翻建项目既有工程桩的二次利用技术

陶志新

中亿丰建设集团股份有限公司 江苏 苏州 215131

1 工程概况

1.1 原地下室结构概况

某工程为原人防地下室拆除新建工程，原地下室地下共2层，地下建筑面积约25 000 m2，由于原地下室不满足新的消防验收标准且施工过程资料缺失，故需拆除后重建。原人防地下室顶绝对高程为3.15 m，地下室底绝对高程为－5.00 m。

地下室工程桩为管桩，桩长13 m，桩型为PHCAB400-80-13。桩顶绝对高程为－4.30 m，共931根。单桩竖向抗拔承载力特征值为275 kN。

1.2 新建地下室结构概况

新建地下室地下共2层，地下建筑面积约21 000 m2。新建人防地下室顶绝对高程为3.15 m，地下室底绝对高程为－5.00 m，与原地下室标高一致。

新建人防地下室除西侧局部缩减约2 000 m2建筑面积外，建筑轮廓线与原地下室基本一致；新老地下室承台及柱位置一致。本工程拟利用原工程桩数量为847根（图1），单桩竖向抗拔承载力特征值与原工程桩设计要求一致，均为275 kN。

图1 地下室工程桩平面布置

2 设计背景与要求

2.1 设计背景

由于新建地下室与原地下室建筑结构要求相似，故本着绿色施工的原则，需保留既有地下室原工程桩以二次利用。但原地下室工程桩施工资料已全部缺失，包括原管桩抗弯破损等原材检测资料以及管桩施工完成后的小应变与抗拔承载力检测资料。

同时，原工程管桩已灌芯，灌芯深度为1 m，灌芯深度未满足现行规范要求的3 m。

2.2 设计要求

2.2.1 现场保护与验收要求

根据设计要求，地下室底板破拆过程中需对原工程桩实施保护，破拆过程中不得对桩头锚固钢筋及端头板造成破坏。待桩头凿出后，由施工单位进行自检，建设单位及监理单位现场验收。

原有抗拔桩均需在100%检测合格后方可用于本工程，若有检测不合格的基桩，需及时通知建设单位及设计单位进行处理。

2.2.2 桩身完整性检测要求

根据GB 50202—2018《建筑地基基础工程施工质量验收标准》，工程桩桩身完整性的抽检数量不应少于总桩数的20%，而且不应少于10根；每个柱子承台下的桩抽检数量不应少于1根。本工程由于抗拔管桩施工资料缺失，应设计要求需对所有抗拔管桩进行低应变检测，检测比例为

100%。

2.2.3 抗拔承载力检测要求

根据GB 50202—2018《建筑地基基础工程施工质量验收标准》，设计等级为甲级或者地质条件复杂时，应采用静载试验的方法对桩基承载力进行检验，检验数量不应少于总桩数的1%，且不应少于3根，当总桩数少于50根时，不应少于2根。

本工程桩基设计等级为丙级，由于抗拔管桩施工资料缺失，应设计要求需对抗拔管桩承载力检验数量加倍，采用静载试验，检验数量不应少于总桩数的2%。

3 技术难点及解决措施

3.1 技术难点

3.1.1 原工程桩无法100%保护

应设计要求需对原工程桩桩头及桩身进行保护，为避免原工程桩遭到大面积破坏，本工程地下室底板采用大镐头机破拆板面、小镐头机破拆桩头的方法（图2）。但底板破拆完成后，局部管桩仍遭到了损伤。原工程桩847根，管桩桩头锚固端板完好的约占80%；管桩锚固钢筋均有不同程度的弯折受损。

图2 桩头破拆示意

3.1.2 抗拔检测不达标

应设计要求对原工程桩进行了小应变及静载检测。

小应变按100%桩数检测，检测结果均为一类及二类桩，符合设计及规范要求。

静载按2%桩数检测，共计为17根；底板破拆过程对原工程桩锚固钢筋及端板造成损伤，致使抗拔承载力仅达到300 kN左右，抗拔检测未达到设计要求的550 kN，检测不合格。

3.2 解决措施

针对上述情况，若无法解决桩头锚固钢筋受损问题，则桩锚入承台钢筋的可靠性将存疑。同时，若无法判断桩的抗拔承载力能否满足设计要求，则无法利用原工程桩进行施工。

经研究与分析，提出以下几种方法，并进行了对比分析（表1）：

方法一：补桩。由于此阶段原地下室已拆除，大型设备在基底施工难度大，故考虑采用抗浮锚杆进行补桩。

方法二：重新灌芯。由于原灌注桩已灌芯1 m，故对原工程桩进行1 m的截桩，截桩完成后进行接桩，进行二次灌芯并插入锚固钢筋，根据现行规范要求，灌芯深度不小于3 m。

方法三：预制桩钢棒连接器。将原预制桩桩头钢棒凿出，采用连接器连接钢棒及锚固钢筋。

表1 各施工方法对比分析

从以上对比分析可以看出，与补桩或截桩后接桩灌芯相比，在本工程中使用预制桩钢棒连接器可节约大量的施工工期以及施工成本。其中，工期节约近2/3；与锚杆桩相比，成本约为锚杆桩的1/8，与截桩后接桩灌芯相比，成本节约近1/2。

4 钢棒连接器的施工与应用

4.1 连接器的组成

连接器主要由螺栓、热墩头钢筋、弹簧、夹片组成。螺栓由3片夹片组成，夹片拼接时先夹住钢棒，然后在螺栓内放入弹簧，将热墩头钢筋拧入螺栓内，直至拧紧（图3）。

4.2 主要施工方法及检测要求

4.2.1 主要施工方法

1）预制桩桩头采用人工破碎，截桩前需在截桩处增加一道2 cm深的机械切割，确保在破碎过程中桩及桩头的质量不受损伤。钢棒露出长度宜为20 cm，便于可靠连接。

图3 连接器的组成

2）原工程桩有9根直径为8.3 mm的钢棒，通过预制桩连接器将9根钢棒与热墩头钢筋相连，钢筋为直径18 mm的三级钢，锚固长度为45d（d为钢筋直径）。连接时需一次拧紧，不得露丝。

3）底板施工前，需将锚入承台的钢筋进行弯折，弯折后的热墩头钢筋需进行复拧，以确保钢筋连接的可靠性（图4）。

图4 桩与承台连接示意

4.2.2 检测要求

1）试拉件检测：连接器施工前，需做好试拉件并进行拉拔力检测，试拉件拉拔力需满足设计要求的70 kN后方可使用。

2）抗拔承载力检测：抗拔承载力检测需满足设计要求的抗拔承载力极限值550 kN。

4.3 检测结果

本工程主要进行连接器试拉件拉拔力的检测以及桩抗拔承载力的检测。经第三方检测（图5），试拉件拉拔力为90.36～93.66 kN，连接后的管桩经抗拔承载力检测可达到550 kN。依据检测数据对桩的二次利用进行了相应的专家论证，得到了专家的一致认可。

图5 检测过程示意

5 结语

本工程通过预制桩钢棒连接器的应用，使桩的抗拔承载力满足设计要求，顺利通过了桩基验收，实现了桩的二次利用[1-8]。

自改革开放以来，建筑业进入高速发展的时代，随着更新的技术、更高的标准、更多的需求，对旧建筑物拆除重建将是未来几十年的常态化工程项目。如何二次利用原有的工程桩，实现节约成本、绿色环保的目标，是未来技术研究的一大难点及重点。

本项目通过预制桩钢棒连接器，很好地解决了这一难题，为今后地下室底板拆除过程中的工程桩二次利用施工提供了一定的借鉴作用。但该连接器为新工艺，其连接试拉件的检测难度较大，同时其连接的可靠度依赖人工拧紧。未来将通过进一步研究，实现机械化，保证更可靠的连接。