改扩建工程中预制旧桩基再利用试验研究.pdf

1、建筑施工第45卷第10期1947广1:陕西建工机械施工集团有限公司（封1）广2:青建国际集团有限公司（封2）广3:广州机施建设集团有限公司（前插1）广4:云南建投第六建设有限公司（前插2）广5:中天建设集团有限公司江苏公司（前插3）广6:建筑施工杂志公益广告（前插4）广7:“打造建设品牌 再铸企业辉煌”专题广告（前插5）广8:“打造建设品牌 再铸企业辉煌”专题广告（前插6）广9:赣州建工集团有限公司（封3）广10:中铁市政环境建设有限公司（封4）建筑施工杂志刊务单位（前插7）建筑施工杂志刊务单位（前插8）建筑施工杂志刊务单位（前插9）建筑施工杂志刊务单位（前插10）改扩建工程中预制旧桩基再利用

2、试验研究陈君杰上海建工集团股份有限公司 上海 200080摘要：既有建筑在改扩建过程中产生了大量的预制旧桩基，直接拔除旧桩一方面造成资源浪费，另一方面对原状土形成扰动，对新打入预制桩承载力形成不利影响。通过某工程中预制旧桩现场试验，研究预制旧桩再利用的可行性，验证了所采取的消除挤土效应措施有效，试验结果也可为后续其他号房和车库的施工起到指导作用。关键词：预制旧桩基；挤土效应；应力释放；改扩建工程中图分类号：TU746 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2023)10-1947-03 DOI：10.14144/ki.jzsg.2023.10.001Experimental Study

3、 on Reuse of Old Precast Pile Foundations in Reconstruction and Extension ProjectCHEN JunjieShanghai Construction Group Co.,Ltd.,Shanghai 200080,ChinaAbstract:During the reconstruction and extension process of existing buildings,a large number of old precast pile foundations are generated.Directly r

4、emoving the old piles not only causes resource waste,but also causes disturbance to the original soil,which has a negative impact on the bearing capacity of newly driven precast piles.Through onsite testing of precast old piles in a certain project,the feasibility of reusing old precast piles is stu

5、died,and the measures taken to eliminate soil squeezing effect are verified to be effective.The test results can also serve as guidance for the construction of other rooms and garages in the future.Keywords:old precast pile foundation;soil squeezing effect;stress release;reconstruction and extension

6、 projects并达到低碳节能效果。现有资料表明，该改造工程存在老钢筋混凝土方桩1 140根，规格为450 mm 450 mm和400 mm400 mm，桩长2930 m，还有500 mm、桩长为10 m的粉喷桩2 281根及部分地下构筑物。1 旧桩利用的可行性为保证再利用老桩的承载力达到设计要求，必须对新造建筑下需要利用的老桩的承载力进行检测。经对本工程3栋号房下的老桩各抽取一根进行静荷载试验，最终结果显示这3根老桩的总沉降量小于100 mm；实际单桩竖向抗压极限承载力均满足设计要求。对于新项目建筑下无法利用的老桩（如地下车库位置等），必须进行拔除处理，且拔除后由于应力释放的关系会造成土体

7、不稳定，因此对于这些部位必须进行低压旋喷注浆加固处理。因旧建筑桩位布置图与新建筑的桩位布置图存在较大差异，在施打新桩时，还会遇到新桩离老桩距离过近或者老桩较密集区域，为防止挤土效应，必须根据实际情况设置应力释放孔。2 现场监测试验试验在本项目的某栋号房桩基中抽取6个区域，分别根据新老桩之间的距离对应8种不同的应力释放需求，使用长螺旋钻机预钻孔的方式进行应力释放，桩之间的距离从远针对预制旧桩处理，一般包括回避、移除、直接重新利用和加固重新利用1。旧桩利用符合建筑节能与绿色建筑发展。评判旧桩是否可以重新利用，一般需考虑旧桩的耐久性和承载力。旧桩需通过现场检测评估，确定桩体退回程度及其对桩基在新的设

8、计使用年限中的影响。现有研究表明，在没有桩身破损等情况下，桩侧摩擦承载力一般不会有明显降低，需要通过旧桩承载力检测进行判定。如果旧桩的承载力和耐久性（或进行局部加固后）均满足要求，则可以重新利用，具有很好的经济性2。预制旧桩重新加固一般采取补桩的方式进行，具有施工过程对地基扰动少的优势，过程中需考虑补打预制桩对预制旧桩的挤土效应3-4。对于沉降变形控制要求高的建筑，尚应考虑新旧桩共用时的变形特性、新旧桩基荷载分配等5。本文以某旧建筑改造工程为例，通过现场试验确定可以利用旧桩，对不满足要求的旧桩予以拔除并进行加固，同时研究新打入挤土桩对利用老桩的影响，以降低工程造价作者简介：陈君杰（1985），

9、男，本科，工程师。通信地址：上海市虹口区东大名路666号建工大厦A座503室（200080）。电子邮箱：收稿日期：2023-05-31地基基础FOUNDATION BED&FOUNDATION202310Building Construction1948到近分别采用直接打桩、桩1/3预钻孔、桩1/2预钻孔与排土孔的方式进行压力释放，同时通过埋设测斜管和孔隙水压力计来测量分析新桩打入时对老桩的影响，使用全站仪对老桩的桩顶位移进行测量，从而得出最终结论。2.1 试验前准备确定试验方案时，预钻孔、孔隙水压力计、测斜管的埋设位置必须根据打桩机的型号和外观尺寸进行精确定位。钻孔与测量器材的埋设必须在打桩

10、之前进行，其中测斜管是先埋设套管至地面50 cm以下，当桩机就位后进行开挖，然后设置测斜管。若埋设位置出现较大偏差，测斜管可能被压在桩机大脚之下导致无法开挖埋设，而预钻孔的位置偏差则有可能因为桩机就位时的压迫导致坍孔。因此在现场放线定位后，必须经过反复核实后，方可进行钻孔和器材埋设。该工程的地面下存在旧建筑的基础，地下条件很复杂，可能残留有旧建筑清除时留下的垫层、混凝土块等。长螺旋钻机在钻孔时若垂直方向上遇到此类坚硬物体，钻孔就无法继续进行，导致该区域的试验无法进行。因此在施工之前，必须对地下环境进行勘察，必要时需要挖出旧建筑物的基础，清除各种坚硬物体后方可进行后续工作。同时，预钻孔完成后到打

11、桩完成之间，因为工序衔接或天气等其他因素会有较长的搁置时间，桩机移动或现场机械的行走都有可能使预钻孔上部坍塌或者周围的土体进入孔内，所以必须对完成的预钻孔采取保护措施防止坍孔。2.2 正式试验阶段2.2.1 试验概况根据新老桩位图的实际情况，选取号房的桩基分布与试验桩之间的距离比较合理，对试验最具有针对性，相对也会取得较好的试验结果。将所选房划分为6个区域，每个区域抽取2根桩进行试验，共计12根桩，汇总如表1所示。根据打桩机尺寸布置试验桩位置，同时进行数据检测。表1 选定试验区域分布试验桩号 1-1、1-22-1、2-23-1、3-24-1、4-25-1、5-26-1、6-2施工区域编号123

12、456施工情况预钻孔1/2桩长预钻孔1/3桩长设置排土空无措施预钻孔1/2桩长，设置排土孔预钻孔1/3桩长，设置排土孔检测内容桩周土体位移、孔隙水压力计、旧桩桩顶位移每个区域设置孔隙水压力计，水平方向分为5组，每组间隔为1 m，垂直方向分为4组，埋设深度分别为3、8、15、25 m，共计孔隙水压力计20个。测斜管2根，与新桩之间的距离分别为1.5 m和5 m。孔隙水压力测点及测斜布置如图1所示。预制桩1 50051 0005 0003 50020孔隙水压测点（5组）（深度 25 m）H测斜管（2根）深度 25 mH图1 孔隙水压测点与测斜布置2.2.2 数据记录单根桩分3次压桩，一共要测6次数

13、据，主要包括压桩前、每根单节桩压到焊接标高后、整根桩压桩结束后1 h、该区域压桩结束后1 h等。孔隙水压力计和测斜管的数据读取后均直接记录在电脑上，旧桩的桩顶位移需要使用全站仪由人工操作进行读取，并去除明显不合理的数据。2.2.3 施工要点1）读取老桩桩顶位移时需开挖一个小型基坑，深度至旧桩桩顶以下50 cm，此工序必须在压桩机就位之前完成，因此必须进行支护，否则在桩机就位时会使基坑坍塌，导致测桩顶位移的工作无法顺利开展。在施工中使用现场的脚手架钢管与模板进行焊接拼装，形成简易有效支护。2）压桩机的行进路线应进行仔细规划，如无法避免要破坏场地上现有的定位标记，应在经过后使用全站仪对该位置重新进

14、行精确定位。3）压桩应缓慢进行，不宜过快，因为孔隙水压力计最近的一组距离桩不到1 m，压桩过快易使孔隙水压力计损坏，失去应读的数据导致研究效果不理想。测斜管放入预埋管时应避免异物进入预埋套管内，从而导致读数无效。2.3 数据分析2.3.1 桩侧土体侧移以区域1和区域3为例，分别采取预钻与排土方式成孔，获取施工过程中距离桩中心1.5 m和5 m处的土体侧移，如图2和图3所示。可见：1）距新桩5 m处的测斜管测得的土体位移均在10 mm内，因此当与新打桩距离大于5 m时，挤土效应已非常小。2）区域1为采用预钻孔深度20 m的方式进行作业，1.5 m处的测斜管数据显示，20 m范围内的土体侧移较小，

15、而当深度大于20 m时，土体位移明显增大。3）区域3未设预钻孔而采用20 m深的挤土孔，1.5 m处的测斜管数据显示，20 m范围内的土体侧移较小，而当深度大于20 m时，土体位移明显增大。因此，在老桩密集区域施打新桩时，通过适当采取预钻孔和排土孔的方式，可以有效降低挤土效应。2.3.2 旧桩桩顶侧移老桩利用工程中，旧桩的桩顶位移十分重要，因为桩陈君杰:改扩建工程中预制旧桩基再利用试验研究建筑施工第45卷第10期1949201001020位移/mm201001020位移/mm深度/m2520151050深度/m2520151050C1C2C3C4C5C1C2C3C4C5图2 1.5 m（左）及

16、5 m（右）位置处土体侧移（区域1，预钻成孔，孔深度20 m）位移/mm位移/mm深度/m2010010202520151050深度/m25201510504020020C1C2C3C4C5C1C2C3C4C5图3 1.5 m（左）及5 m（右）位置处土体侧移（区域3，排土成孔，孔深度20 m）顶坐标的正确性直接关系到建筑基础的施工，如出现较大的偏差，则基础施工的钢筋绑扎将不到位，从而直接影响基础的承载力。限于篇幅，此处仅给出区域1和区域3中的2根桩，在桩周进行桩基施工时的桩顶位移，如图4所示，其中Cj（j1,2,3,4,5）分别表示新桩施工时旧桩对于第一次测得初始数据的相对位移。现场试验结果

17、表明，试验的6个区域内的所有老桩桩顶位移均控制在10 mm以内。因此，采取预钻孔和排土孔的方式可以有效缓解挤土应力，减少老桩桩顶位移，适合本项目老桩密集区域施打新桩。C1C2C3C4C5测量次数0246810区域1-z1桩区域1-z2桩区域3-z1桩区域3-z2桩侧移/mm图4 典型桩顶位移2.3.3 桩侧土体超孔隙水压力以区域1的新桩1-1为例，测得距离2 m和5 m处的孔隙水压力，如图5所示。可见，当第1节桩打入（第1次读数，对应C1，余同）时，数值基本未被扰动，源于区域1桩基均采样了预钻孔措施；当第2根桩打入时，超孔隙水压力最大。从第3次读数来看，距离2 m与5 m处的超孔隙水压力相差约

18、110 kPa，而当第6次读数时，上述差异缩小到约30 kPa。可见，随着时间推移，到第2节桩施工时的地下孔隙水扰动基本恢复稳定，因此，由打桩时产生的对地下环境的扰动会随着时间推移最终逐步消散。50050100150200孔隙水压力/kPa孔隙水压力/kPa20100深度/m20100深度/mC1C2C3C4C50204060C1C2C3C4C5图5 区域1新桩1-1距2 m（左）与5 m（右）处超孔隙水压力2.4 试验结果1）旧桩利用施工过程中的挤土效应问题，可根据现场桩的分布和距离采用预钻孔和排土孔的方式得到解决。2）在6个区域不同施工环境下，新桩施工对旧桩桩顶位移的影响较小，基本不会影响

19、后续该建筑基础的施工。3）在6个区域不同施工环境下，新桩施工对地下环境的影响，随着时间推移最终会恢复稳定。3 结语本文通过某工程中预制旧桩现场试验，确定了预制旧桩重复利用的可行性与适用性。现场试验研究表明：预制旧桩利用施工过程中的挤土效应问题，可以根据现场桩的分布和距离采用预钻孔和排土孔的方式得到很好的解决。新打入预制桩施工对旧桩桩顶位移的影响较小，基本不会影响到后续该建筑基础的施工。新桩施工对地下环境的影响，随着时间推移最终会恢复稳定。1 杜斌,刘祖德,聂向珍.城市中的旧桩基问题及处理方法探讨C/第二届 全国岩土与工程学术大会论文集.武汉:中国土木工程学会2006:19-25.2 戚万恩,姚建平,孙吉.新建建筑下既有桩基的处理方案分析与优化 J.建筑施工,2013,35(10):922-923.3 雷练武,吴爱梅,吴瑾.应力释放孔减小预制桩挤土效应的应用研究 J.东华理工大学学报(自然科学版),2018,41(3):277-281.4 钟建敏.预制桩沉桩挤土引起的桩基质量问题与处理J.建筑结构,2017,47(增刊2):458-463.5 孙晓晨,朱杰江.考虑沉桩时效性的新旧桩变形特性与沉降分析J.施工技术,2016,45(20):101-105.陈君杰:改扩建工程中预制旧桩基再利用试验研究