摘要：这些年在我国城市化的不断发展下，城市用地出现了紧张的情况，很多城市为提升城市的整体服务功能，就会加大一些老旧建筑的改造，加快对地下空间的开发与利用。但是在改造过程中对环境的影响较大，能耗较高，与我国“绿色发展”理念背道而驰。所以为有效应对这些问题，可以在既有地下室条件下，通过逆作桩基的施工技术提升施工质量与效率，减小对环境的影响，实现地下室改造的有序进行。
关键词：既有地下室；逆作桩基；全套管；加固技术
我国很多城市都存在大量的老旧建筑，这些建筑虽然老旧，但有很多都是一些有历史意义的建筑，所以只能通过改造工程对城市与建筑的整个功能进行完善。但是在对地下室进行改造过程中存在一些难点，在既有地下室条件下进行空间的改造存在一定的难度，所以就要在逆作桩基的施工技术的应用下，对这些问题进行合理解决，从而不断提升施工的综合效益。本文以实际案例对在既有地下室条件下逆作桩基的施工技术进行研究，希望为我国类似工程的施工提供一些参考意见。
1.项目概述
该项目为某市老旧建筑地下改造工程。该项目的总建筑面积、地上总建筑面积、地下建筑面积分别为37311.89m2、19365.84m2、17947.10m2，项目地上与地下分别为17与4层。建筑高度、基坑普遍开挖深度、基坑面积与周长分别为79.41m、21.65m、4009.22m2与294m。
旋挖钻孔灌注桩为工程桩，在该项目中总共有144根，并为立柱都为钢筋混凝土结构，总共有47根立柱。旋挖工艺为桩基的设计工艺，底标高与垂直度分别为-49.11m、＜1/600。在风化层中的桩基为10m以上，但是成孔效率并不高，并且对垂直度的控制难度较难。
既有地下结构概况：在基坑的南侧存在地下室结构，并且为原有的2层，面积为每层1614.5m2，预应力管桩为原老地下室桩基的管桩。原地下室顶板标高与地下1层板标高、地下室底板顶标高分别为－0.65 m/－0.05 m、－4.15 m、－7.65 m。同时顶板及地下1层板、地下室底板的厚度分别为300mm、700mm，在原有设计中混凝土的强度等级为C40。下图为桩基平面布置图：
桩基平面布置图
2.主要施工技术难点
2.1周边管线复杂、重要
由于该项目工程场地不大，并且管线布置较为复杂，在项目的一侧还有大量的自来水管道等的埋设，深度与直径为11m与250mm，地下连续墙施工边线的走向为平行走向，并且燃气管线与基坑施工红线之间的距离较近，为4m。同时在本项目中还存在110kV强电电缆，在施工过程中这些管线十分重要，并且还存在一定的复杂性。
2.2既有地下室顶板承载力不足
在施工过程中施工周期较短，从而在施工过程中就无法按照平常使用的方法展开施工。施工需基于既有地下室顶板上进行操作，并且在施工过程中要与基坑逆作施工进行合理结合。在施工过程中要在满足桩基施工机械的基础上展开施工，所以地下室顶板承载力必须达到相关要求，这样才能确保施工的可靠性与安全性。
下面为使用过程中机械的相关参数：旋挖机、履带吊、全回转钻机与搓管机的重量分别为80t、70t、70t、60t。并且要在施工过程中对交叉施工组合与经常施工荷载进行合理考虑，一般为200t与150t。在本项目中，荷载在地下室顶板上需确定为8t/m2以上，但是由于本项目地下室顶板的稳固性较低，荷载不足，所以要对其进行加固。在对加固方案进行确定时，要对开孔造成的顶板承载力的削减进行合理考虑。
2.3水位差较大
既有2层地下建筑的底标高与自然地面的高差分别为-9.5m与10m，施工人员在对地形进行勘察分析的基础上，主要在浅部的杂填土中存在孔隙潜水，并且黏性土层在浅部新近沉积的软土体中含水量较大；粉质黏土何含卵砾石粉质黏土为承压水含水层；隔水底板位于伏岩层；粉质黏土层中包括既有地下室底板，并且桩孔与自然地面的高差为9.5m。这些问题都是施工过程中需要注意的地方，桩孔内水位与孔隙潜水、微承压水层高差较大，桩基施工时存在坍孔是给项目的主要施工难点，这就要求施工单位要合理使用逆作桩基的施工技术，降低施工难度[1]。
2.4既有地下室桩基处理困难
在该项目中，预应力管桩为原老地下室桩基，旋挖钻孔灌注桩为新地下室桩基，在具体施工过程中若全部将原有预应力管桩拔出，并重新进行施工，不但会增加施工成本，还会消耗大量的时间，也会破坏原有的桩基土体，同时也会使得新的桩基在施工过程中穿孔与易坍孔等无法有效确保。对原有地下室桩基的有效处理也成为影响本工程的难点与重点[2]。
3.方案设计
3.1地下室顶板承载力设计
3.1.1地下室加固方案
H型钢柱支撑为地下室的加固方案，在本方案中单层型钢柱共有138根，型钢柱的支撑截面与封头板分别为H400 mm×400 mm×13 mm×21 mm与500 mm×400 mm×20 mm。采用满焊的方式对型钢与封头板进行连接，并且要将焊缝的高度控制在8mm以上，要选择强度为10.9级的螺栓连接型钢与封头板，将螺栓的直径控制在M20以上，选择级别为235B的钢为钢材，将E43型钢确定为焊条。地下车库的三维模型需在YJK有限元软件的应用下进行构建。将H400 mm×400 mm×13 mm×21 mm的临时钢立柱在模型中进行设置，对原有的梁板进行加固，同时要在顶板较高标高的区域内浇筑混凝土板，并将厚度控制在250mm，将道渣铺设在较低标高区域，将浇筑的混凝土板控制在250mm，将厚度为250mm的封板加设在楼梯间等区域[3]。
3.1.2计算过程
履带起重机及搓管机的选择要在局部荷载的计算下完成，就能确定设备的选择为最重的，并且总重量的计算公式为：65t+80t+20t，得到的总重量为165t；0.8 m×6.8 m为履带的尺寸；需要增长楼板上0.9m，荷载会在加长的楼板上进行扩散，真的是对局部荷载进行计算为：165*10/2/[（0.9+6.8）*（0.9+0.8）]，最后得到的荷载为63kPa[4]。
3.2既有地下室桩基设计
预应力管桩为原地下室桩基，旋挖钻孔灌注桩为新地下室桩基，通过设计人员对桩基的调整，对原有桩基及柱进行合理避开。并且在新设计中，与原有预应力管桩重合的根桩基只剩下6根，并且位置均在既有地下中间，施工开始前要将对既有地下室进行拆除，拆除到底板的位置。
3.3管线保护设计
由于在该项目中管线较多，较为复杂，这时就要加大对管理的保护力度，对水平与垂直两个方向的位移量进行测量，并且对密度进行合理布置。在管线的节点或者拐角位置布置观测点，并且将测点的平面距离进行合理控制，一般为15m以上到20m以下。将直接监测点设置在压力管线上，在施工前要进行维护，采用三轴搅拌桩隔离的方法进行加固。
4.主要施工工艺
4.1整个工程流程控制
加固既有地下室顶板→平整场地→对三轴槽壁进行加固→地下连续墙施工→对故障进行清除，机械为CD清障机→既有地下室顶板施工桩基→做好临时支撑工作→逆作施工→拆除→基坑降水→拔出原有桩基→既有地下室底板施工桩基。
4.2全回转钻机清障施工
在项目工程施工过程中，拔出桩时主要有下面的几种情况：第一，预制管桩。桩径、桩长与数量分别为500mm、15m与4根；第二，φ 900 mm钻孔灌注桩。桩长与数量分别为17m与3根；第三，φ1000 mm钻孔灌注桩。桩长与数量分别为7m与1根。在回转钻机的利用下将钻孔灌注桩进行拔出，并且在该方法下将预制管桩进行拔出。在回转钻机清障的方法下，对老地下室顶部施工的桩基进行处理。
4.3全套管施工
在CD清障机的利用下，将障碍清除完之后，就要准备好搓管机，在履带吊的利用下，在搓管机上上设置套管，然后在复合作用下，将套管沉入地下室。完成此项工作后要进行第二节套管的施工。在施工过程中要确保第1节套管为垂直状态。当在软土区进行施工过程中，要使套管超前下沉，施工时要控制在开挖面的1.3m以上。
4.4混凝土灌注面控制技术
混凝土面位置的需要在探测浮浆及混凝土混合料的密度等方式下进行确定，将桩头位置混凝土的具体情况安置在手机的APP中，这样能有效减少施工成本。在钢筋笼的下放操作过程中，要在钢筋笼顶部绑扎传感器，这时就可以对周边的具体情况进行收集。当传感器中有混凝土灌注时，压位线就会上升，这时就会出现报警信息，并且能对混凝土与感应器的相对距离进行有效的探测，对桩顶超灌标高进行有效控制。
5.结语
本文在实际案例的基础上对深基坑抗拔桩施工技术进行合理研究，从而对目前施工规程中存在的难度与困难进行合理解决。在既有地下室条件下逆作桩基的施工技术的应用，能有效提升施工质量与效率，减少施工成本，实现施工单位的经济效益与社会效益，并且也能为我国相类似工程的施工提供一些参考意见，从而实现我国相关工程的可持续发展。
参考文献：
[1]吴江斌，王向军，宋青君.锚杆静压桩在低净空条件下既有建筑地基加固中的应用[J].岩土工程学报，2017，39（s2）：162-165.
[2]李振亚，王奎华.考虑横向惯性效应时非均质土中大直径桩纵向振动特性及其应用[J].岩石力学与工程学报，2017，36（1）：243-253.
[3]刘志峰，宋永生，陶文成，等.建筑平移和地下室逆作法在历史建筑地下空间开发的应用研究[J].施工技术，2018，47（19）：146-150.
[4]李忠海，段月涛.钻孔灌注桩施工技术在房屋建筑工程中的应用的实施探讨[J].建材发展导向：下，2017，15（11）：241-241.
论文作者:刘宏准
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
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