物间设置隔离保护结构,可采用: |
5 | 综合法 | 根据工程具体条件,采取上述两种方法综合处理 |
5.5 质量控制
5.5.1 托换工程的质量控制应按国家现行有关标准的相关规定执行,并应满足设计要求。
5.5.2 对重要工程或周边环境复杂的工程,对风险等级评定为特级和一级的建筑物质量控制标准应通过专项设计确定。
5.5.3 隧道施工的周边工程和设施的监测控制标准应符合设计要求,并可按附录C确定。
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6 建筑物托换技术
6.1 一般规定
6.1.1 建筑物托换按部位可分为上部结构托换、基础托换与地基处理。
6.1.2 改变原结构使用功能的结构改造托换可采用局部或整体顶升、开洞、扩洞、抽柱法、抽墙法、抽梁法、增加或改变结构构件等方法。
6.1.3 恢复灾损建筑物原结构安全状态的托换可包括震损、浸蚀、地下洞穴及采空区、软弱地基沉陷等灾损的处理托换。
6.1.4 建筑物托换设计应符合下列规定:
1 应对托换结构或构件进行设计、计算,根据计算结果采取相应处理措施。
2 应避免结构中出现薄弱构件、薄弱层、刚度突变部位。
3 对被托换梁、柱、墙拆除后导致的该层刚度减小,应采取措施提高其他构件的刚度,使刚度均匀、对称。
4 当被托换结构出现不满足国家现行有关标准的质量指标时,应采取相应措施,或降低使用功能,但应满足使用安全要求。
6.1.5 基础托换、地基处理的设计与施工除满足本规程的要求外,尚应符合国家现行标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007、《既有建筑地基基础加固技术规范》JGJ 123、《建筑地基处理技术规范》JGJ 79、《建筑物移位纠倾增层改造技术规范》CECS 225、《灾损建(构)筑物处理技术规范》CECS 269的要求;当扩大基础底面积采用混凝土围套时,尚应满足现行国家标准《混凝土结构加固设计规范》GB 50367的规定。
6.1.6 下列情况可进行整体顶升托换:
1 建筑物因地震灾害造成某层柱严重破坏,而其他层相对完好时;
2 因建筑使用功能变化而需增加层高时;
3 软弱地基上基础沉降过大,或因周围地坪高度提升等,影响使用功能时;
4 重要建筑物或古建筑物,由于城市规划或其他原因要求提高其建筑高度时。
6.1.7 下列情况可进行局部支顶托换:
1 梁、柱或墙体承载力严重低于设计要求;
2 梁、柱或墙体因地震或其他灾害损坏严重;
3 墙体开设宽度不大于1.0m的洞口。
6.1.8 下列情况可通过增加传力结构或构件进行托换:
1 墙体开设宽度大于1.0m的洞口;
2 拆除承重墙体;
3 拆除承重柱。
6.1.9 建筑物遭受洪水、化工污水或盐碱地积水的浸蚀影响安全使用,应同时采用结构托换补强与治理浸蚀环境的措施。对受到洪水、浸蚀的建筑物,必要时可增设防撞坝、防撞墙、防撞墩或涂抹防护剂等保护性措施。
6.1.10 拆除施工前应进行可靠支顶,托换结构完成并达到设计要求后方可进行拆除施工;拆除施工时应分期、分批进行,先拆成水平缝,然后对托换结构及受影响结构进行变形、裂缝监测,必要时应进行应力(应变)监测。当确认满足相关标准及设计要求后,方可拆除下部剩余部分。拆除完成后,应继续监测至变形稳定。
6.2 建筑物结构改造托换
6.2.1 建筑物上部结构改造托换宜包括增加层高、改变开间或进深、墙体开设洞口等。
6.2.2 增加层高可采用下列托换技术:
1 建筑物某层增加层高时,可采用整体顶升。顶升的设计与施工可按国家现行标准《建筑物移位纠倾增层改造技术规范》CECS 225中升降移位的要求进行。
2 建筑物局部增加层高时,可采用局部顶升法、抽梁法、抽墙法和抽柱法处理。
6.2.3 建筑物改变开间或进深可采用抽墙法、抽柱法处理。
6.2.4 建筑物墙体开设洞口时,可按下列规定采用相应托换技术:
1 开设洞口宽度为1.5m~2.4m,且宽度不大于墙体长度的1/2时,应对洞口上方的墙体进行支顶,应加设过梁与边框柱;
2 开设洞口宽度大于2.4m或宽度大于墙体长度的1/2时,应按抽墙法进行托换。
6.2.5 采用抽墙法进行托换时,宜符合下列规定:
1 托换构件可采用钢筋混凝土夹墙梁、钢筋混凝土矩形截面梁(图6.2.5-1)、钢托梁等。
图6.2.5-1 抽墙法钢筋混凝土托梁截面
1-夹墙梁;2-夹墙梁范围内保留墙体;3-上层保留墙体;4-楼板;5-矩形截面梁
2 采用钢筋混凝土夹墙梁时,在欲拆除墙体上端两侧设置钢筋混凝土夹墙梁,在夹墙梁的两端设置钢筋混凝土边柱。在夹墙梁范围内隔1m~1.5m设置拉梁(图6.2.5-2),拉梁截面宽度不宜小于250mm,高度不宜小于夹墙梁高度;
图6.2.5-2 夹墙梁法
1-边框柱;2-夹墙梁;3-拉梁;4-楼板;5-上层保留墙体;6-夹墙梁范围内保留墙体
3 当采用钢筋混凝土矩形截面托梁时,可采取分段或掏洞设置支撑后做托梁的施工方法。支撑分段施工时,每段长度不宜大于1m,且不大于墙体长度的1/3;掏洞设置支撑时,支撑间距不宜大于1m。
4 当采用钢托梁时,钢托梁宜在墙体两侧对称设置,并通过穿墙螺栓等措施进行拉结。
5 计算托梁内力时,支座应按实际情况确定或支座弯矩按固定端计算,跨中弯矩按简支梁计算。当上部层数较多时,可按墙梁进行计算,墙梁的计算应按现行国家标准《砌体结构设计规范》GB 50003的相关规定进行。托梁自身、上部墙体、顶梁应满足相应构造要求。
图6.2.5-3 抽墙法施工顺序
6 采用钢筋混凝土夹墙梁或钢托梁时,应采取措施防止夹墙梁或钢托梁范围内保留部分的砌体脱落。
7 抽墙法施工顺序可按图6.2.5-3(a)、(b)、(c)的程序进行。
8 采用钢筋混凝土托换结构时,待混凝土强度达到设计要求后方可拆除墙体或支撑。
6.2.6 采用抽柱法进行托换时,应符合下列规定:
1 在欲拆除柱上端,根据空间情况可在梁板下或梁板上设置托换结构。根据托换结构所承担的欲拆除柱荷载及梁跨度,可选用钢筋混凝土梁、预应力钢筋混凝土梁、钢桁架、钢筋混凝土桁架或整层高的X形支撑托架等托换结构(图6.2.6-1~图6.2.6-3);托换结构宜利用原梁的承载力,必要时应对原梁进行加固处理。
2 抽柱法的施工顺序应按图6.2.6-4的程序进行。
图6.2.6-1 钢筋混凝土托梁托换
1-新设基础梁;2-端柱;3-托梁;4-扩大基础;5-原梁、楼板
图6.2.6-2 钢、钢筋混凝土桁架托换
1-钢(钢筋混凝土)桁架;2-端柱
图6.2.6-3 X形托架托换
1-X形钢托架;2-端柱
图6.2.6-4 抽柱法施工顺序
3 采用钢筋混凝土托换结构时,待混凝土强度达到设计要求后方可拆除柱。
6.2.7 建筑物结构改造托换设计应符合下列规定:
1 墙体开洞、抽墙、抽柱影响整体结构的受力状况,可按下列规定处理:
1) 洞口宽度≤1.0m,且该墙所有洞口总宽度不大于墙体总长1/3时,应对该墙体竖向承载力进行验算;
2) 洞口宽度>1.0m,或抽除1根承重柱时,应对局部结构进行验算,并根据验算结果增加托换结构端柱;
3) 当不符合本款第1)、2)项的要求时,应对托换改造后的结构进行整体验算,并采取相应措施。
2 当利用钢筋混凝土框架梁作为托梁,并利用原梁底纵向钢筋作为托梁受拉钢筋时,应复核原框架梁在该支座处的钢筋面积与搭接长度,当梁底钢筋不满足搭接长度要求时,应采取下列措施:
1) 采用附加钢筋与原纵向钢筋焊接,附加钢筋与原纵向钢筋的级别、直径相同;
2) 在搭接范围内增设U形箍筋或U形纤维片材。
3 托换结构周围的影响构件或整体顶升后的竖向构件,应复核其计算高(长)度变化后的承载力及箍筋加密等构造措施。
4 多跨连续梁、多跨框架梁、多跨连续板拆除部分跨梁、板后,计算简图发生变化,中间跨变为边跨,应复核其承载能力,当为框架结构时,应复核框架柱承载能力。
6.2.8 支撑设计与施工应符合下列规定:
1 支撑计算的荷载取值,不应小于欲拆除墙段或柱子承受的实际荷载值。当支撑在地面时,支撑的地基应进行承载力验算,必要时应设临时基础。
2 应根据支撑力验算上、下端原有梁(板)的剪切(冲切)承载能力。
3 支撑构件可根据荷载情况选用钢管、圆木等,上、下端应用钢板、木板等垫板。
4 支撑布置应根据上部梁、板的情况,宜布置在梁下,无梁时可布置在板下。
5 支撑下端应在相对方向用铁楔或木楔楔紧并焊接(钉)牢固。
6 重要工程宜在工程支撑旁设置千斤顶临时支撑。支顶力加至设计要求后,应楔紧工程支撑。当千斤顶顶力值回零时,应固定工程支撑,再卸除千斤顶临时支撑。
6.2.9 建筑物增加荷载使既有地基、基础承载力不足或变形过大时,根据原基础、地基状态和荷载大小,宜进行基础托换或地基处理,处理时可按国家现行标准《既有建筑地基基础加固技术规范》JGJ 123执行。当有可靠经验时,也可采用其他方法。
6.2.10 对房屋使用多年后的地基,其承载力确定时应对非刚性基础的抗冲切、抗弯承载力进行复核验算。
6.3 灾损建筑物托换
6.3.1 根据建筑物震损情况可采用下列托换方法:
1 当建筑物某层严重损毁,其他各层基本完好时,可采用顶升托换技术,顶升设计与施工可按现行协会标准《建筑物移位纠倾增层改造技术规范》CECS 225升降移位的规定执行。
2 当砖混结构房屋窗间墙或横墙出现严重的X形裂缝,局部砖块破碎或脱落时,可将墙体上部的梁板进行临时支顶,并重新砌筑墙体,砌筑砂浆强度等级应较原墙体等级提高一级。
3 当框架结构房屋中承重柱混凝土破损、钢筋屈服或混凝土强度严重不足时,应先进行支顶或顶升,待梁板复位后,拆除破损或强度严重不足的混凝土柱,修补钢筋后重新浇筑混凝土,新混凝土强度等级应较原柱混凝土强度等级提高一级,且不应小于C25。
4 当地震引起框架结构、底框结构某层及上下相关楼层出现水平位移时,托换宜通过增大下部楼层框架柱的截面,减小上部楼层的框架柱或墙体与下部框架柱间的偏心影响,偏心荷载大时可采用恢复原位措施。
5 当地震引起建筑物地基土液化而产生过量沉降或倾斜时,可对地基进行注浆、静压桩等加固措施、基础抬升和纠倾处理措施。
6.3.2 根据建筑物浸蚀状况的不同,可采用下列托换方法:
1 对浸蚀的砖墙体可采取分段拆换重新砌筑的托换技术,分段长度不宜大于1.0m,并可按拆一留三的方式分批进行拆换;整体拆除某片墙体并砌筑新的砌体时,应先采取临时托换支顶措施;新砌体材料应选用耐腐蚀性材料,块材强度不宜低于MU10,砌筑砂浆强度宜采用不低于M5的水泥砂浆或其他专用耐酸、耐碱水泥砂浆;新砌体的上端应用膨胀性水泥砂浆、混凝土与原墙体充填密实。
2 钢筋混凝土柱、墙遭受浸蚀损害时,托换处理应符合下列规定:
应根据损害程度采用临时支撑措施,然后进行托换处理;采取防止浸蚀物质继续腐蚀混凝土、钢筋的措施;对锈蚀钢筋进行除锈,根据锈蚀程度增焊钢筋,再支模浇灌混凝土,新浇筑混凝土的强度等级应提高一级,且不低于C25;钢筋混凝土墙体受浸蚀后的托换施工可按本条第1款的砖墙分段分批方法进行。
3 对受洪水浸蚀或位于洪水潜在淹没范围内的建筑物,托换设计应符合下列规定:
托换后的基底标高应在最大洪水冲刷线1.0m以下;当地基受浸蚀后强度降低、变形增大或基底掏空时,应对地基进行加固处理;对浸蚀损害的基础,应先清除腐蚀物,后根据损害程度采取填充、加固、托换的处理措施;处理方法可按国家现行标准《既有建筑地基基础加固技术规范》JGJ 123、《灾损建(构)筑物处理技术规范》CECS 269进行。
4 位于化工污水或盐碱地积水等浸蚀环境的建筑物,托换时应将被腐蚀部分剔除清理干净,剔除深度超过浸蚀面不应小于10mm;在托换结构或构件表面应涂抹防护剂,也可根据浸蚀速率,采取增大截面尺寸等减轻浸蚀损害的措施。
6.3.3 根据地下洞穴及采空区的不同状况,宜采取下列处理措施:
1 当地下洞穴及采空区位于建筑物下方,且范围广、深度大,洞顶地层开裂且不稳定时,应及时回避、疏散。
2 当地下洞穴、采空区稳定或虽不稳定但不会发生塌陷危害时,应先对地下洞穴、采空区进行治理,可先采用充填粗骨料并注浆等方法,后对建筑物进行加固托换处理,可选用增加上部结构或基础整体刚度、扩大基础底面积、锚杆静压桩、树根桩等加固技术措施;当地下洞穴或采空区影响范围小时,可采用抬墙梁式托换法将建筑物基础荷载传递转移到地下洞穴、采空区以外的地层;当建筑物局部受地下洞穴、采空区影响时,可进行局部托换或移位处理。移位时按现行协会标准《建筑物移位纠倾增层改造技术规范》CECS 225进行。
3 当洞穴边缘为岩体时,可采用加基础梁,将洞穴上建筑物基础的荷载传递转移到洞穴边稳定的岩体上。当洞穴边缘为土体时,宜将基础荷载通过托换结构传递到洞穴底部的坚实持力土层,也可通过桩梁托换结构将基础荷载传递到洞穴两侧的坚实土层上。
4 当地下洞穴较深时,应进行成桩的可行性分析,采用桩基础托换,桩端进入不受地下洞穴、采空区影响的稳定密实土层不应小于1.0m。
6.3.4 根据建筑物下软弱地基的情况采用下列托换方法:
1 当建筑物基础下存在液化砂层、软弱夹层或暗塘、暗沟时,应根据软弱地层的埋深和厚度,采用挖除换填、加深基础、静压桩、锚杆静压桩、旋喷桩、树根桩等方法加固处理。
2 当建筑物基础下存在厚层或深厚软弱土层时,可采用增加建筑物结构刚度、强度、基底面积、卸除部分荷载等加固方法,也可将基础改造成可顶升的结构,当沉降量过大影响正常使用时,用千斤顶将建筑物顶升至所需高度,顶升设计及施工可按国家现行标准《建筑物移位纠倾增层改造技术规范》CECS 225或《既有建筑地基基础加固技术规范》JGJ 123执行。
3 对因暖气、上水、下水管道和水池漏水造成局部地基土软化引起建筑物不均匀沉降,应先消除漏水源,后采用锚杆静压桩、石灰桩、挤密桩、旋喷桩等可行加固方法处理。
4 当建筑物基础位于湿陷性黄土地基上时,可采用灰土桩、树根桩、锚杆静压桩或灌注桩等方法加固地基,加固深度应穿透湿陷性黄土层。
5 当建筑物基础位于膨胀土地基上时,对弱、中等膨胀土可采用设置宽散水、加强上部结构及基础刚度等措施;对强膨胀土,可采用锚杆静压桩、树根桩、坑式静压桩或加深基础等方法。桩端或基底应埋置在非膨胀土层或伸入到周围环境影响深度以下的土层0.5m。基础梁底面应高于膨胀土层,脱空100mm。
6.4 质量控制
6.4.1 建筑物托换工程施工的质量控制应满足设计要求或国家现行有关标准的规定。
6.4.2 基础托换应进行沉降观测,直至沉降稳定。稳定后的整体沉降、局部沉降和倾斜值应满足设计要求和国家现行标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007、《既有建筑地基基础加固技术规范》JGJ 123的有关规定。
6.4.3 托换梁或托换桁架的挠度变形应符合表6.4.3的规定。
表6.4.3 托换梁、托换桁架的挠度允许值
托换梁或托换桁架 | 挠度容许值 |
钢桁架、钢托换梁 | l/400*;l/500** |
钢筋混凝土托梁 |
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备注:1 表中“*”为永久荷载和可变荷载标准值组合后产生的挠度;“**”为可变荷载标准值产生的挠度;
2 l为托换梁或托换桁架的计算跨度(对悬臂梁和伸臂梁为悬伸长度的2倍);
3 如果构件制作时预先起拱,且使用上也允许,则在验算挠度时,可将计算所得的挠度值减去起拱值;对预应力混凝土构件,尚可减去预加力所产生的反拱值。
6.4.4 混凝土构件设计时的裂缝控制应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定,进行裂缝检测时其宽度应符合现行国家标准《混凝土结构施工质量验收规范》GB 50204的规定。
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7 托换工程监测
7.1 一般规定
7.1.1 根据建(构)筑物托换工程的要求和特点,应对涉及托换工程及结构安全的重要部位进行静态监测或静态与动态同时监测。
7.1.2 施工单位应进行托换过程的实时监测,必要时应由具有相应资质的专业监测单位进行第三方监测。
7.1.3 对托换工程的监测数据,应进行相互验证、分析并及时反馈。监测标准应满足工程设计要求及本规程和相关技术标准的规定。
7.1.4 重要建(构)筑物的托换工程完工后尚应继续监测,监测时间应满足工程设计要求和国家现行有关标准的规定。
7.1.5 监测所要求的测量仪器、测量精度、测点布置、监测时间、测量标准等除应满足工程设计要求外,尚应符合国家现行标准《建筑变形测量规范》JGJ 8等的规定。
7.2 桥梁托换工程监测
7.2.1 桥梁托换监测应包括施工前监测、施工中监测和施工后监测,对桥面构造、支撑构造的变形及内力变化提供实时数据。
7.2.2 测点布置应遵循下列原则:
1 在桥面、盖梁、墩台、承台等处应布置水准测量点。
2 在连续梁的跨端、跨中及1/4跨处应设置应变测点,对于固定的墩及钢架结构,应变测点应根据计算分析设于内力最大处。
3 在产生相对位移的构件上应设置位移监测点。
7.2.3 在一些重要的部位应进行全自动实时监测,可采用电子水准仪、经纬仪、全站仪、静力水准仪、应变采集仪、位移传感器、百分表、光纤传感器等。
7.2.4 斜拉索更换时,监测索位移应符合设计要求;锚具轴线与孔道轴线偏位应小于5mm。
7.2.5 吊杆更换时应监测吊杆长度、吊杆拉力、位置和高程,两侧高差应小于20mm。
7.2.6 主缆防护应监测缠丝间距、缠丝张力和防护层厚度。
7.3 城市隧道穿越托换工程监测
7.3.1 穿越既有地铁线和地面铁路时应对结构、道床和轨道进行托换施工全过程的监测。
7.3.2 托换工程变形监测点的布置应符合下列规定:
1 应根据被托换建(构)筑物的重要程度、地基基础类型、结构形式和现状、托换位置和方式、隧道施工穿越时间和托换时间等因素布置监测点。监测点的布置应方便监测。
2 烟囱、水塔等高耸构筑物,应在其基础周边对称布置监测点。
3 城市桥梁应在桥墩、盖梁、梁、板结构上布置监测点。
4 地下管线应在管线的接头处及管线对变形敏感部位布置监测点。
5 有压管线和抗变形能力差、质量现状差的管线应重点布置监测点。
6 当采用桩梁式托换体系主动托换方式时,监测布点每梁不应少于3点,每柱和桩头不少于1点,在可能产生局部倾斜的位置应布点。
7 当为被动托换方式时,监测布点每柱不应少于1点,在可能产生局部倾斜的位置应布点。
7.3.3 城市隧道穿越托换工程监测应符合国家现行有关标准的规定。
7.4 建筑物托换工程监测
7.4.1 建筑物托换工程的监测项目宜符合表7.4.1的规定。
表7.4.1 建筑物托换工程的监测项目
托换方法 | 监测项目 | ||||
沉降 | 倾斜 | 变形 | 裂缝 | 应变(应力) | |
整体顶升 | √ | √ | △ | √ | △ |
抽墙法 | √ | △ | √ | v | △ |
抽柱法 | √ | △ | √ | √ | △ |
抽梁法 | △ | △ | √ | √ | △ |
基础托换 | √ | √ | √ | √ | △ |
注:√-应选项目;△-可选项目。
7.4.2 建筑基础和建筑主体以及墙、柱等的变形监测,应按一定周期测定其变形值。观测周期应根据荷载情况、设计、施工要求确定。
7.4.3 基础托换时,建筑物的整体沉降、局部沉降、倾斜值应满足设计要求和相关现行国家标准的规定。基础变形的测点应沿基础轴线或边线布设,每一轴线或边线上不得少于3点。
7.4.4 上部结构托换监测变形时,监测点应布置在拆除施工影响范围之外,每个构件的测点数不得少于3点,并分别布置于构件两端和跨中某特征点。变形值应符合国家现行有关标准的规定。
7.4.5 托换施工时应对托换结构或构件及影响构件进行裂缝监测,裂缝监测宜包括裂缝宽度、深度、长度、走向及其变化,裂缝宽度不得超过国家现行有关标准的要求。
7.5 托换工程裂缝动态监测
7.5.1 裂缝(裂纹)动态监测可包括对反映裂缝存在及扩展的位移、应变、倾斜度、裂缝宽度等几何参量的监测;也可包括对裂缝或裂纹的活动性、发展性以及对悬吊桥、后张力桥的缆索、缆丝崩断等状态变化过程的监测。
7.5.2 对于几何参量的动态监测应按国家现行有关标准的规定执行。对于裂缝(裂纹)的活动性与发展状况的监测,宜采用声发射动态监测技术并按本规程的要求执行。
7.5.3 裂缝声发射动态监测可在托换前、托换过程及托换完成后等不同阶段进行。
7.5.4 用以裂缝动态监测的声发射系统性能应符合国家现行标准《金属压力容器声发射检测及结果评价方法》GB/T 18182、《无损检测常压金属储罐声发射检测及评价方法》JB/T 10764的规定。
7.5.5 根据被监测对象与结构材料的不同,可按下列原则选用声发射传感器、相应的滤波器及声发射定时参数(PDT-峰值定义时间,HDT-撞击定义时间,HLT-撞击闭锁时间):
1 钢结构的监测宜选用频率为150kHz或300kHz的共振型或宽带传感器,声发射定时参数宜选用PDT-200μs、HDT-800μs、HLT-1000μs。
2 混凝土结构的监测宜选用频率为30kHz或60kHz共振型或宽带传感器,声发射定时参数宜选用PDT-500μs、HDT-1000μs、HLT-2000μs。
3 悬吊桥、后张力桥缆索、缆丝的监测宜选用频率为20kHz以下的共振型传感器,声发射定时参数宜选用PDT-1000μs、HDT-2000μs、HLT-10000μs。
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附录A 托换工程中千斤顶的选用
A.1 千斤顶的选用要点
A.1.1 千斤顶的承载力(或吨位)大小和数量应根据被托换的托换建筑物整体结构的受力状况分析计算确定。
A.1.2 千斤顶的行程应根据托换所需的高度或长度选择。
A.1.3 千斤顶的本体高度应根据放置千斤顶的空间选择。
A.1.4 千斤顶的作业方式应根据被托换物整体结构具体工况确定。
A.2 常用千斤顶的主要参数
A.2.1 超薄型千斤顶的主要参数可按表A.2.1确定。
表A.2.1 超薄型千斤顶的主要参数
承载能力(t) | 行程 | 本体高度 | 油缸内径 | 外径 | 额定压力 |
5 | 6~60 | 26~80 | 35 | 50 | 63 |
10 | 11~60 | 30~84 | 45 | 70 | 63 |
20 | 11~60 | 42~91 | 60 | 92 | 63 |
30 | 10~60 | 36~96 | 75 | 102 | 63 |
50 | 10~60 | 41~101 | 100 | 127 | 63 |
75 | 10~60 | 50~110 | 115 | 146 | 63 |
100 | 10~60 | 54~114 | 130 | 165 | 63 |
150 | 10~60 | 68~138 | 160 | 205 | 63 |
200 | 10~60 | 104~164 | 200 | 245 | 63 |
A.2.2 薄型千斤顶的主要参数可按表A.2.2确定。
表A.2.2 薄型千斤顶的主要参数
承载能力(t) | 行程 | 本体高度 | 油缸内径 | 油缸内径 | 额定压力 | 活塞外径 |
5 | 20~80 | 46~106 | 59 | 35 | 63 | 25 |
10 | 20~80 | 52~130 | 70 | 45 | 63 | 35 |
20 | 20~80 | 60~135 | 92 | 60 | 63 | 45 |
32 | 20~80 | 68~136 | 102 | 75 | 63 | 50 |
50 | 20~80 | 74~142 | 127 | 100 | 63 | 70 |
75 | 20~80 | 84~160 | 146 | 115 | 63 | 70 |
100 | 30~80 | 100~164 | 165 | 130 | 63 | 90 |
150 | 30~80 | 114~170 | 205 | 160 | 63 | 115 |
200 | 16~80 | 135~199 | 245 | 200 | 63 | 150 |
A.2.3 自锁式千斤顶的主要参数可按表A.2.3确定。
表A.2.3 自锁式千斤顶的主要参数
承载能力 | 行程 | 液压缸面积 | 液压油容量 | 本体高度 | 外径 | 重量 |
65 | 50 | 87 | 433 | 125 | 140 | 15 |
110 | 50 | 147 | 734 | 137 | 175 | 26 |
170 | 45 | 231 | 1040 | 148 | 220 | 44 |
220 | 45 | 286 | 1284 | 155 | 245 | 57 |
280 | 45 | 367 | 1649 | 159 | 275 | 74 |
430 | 45 | 559 | 2515 | 178 | 350 | 134 |
560 | 45 | 731 | 3285 | 192 | 400 | 189 |
A.2.4 大吨位千斤顶的主要参数可按表A.2.4确定。
表A.2.4 大吨位千斤顶的主要参数
承载能力(t) | 行程 | 本体高度 | 活塞外径 | 额定压力 |
50 | 160 | 335 | 70 | 63 |
100 | 160 | 345 | 100 | 63 |
150 | 160 | 345 | 125 | 63 |
200 | 200 | 385 | 150 | 63 |
320 | 200 | 410 | 180 | 63 |
500 | 200 | 440 | 200 | 63 |
600 | 200 | 460 | 200 | 63 |
800 | 100~1000 | 500~1300 | 320 | 63 |
1000 | 100~1000 | 500~1500 | 360 | 63 |
A.2.5 大行程千斤顶的主要参数可按表A.2.5确定。
表A.2.5 大行程千斤顶的主要参数
承载能力 (t) | 行程(mm) | 本体高度(mm) | 活塞外(mm) | 额定压力(MPa) |
50 | 250~1000 | 590~1340 | 100 | 33 |
100 | 250~1500 | 585~1835 | 120 | 40 |
200 | 250~2500 | 645~2895 | 160 | 45 |
320 | 250~2500 | 705~2955 | 200 | 52 |
400 | 250~1200 | 955~1655 | 220 | 50 |
500 | 250~2500 | 715~2965 | 250 | 50 |
600 | 250~2000 | 715~2465 | 280 | 50 |
800 | 500~1000 | 965~1465 | 300 | 50 |
A.2.6 穿心式千斤顶包括松卡式千斤顶和穿心式牵引千斤顶。松卡式千斤顶的主要参数可按表A.2.6-1确定;穿心式牵引千斤顶的主要参数可按表A.2.6-2确定。
表A.2.6-1 松卡式千斤顶的主要参数
承载能力(t) | 工作油压(MPa) | 液压行程(mm) | 提升(牵引)杆直径(mm) | 提升(牵引)杆 |
16 | 16 | 100 | 32 | 钢棒 |
25 | 25 | 100 | 38 | 钢棒 |
100 | 25 | 200 | 55 | 钢棒 |
30 | 25 | 100 | 18 | 钢绞线 |
表A.2.6-2 穿心式牵引千斤顶的主要参数
承载能力(t) | 行程(mm) | 工作压力(MPa) | 穿心孔直径 (mm) | 钢绞线根数(根) | 钢绞线直径 (mm) |
20~26 | 150~250 | 50~63 | 16~18 | 单根 | 15 |
100 | 200 | 51 | 90 | 3~5 | 15 |
150 | 200 | 51 | 128 | 6~7 | 15 |
250 | 200 | 54 | 136 | 8~13 | 15 |
350 | 200 | 54 | 190 | 14~15 | 15 |
400 | 200 | 52 | 190 | 19 | 15 |
500 | 200 | 49 | 196 | 21~22 | 15 |
650 | 200 | 49 | 240 | 25~27 | 15 |
900 | 200 | 54 | 280 | 37~43 | 15 |
1200 | 200 | 51 | 275 | 55 | 15 |
A.2.7 同步千斤顶的主要参数可按表A.2.7确定。
表A.2.7 同步千斤顶的主要参数
承载能力 (t) | 本体高度 | 行程 | 油缸外径 | 活塞杆直径 | 油缸直径 | 重量 | 工作压力 | 推荐泵站的功率 |
50 | 225 | 100 | 140 | 70 | 100 | 40 | 63 | 50t~200t |
285 | 160 | 140 | 46 | |||||
325 | 200 | 140 | 53 | |||||
425 | 300 | 140 | 68 | |||||
625 | 500 | 140 | 79 | |||||
725 | 600 | 140 | 91 | |||||
925 | 800 | 140 | 103 | |||||
1125 | 1000 | 140 | 114 | |||||
1625 | 1500 | 140 | 150 | |||||
2125 | 2000 | 140 | 196 | |||||
100 | 250 | 100 | 180 | 100 | 140 | 66 | 63 | |
310 | 160 | 180 | 71 | |||||
350 | 200 | 180 | 88 | |||||
450 | 300 | 180 | 106 | |||||
650 | 500 | 194 | 113 | |||||
750 | 600 | 194 | 143 | |||||
950 | 800 | 194 | 176 | |||||
1150 | 1000 | 194 | 199 | |||||
1650 | 1500 | 194 | 286 | |||||
2150 | 2000 | 194 | 378 | |||||
150 | 285 | 100 | 233 | 125 | 180 | 71 | 63 | |
345 | 160 | 233 | 81 | |||||
385 | 200 | 233 | 91 | |||||
485 | 300 | 233 | 123 | |||||
685 | 500 | 245 | 165 | |||||
785 | 600 | 245 | 199 | |||||
985 | 800 | 245 | 233 | |||||
1185 | 1000 | 245 | 273 | |||||
1685 | 1500 | 245 | 368 | |||||
2185 | 2000 | 245 | 470 | |||||
200 | 285 | 100 | 250 | 150 | 200 | 110 | 63 | |
345 | 160 | 250 | 133 | |||||
385 | 200 | 250 | 156 | |||||
485 | 300 | 273 | 191 | |||||
685 | 500 | 273 | 241 | |||||
785 | 600 | 273 | 292 | |||||
985 | 800 | 273 | 342 | |||||
1185 | 1000 | 273 | 392 | |||||
1685 | 1500 | 273 | 510 | |||||
2185 | 2000 | 273 | 690 | |||||
320 | 310 | 100 | 325 | 180 | 250 | 216 | 63 | 可选配 |
370 | 160 | 325 | 260 | |||||
410 | 200 | 325 | 288 | |||||
510 | 300 | 350 | 331 | |||||
710 | 500 | 350 | 466 | |||||
810 | 600 | 350 | 498 | |||||
1010 | 800 | 350 | 528 | |||||
1210 | 1000 | 350 | 558 | |||||
1710 | 1500 | 350 | 750 | |||||
2210 | 2000 | 350 | 960 | |||||
400 | 355 | 100 | 377 | 200 | 280 | 218 | 63 | 可选配 |
415 | 160 | 377 | 251 | |||||
455 | 200 | 377 | 310 | |||||
555 | 300 | 402 | 387 | |||||
755 | 500 | 402 | 486 | |||||
855 | 600 | 402 | 510 | |||||
1055 | 800 | 402 | 540 | |||||
1255 | 1000 | 402 | 570 | |||||
500 | 360 | 100 | 420 | 250 | 320 | 420 | 63 | |
420 | 160 | 420 | 441 | |||||
460 | 200 | 426 | 461 | |||||
560 | 300 | 426 | 511 | |||||
760 | 500 | 426 | 719 | |||||
860 | 600 | 426 | 760 | |||||
1060 | 800 | 426 | 810 | |||||
1260 | 1000 | 426 | 869 | |||||
630 | 417 | 100 | 480 | 280 | 360 | 560 | 63 | 可选配 |
477 | 160 | 480 | 633 | |||||
517 | 200 | 480 | 696 | |||||
617 | 300 | 505 | 898 | |||||
817 | 500 | 505 | 1250 | |||||
917 | 600 | 505 | 1660 | |||||
1117 | 800 | 505 | 2070 | |||||
1317 | 1000 | 505 | 2450 | |||||
800 | 488 | 100 | 540 | 320 | 400 | 896 | 63 | 可选配 |
598 | 200 | 540 | 1040 | |||||
698 | 300 | 550 | 1380 | |||||
898 | 500 | 550 | 1520 | |||||
998 | 600 | 550 | 1750 | |||||
1198 | 800 | 550 | 1980 | |||||
1398 | 1000 | 550 | 2280 | |||||
1000 | 530 | 100 | 600 | 360 | 450 | 1286 | 63 | |
630 | 200 | 600 | 1332 | |||||
760 | 300 | 625 | 1663 | |||||
960 | 500 | 625 | 2063 | |||||
1060 | 600 | 625 | 2480 | |||||
1260 | 800 | 625 | 2890 | |||||
1460 | 1000 | 625 | 3090 |
附录B 城市隧道工程自身风险和环境风险等级
表B-1 城市隧道工程自身风险等级
等级 | 施工方法 | 地铁工程 |
一级 | 矿山法 | 双层隧道 |
净跨大于15.5m单层隧道(如地铁车站) | ||
净跨大于14m单层隧道(如地铁区间) | ||
盾构法 | 较长范围非常接近并行或交叠隧道 | |
二级 | 矿山法 | 净跨大于9m的隧道 |
盾构法 | 不良地质地段联络通道 | |
不良地质地段始发段和到达段 | ||
较长范围接近并行或交叠隧道 | ||
三级 | 矿山法 | 净跨小于9m的隧道 |
盾构法 | 一般隧道 | |
较长范围较接近并行或交叠隧道 |
表B-2 城市隧道工程环境风险等级
等级 | 周边工程和设施 | 周边工程和设施所处风险区 | 穿越形式 | 施工方法 |
特级 | 1 既有地铁和地面铁路 | - | 下穿 | 矿山法 |
2 桥梁 | 强烈影响区 | 下穿、侧穿 | ||
一级 | 1 重要市政管线 | 强烈影响区 | 下穿 | 盾构法 |
2 重要既有建(构)筑物 | 显著影响区 | 下穿 | ||
3 河流、湖泊 | - | 下穿 | ||
4 既有地铁 | - | 上穿 | ||
5 既有地面线 | 显著影响区 | 邻近 | ||
6 重要桥梁 | 显著影响区 | 邻近 | ||
7 既有地铁和地面铁路 | - | 下穿 | 盾构法 | |
二级 | 1 重要既有建(构)筑物 | 一般影响区 | 下穿 | 盾构法、 |
2 重要市政道路 | 显著影响区 | 下穿 | ||
3 重要的市政管线 | 显著影响区 | 下穿 | ||
4 既有地铁线 | 显著影响区 | 邻近 | ||
5 重要桥梁 | 显著影响区 | 邻近 | ||
三级 | 1 一般市政管线 | 显著影响区 | 下穿 | 盾构法、 |
2 一般市政道路及基础设施 | 下穿 | |||
3 一般既有建(构)筑物 | 显著影响区 | 邻近 | ||
4 重要市政道路 |
表B-3 城市隧道施工影响范围和影响程度
施工方法 | 影响程度 | 区域范围 | 备注 |
矿山法 | Ⅰ级(强烈影响区) | 隧道正上方及外侧0.7z范围 | z——隧道底板埋深(m) |
Ⅱ级(显著影响区) | 隧道外侧(0.7~1.0)z范围 | ||
Ⅲ级(一般影响区) | 隧道外侧(1.0~1.5)z范围 | ||
盾构法 | Ⅰ级(强烈影响区) | 隧道正上方及外侧0.5z范围 | z——隧道中心埋深(m) |
Ⅱ级(显著影响区) | 隧道外侧(0.5~0.7)z范围 | ||
Ⅲ级(一般影响区) | 隧道外侧(0.7~1.2)z范围 |
注:本表适用于粉土、砂性土等较密实的土层的城市隧道施工影响范围和影响程度的确定。
表B-4 既有建(构)筑物重要性等级
工程条件 | 重要性等级 | ||
一级 | 二级 | 三级 | |
破坏后果 | 后果很严重。有 |
| 后果一般。有一定 |
既有 | 古建筑、近代优秀 | 一般工业建筑、4 | 次要的工业建筑、1 |
地下管线 |
| 无压雨水、污水管线 |
|
城市道路 | 停机坪、城市快速 | 城市次干道 | 城市支路、人行道 |
城市桥梁 | 城市高架桥、立交 | 立交桥主梁(简支 | 人行天桥、其他一般桥 |
既有城市 |
| 地下车站、地下区 | 通风竖井、风道、联 |
附录C 城市隧道周边设施监测控制标准
1既有建(构)筑物重要性等级见附录B表B-4;
2 以下各表适用于粉土、砂性土等较密实的土层的控制标准;
3 沉降平均速率为7d沉降数值的平均值。沉降最大速率为某一天的最大沉降值。
表C-1 建(构)筑物监测控制标准
监控项目 | 重要性等级 | 备注 | ||
一级 | 二级 | 三级 | ||
允许沉降控制值(mm) | ≤15 | ≤20 | ≤30 | |
差异沉降控制值(mm) | ≤5 | ≤8 | ≤10 | 指测点间的沉降差值,测点间距离一般为20m左右 |
沉降最大速率控制值(mm/d) | ≤1 | ≤1.5 | ≤2 | |
倾斜率控制值 | ≤0.002 | - | - | 基础倾斜方向的沉降差值与基础长(或宽)之比 |
表C-2 地下管线监测控制标准
监控项目 | 重要性等级 | ||
一级 | 二级 | 三级 | |
允许位移控制值(mm) | ≤10 | ≤20 | ≤30 |
倾斜率控制值 | ≤0.002 | ≤0.005 | ≤0.006 |
表C-3 城市道路沉降监测控制标准
监控项目 | 重要性等级 | ||
一级 | 二级 | 三级 | |
允许沉降控制值(mm) | ≤10(停机坪) | ≤30 | ≤40 |
沉降平均速率控制值(mm/d) | ≤0.5(停机坪) | ≤2 | ≤2 |
沉降最大速率控制值(mm/d) | ≤1(停机坪) | ≤3 | ≤4 |
表C-4 城市桥梁监测控制标准
监控项目 | 重要性等级 | ||
一级 | 二级 | 三级 | |
桥梁墩台允许沉降控制值(mm) | ≤15 | ≤25 | ≤30 |
纵向桥梁墩台差异沉降控制值(mm) | 2 | 2 | 3 |
横向梁墩台差异沉降控制值(mm) | 3 | 3 | 4 |
承台水平位移控制值(mm) | 3 | 3 | 4 |
表C-5 既有城市轨道交通结构监测控制标准
监控项目 | 重要性等级 | ||
一级 | 二级 | 三级 | |
隧道结构允许沉降控制值(mm) | ≤5 | ≤10 | ≤20 |
隧道结构允许上浮控制值(mm) | ≤5 | ≤5 | ≤5 |
隧道结构允许水平位移控制值(mm) | ≤3 | ≤4 | ≤5 |
差异沉降控制值(mm) | ≤1 | ≤2 | ≤4 |
位移平均速率控制值(mm/d) | 1 | 1 | 1 |
位移最大速率控制值(mm/d) | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
表C-6 既有城市轨道交通线路轨道、道床监测控制标准
监控项目 | 控制标准 |
轨道坡度允许控制值 | 1/2500 |
道床允许剥离量控制值(mm) | 1 |
结构变形缝开合度控制值(mm) | 5~7 |
轨道结构允许垂直位移量控制值(mm) | 5~10 |
表C-7 既有城市轨道交通地表沉降(隆起)监测控制标准
监控项目 | 重要性等级 | |
矿山法 | 盾构法 | |
地表沉降(mm) | ≤30(区间)和≤60(车站) | ≤30 |
地表隆起(mm) | - | ≤10 |
位移平均速率控制值(mm/d) | 2 | 1 |
位移最大速率控制值(mm/d) | 5 | 3 |
表C-8 既有铁路监测控制标准
监控项目 | 控制标准 |
路基沉降控制标准(mm) | 10~30 |
路基位移平均速率控制标准(mm/d) | 1.0 |
路基位移最大速率控制标准(mm/d) | 1.5 |
轨道坡度允许控制标准 | 1/2500 |
本规程用词说明
1 为便于在执行本规程条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1) 表示很严格,非这样做不可的:
正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;
2) 表示严格,在正常情况下均应这样做的:
正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;
3) 表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:
正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;
4) 表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。
2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。
引用标准名录
《砌体结构设计规范》GB 50003
《建筑地基基础设计规范》GB 50007
《混凝土结构设计规范》GB 50010
《混凝土结构施工质量验收规范》GB 50204
《混凝土结构加固设计规范》GB 50367
《金属压力容器声发射检测及结果评价方法》GB/T 18182
《建筑变形测量规范》JGJ/T 8
《建筑地基处理技术规范》JGJ 79
《既有建筑地基基础加固技术规范》JGJ 123
《公路桥梁加固设计规范》JTG/T J22
《铁路桥涵设计基本规范》TB 10002.1
《无损检测常压金属储罐声发射检测及评价方法)》JB/T 10764
《建筑物移位纠倾增层改造技术规范》CECS 225
《灾损建(构)筑物处理技术规范》CECS 269