浅谈城市更新既有建筑物基础托换技术

朱良辉 张淳棣 罗鸣

【摘 要】 文章介绍了在城市更新改造中，利用既有建筑物的基础托换技术，改造了既有建筑也保护了周边的历史建筑。基础托换技术可应用于大城市建筑密集地区的地下空间开发。

【关键词】城市更新; 基础托换; 静压锚杆桩; 树根桩; 钻孔灌注桩

1 工程概况

在上海繁华街区项目改造中，该房屋建于20世纪80年代，经过几十年的使用，建筑的一些性能下降，现需要将其内部改造为现代风格的大开间结构，并增加2层地下室，由于紧邻两栋建于1920年的文物保护建筑，且地铁从其下方通过。

2 方案确定

在各方的合力考察，实验和理论相结合的基础上，发现如下问题：

（1）该项目是位于上海的中心地区，人口密集，交通流量大，在施工时可能影响城市的正常运行。

（2）施工场地不能容纳大型机械和多台机械，机械作业难以實现。

（3）在施工过程中，可能对周围建筑的安全造成影响，为确保安全可能会提高施工成本。在施工时要特别注意地铁安全，控制红线在地铁界限以外，防止地铁出现问题，不要触及国防电缆和地下管道。

通过各方讨论后，提出解决方法，确定施工方案，基础处理决定采用托换形式进行施工，基础托换方式先穿墙梁、再夹墙梁和最后托换桩。

基础托换施工流程：挖土至托换梁底标高—穿墙梁位置墙体开槽—托换桩位置基础开槽—穿墙梁及夹墙梁钢筋绑扎—模板支设—托换体系混凝土浇筑。

大部分托换桩需在建筑内部施工，受到建筑内部空间限制，且建筑内部施工泥浆外运不便。为此本工程采用静压锚杆桩、树根桩及钻孔灌注桩等托换桩形式结合的支护方法。

3 静压锚杆桩施工流程

静压锚杆桩：在指定的位置进行打洞，形成锚杆的设计孔深，再边打洞边置入锚杆，在锚杆处设置反力架、千斤顶，利用锚杆的反力，逐步将一节节桩压入孔内的土中。

静压锚杆桩特点：设备体积小，不会影响净空高度，便于施工，不影响周边民众的生活;无振动、无噪声;无泥浆产生;狭小场地内可施工，可以增强土地周围环境受力的情况。

3.1 施工工艺流程

（1）确定桩位，放样，编号。

（2）安装压桩架。

（3）桩段就位，校正桩身垂直度，压桩及记录桩入土深度和压力表读数。

（4）接桩与压桩交替进行，压桩力达到480 kN时且持续时间不小于5 min，压桩结束。

（5）焊接槽上层钢筋网，浇筑C40微膨胀强混凝土封桩。

（6）压桩施工时，不宜多台压桩设备在同一部位。

（7）到达要求以后，拆除压桩架，清理预留的泥土，去掉多余的锚杆，把表面的边坡用混凝土修平。

3.2 压桩施工

（1）准备前工作，压桩架在平地安装，有利于控制垂直度和使仪器安全，用锚固螺栓、螺帽拧紧，在压桩过程中，适当调节螺帽，当一个承受不了时，要多个螺帽一同承受，使锚杆受力。

（2）桩在进入孔中前，要垂直压入的倾斜偏差不能高于3 mm，所有上、下节桩要对正，中心偏差不大于3 mm;压桩前应在桩顶垫3～4 cm厚的木板或多层麻袋，然后套上钢桩帽再进行压桩。

（3）应保持千斤顶与桩段轴线在同一水平，压力中心与桩的截面中心一定保证重合，千斤顶在水平面上偏差不大于2 mm。

（4）压桩时不宜多台设备在同一基础上施工;压桩过程不能中断，一次压到位置，如在途中要桩尖在软土停留时，在24 h内要施工完;当桩端末压到设计标高时就已满足压桩力要求时，必须切除外露桩头，切割桩头前应用楔块把桩固定住，严禁在悬臂情况下乱砍桩头，要按除桩头规程进行施工。

（5）随时根据情况做好数据，用480 kN的标准控制压桩。单节桩长2 m，接桩时锚固筋插入锚固孔，调整垂直度并检查无误后，将上节桩起吊10 cm后装上硫磺胶泥夹箍，浇入熬制好的硫磺胶泥，使上、下桩面充分粘结对齐，防止桩面错位，待硫磺胶泥凝固后（停留时间大约为3～5 min）即可继续压桩。

在压桩过程中，做好桩的垂直和移动的监控，防止桩移位出现质量问题。

3.3 压桩施工记录

施工前检查桩长，施工时根据桩长记录孔深、油压表读数，并在施工完及时计算数据进行整理，对桩质量作出评估，证实承载力是否充足。

如在压桩时读数（油压表）出现突然上下浮动大或忽然数据在零附近，要将设备关机后及进检查是否出现桩身问题，并告知设计人员，对方案进行补救，作出对策。

3.4 桩基检测

桩基检测分桩体和承载力检测。本工程单桩竖向承载力特征值为300 kN，由于不再具备承载力的检测要求，因此在锚杆静压桩施工完成后只进行低应变检测、垂直度检测以及桩身质量、钢筋、端板等检测。

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3.5 封桩

在达到深度后，认真检查桩身有没有问题，压桩有没有出现不正常状况，检查是否去掉高于设计高度的桩尖，检查桩内是否有垃圾，泥土等异物，检查钢筋是否干净。通过检验后，封桩釆用C40微膨胀混凝土封桩，封桩混凝土注意振捣密实，在终凝前的二次抹面后（即在混凝土浇筑后8～12 h）立即进行养护。混凝土有微膨胀性，对温度升降较敏感，当气温在合适温度（3～35 ℃）时浇筑，当超过规定温度不能浇筑。

4 树根桩施工流程

树根桩：利用机器钻到设计孔深，完成后准备好钢筋笼，将水泥和泥浆注入。

树根桩特点：所需场地较小，噪音、振动小，不损伤原有地基、基础或墙柱，不干扰建筑物的正常使用，桩孔小，对墙身和地基土的影响较小。

4.1 施工工艺流程

工艺流程：现场准备地平、仪器放样、正反循环钻进成孔、孔周作泥浆护壁、下放钢筋笼、泵车由导管下料、泵送压浆。

5 钻孔灌注桩施工流程

施工步骤：

（1）钻机钻进2～3 m，用吊、挖车挤进护筒，钻到规定值（最好大于20 cm）。

（2）钢管挤土至规定值（最好大于20 cm）。

（3）人力挖掘，边挖边支护，钻到规定值（最好大于20 cm），以上是三种成孔方式，其内下放钢筋笼，用导管灌混凝土，形成灌注桩。

钻孔灌注桩特点：可以做地较深，深度桩承受力强;无需上部结构提供反力;可穿越地下障碍层;适合建筑内部施工。

本工程钻孔灌注桩采用低净空钻孔灌注桩设备进行施工。

该设备具有使用方便、工作面要求低、移动快和工作速度快的特点。设备长4.6 m左右，宽2.1 m左右，高4.5～6.8 m之间。具有对周边环境扰动小;承载力较大，无需反力，可实现零距离打桩;在特殊环境下得到较好的应用;泵吸反循环快速成桩工艺，2～3 h内可完成45 m的桩基成孔。钻出的泥浆主要为土块。

工艺流程：前期工作、放点、钻孔、埋护筒、钻孔、第一次清孔、到达孔深停止钻进（验收）、制安钢筋笼（在成孔前做好）、先安装导管再浇筑（在下完钢筋笼通知混凝土后进行）、第二次清孔、混凝土灌注、拆导管。

注意：浇筑混凝土时两次送料间隔不大于1 h，在浇筑混凝土后要养护，成孔后做好防护防止人员坠落。

6 泥浆减量化处理

现场场地有限，为保证文明施工，减少泥浆对环境的影响和运输困难，在本工程要对泥浆净化处理，首次提出用带式分体压滤机进行。

在现场就近将废液放入池中，再加外加剂，等待时间还原了絮凝，最后脱水（挤压方式），完成泥水分离。

污泥经过机械挤压，形成泥饼和水。泥饼运至弃渣场，水排到城市地下排水系统或形成水泥浆再使用到施工场地。

7 结论

本工程在规定时间内完工并投入使用。基础托换较成功：

（1）对于地铁的影响较小，同时保证了周围建筑的安全，相关监测数据都在允许值内。

（2）在原建筑下以及鄰近区域开发了地下室，合理利用了土地资源。

该工程成功进行了基础托换，提高了地下空间改造使用技术，将对城市的建设发展有一定影响。

参考文献

[1] 王晓鹏.地铁隧道穿越黄土地区桥梁桩基托换技术试验研究[J].铁道建筑，2021（1）：27-30.

[2] 刘春杰，刘永祥.多种桩基托换技术在深圳地铁9号线中的应用[J].现代城市轨道交通，2020（12）：79-83.

[3] 李洪庆.桩基托换技术在广州地铁工程中的应用[J].城市轨道交通研究，2016（8）：62-66.

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