翻建項目既有工程樁的二次利用技術

陶志新

中億豐建設集團股份有限公司 江蘇 蘇州 215131

1 工程概況

1.1 原地下室結構概況

某工程為原人防地下室拆除新建工程，原地下室地下共2層，地下建筑面積約25 000 m2，由于原地下室不滿足新的消防驗收標準且施工過程資料缺失，故需拆除后重建。原人防地下室頂絕對高程為3.15 m，地下室底絕對高程為－5.00 m。

地下室工程樁為管樁，樁長13 m，樁型為PHCAB400-80-13。樁頂絕對高程為－4.30 m，共931根。單樁豎向抗拔承載力特征值為275 kN。

1.2 新建地下室結構概況

新建地下室地下共2層，地下建筑面積約21 000 m2。新建人防地下室頂絕對高程為3.15 m，地下室底絕對高程為－5.00 m，與原地下室標高一致。

新建人防地下室除西側局部縮減約2 000 m2建筑面積外，建筑輪廓線與原地下室基本一致；新老地下室承臺及柱位置一致。本工程擬利用原工程樁數量為847根（圖1），單樁豎向抗拔承載力特征值與原工程樁設計要求一致，均為275 kN。

圖1 地下室工程樁平面布置

2 設計背景與要求

2.1 設計背景

由于新建地下室與原地下室建筑結構要求相似，故本著綠色施工的原則，需保留既有地下室原工程樁以二次利用。但原地下室工程樁施工資料已全部缺失，包括原管樁抗彎破損等原材檢測資料以及管樁施工完成后的小應變與抗拔承載力檢測資料。

同時，原工程管樁已灌芯，灌芯深度為1 m，灌芯深度未滿足現行規(guī)范要求的3 m。

2.2 設計要求

2.2.1 現場保護與驗收要求

根據設計要求，地下室底板破拆過程中需對原工程樁實施保護，破拆過程中不得對樁頭錨固鋼筋及端頭板造成破壞。待樁頭鑿出后，由施工單位進行自檢，建設單位及監(jiān)理單位現場驗收。

原有抗拔樁均需在100%檢測合格后方可用于本工程，若有檢測不合格的基樁，需及時通知建設單位及設計單位進行處理。

2.2.2 樁身完整性檢測要求

根據GB 50202—2018《建筑地基基礎工程施工質量驗收標準》，工程樁樁身完整性的抽檢數量不應少于總樁數的20%，而且不應少于10根；每個柱子承臺下的樁抽檢數量不應少于1根。本工程由于抗拔管樁施工資料缺失，應設計要求需對所有抗拔管樁進行低應變檢測，檢測比例為

100%。

2.2.3 抗拔承載力檢測要求

根據GB 50202—2018《建筑地基基礎工程施工質量驗收標準》，設計等級為甲級或者地質條件復雜時，應采用靜載試驗的方法對樁基承載力進行檢驗，檢驗數量不應少于總樁數的1%，且不應少于3根，當總樁數少于50根時，不應少于2根。

本工程樁基設計等級為丙級，由于抗拔管樁施工資料缺失，應設計要求需對抗拔管樁承載力檢驗數量加倍，采用靜載試驗，檢驗數量不應少于總樁數的2%。

3 技術難點及解決措施

3.1 技術難點

3.1.1 原工程樁無法100%保護

應設計要求需對原工程樁樁頭及樁身進行保護，為避免原工程樁遭到大面積破壞，本工程地下室底板采用大鎬頭機破拆板面、小鎬頭機破拆樁頭的方法（圖2）。但底板破拆完成后，局部管樁仍遭到了損傷。原工程樁847根，管樁樁頭錨固端板完好的約占80%；管樁錨固鋼筋均有不同程度的彎折受損。

圖2 樁頭破拆示意

3.1.2 抗拔檢測不達標

應設計要求對原工程樁進行了小應變及靜載檢測。

小應變按100%樁數檢測，檢測結果均為一類及二類樁，符合設計及規(guī)范要求。

靜載按2%樁數檢測，共計為17根；底板破拆過程對原工程樁錨固鋼筋及端板造成損傷，致使抗拔承載力僅達到300 kN左右，抗拔檢測未達到設計要求的550 kN，檢測不合格。

3.2 解決措施

針對上述情況，若無法解決樁頭錨固鋼筋受損問題，則樁錨入承臺鋼筋的可靠性將存疑。同時，若無法判斷樁的抗拔承載力能否滿足設計要求，則無法利用原工程樁進行施工。

經研究與分析，提出以下幾種方法，并進行了對比分析（表1）：

方法一：補樁。由于此階段原地下室已拆除，大型設備在基底施工難度大，故考慮采用抗浮錨桿進行補樁。

方法二：重新灌芯。由于原灌注樁已灌芯1 m，故對原工程樁進行1 m的截樁，截樁完成后進行接樁，進行二次灌芯并插入錨固鋼筋，根據現行規(guī)范要求，灌芯深度不小于3 m。

方法三：預制樁鋼棒連接器。將原預制樁樁頭鋼棒鑿出，采用連接器連接鋼棒及錨固鋼筋。

表1 各施工方法對比分析

從以上對比分析可以看出，與補樁或截樁后接樁灌芯相比，在本工程中使用預制樁鋼棒連接器可節(jié)約大量的施工工期以及施工成本。其中，工期節(jié)約近2/3；與錨桿樁相比，成本約為錨桿樁的1/8，與截樁后接樁灌芯相比，成本節(jié)約近1/2。

4 鋼棒連接器的施工與應用

4.1 連接器的組成

連接器主要由螺栓、熱墩頭鋼筋、彈簧、夾片組成。螺栓由3片夾片組成，夾片拼接時先夾住鋼棒，然后在螺栓內放入彈簧，將熱墩頭鋼筋擰入螺栓內，直至擰緊（圖3）。

4.2 主要施工方法及檢測要求

4.2.1 主要施工方法

1）預制樁樁頭采用人工破碎，截樁前需在截樁處增加一道2 cm深的機械切割，確保在破碎過程中樁及樁頭的質量不受損傷。鋼棒露出長度宜為20 cm，便于可靠連接。

圖3 連接器的組成

2）原工程樁有9根直徑為8.3 mm的鋼棒，通過預制樁連接器將9根鋼棒與熱墩頭鋼筋相連，鋼筋為直徑18 mm的三級鋼，錨固長度為45d（d為鋼筋直徑）。連接時需一次擰緊，不得露絲。

3）底板施工前，需將錨入承臺的鋼筋進行彎折，彎折后的熱墩頭鋼筋需進行復擰，以確保鋼筋連接的可靠性（圖4）。

圖4 樁與承臺連接示意

4.2.2 檢測要求

1）試拉件檢測：連接器施工前，需做好試拉件并進行拉拔力檢測，試拉件拉拔力需滿足設計要求的70 kN后方可使用。

2）抗拔承載力檢測：抗拔承載力檢測需滿足設計要求的抗拔承載力極限值550 kN。

4.3 檢測結果

本工程主要進行連接器試拉件拉拔力的檢測以及樁抗拔承載力的檢測。經第三方檢測（圖5），試拉件拉拔力為90.36～93.66 kN，連接后的管樁經抗拔承載力檢測可達到550 kN。依據檢測數據對樁的二次利用進行了相應的專家論證，得到了專家的一致認可。

圖5 檢測過程示意

5 結語

本工程通過預制樁鋼棒連接器的應用，使樁的抗拔承載力滿足設計要求，順利通過了樁基驗收，實現了樁的二次利用[1-8]。

自改革開放以來，建筑業(yè)進入高速發(fā)展的時代，隨著更新的技術、更高的標準、更多的需求，對舊建筑物拆除重建將是未來幾十年的常態(tài)化工程項目。如何二次利用原有的工程樁，實現節(jié)約成本、綠色環(huán)保的目標，是未來技術研究的一大難點及重點。

本項目通過預制樁鋼棒連接器，很好地解決了這一難題，為今后地下室底板拆除過程中的工程樁二次利用施工提供了一定的借鑒作用。但該連接器為新工藝，其連接試拉件的檢測難度較大，同時其連接的可靠度依賴人工擰緊。未來將通過進一步研究，實現機械化，保證更可靠的連接。