1、20231Building Construction10桩柱一体结构施工技术研究章谊1,2 肖启晟3 邓亮1,2 王竹君1,21.上海建工二建集团有限公司 上海 200090；2.上海建筑工程逆作法工程技术研究中心 上海 200090；3.上海建工集团股份有限公司 上海 200080摘要：对既有建筑增设地下室可在不改变建筑原立面形状的基础上提升建筑使用性能。介绍了一种适用于低净空条件下既有建筑地下空间开发的桩柱一体结构，该结构中桩柱一次浇筑成形，在有利于桩柱整体性的前提下可简化施工工序。着重阐述了桩柱一体结构的施工方法，以及桩柱与新建地下室梁、板的连接方式。依托工程实践，验证了所述施工方法的可
2、行性。在严格控制施工流程的条件下，采集了施工用时数据。总结的应用研究经验可作为既有建筑地下空间施工方法和新老混凝土构件连接方式的参考，为优化桩柱一体结构施工工序提供数据支撑。关键词：桩柱一体结构；逆作法；施工方法；梁柱连接；界面连接；时间控制中图分类号：TU765 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2023)01-0010-05 DOI：10.14144/ki.jzsg.2023.01.003Research on Construction Technology of Pile Column Integrated StructureZHANG Yi1,2 XIAO Qicheng3
3、 DENG Liang1,2 WANG Zhujun1,21.Shanghai Construction No.2(Group)Co.,Ltd.,Shanghai 200090,China;2.Shanghai Center of Top-down Method in Construction Engineering,Shanghai 200090,China;3.Shanghai Construction Group Co.,Ltd.,Shanghai 200080,ChinaAbstract:Adding basements to existing buildings can improv
4、e the building performance without changing the original facade shape.This paper introduces a pile column integrated structure suitable for the development of underground space of existing buildings under the condition of low headroom.In this structure,the pile column is cast in one time,which can s
5、implify the construction process on the premise of facilitating the integrity of the pile column.This paper emphatically expounds the construction method of the pile column integrated structure,and the connection mode of the pile column and the newly built basement beam and slab.Based on the enginee
6、ring practice,the feasibility of the construction method is verified.Under the strict control of the construction process,the construction time data were collected.The summarized application research experience can be used as a reference for the construction method of the existing building undergrou
7、nd space and the connection mode of the new and old concrete components,and provide data support for optimizing the construction process of the pile column integrated structure.Keywords:pile column integrated structure;reverse construction method;construction method;beam column connection;interface
8、connection;time control小，常规的室外成桩工艺难以实施，目前多采用静压锚杆桩工艺做竖向支撑2-3，但是静压锚杆桩承载力较低，上部荷载较大时需要布置大量的锚杆桩，会影响到后续地下室施工4。因此在传统钻孔灌注桩工艺的基础上，采用低净空成桩专利技术，实现了有限空间下的桩基施工，并在此基础上提出了“桩柱一体”结构的施工工法。桩柱一体结构施工采用低净空桩机将钻孔灌注桩施工至B0板标高，在土方开挖施工地下室结构时，利用桩体本身代替常规的格构柱、钢管柱作为竖向支承结构，水平梁板结构通过环梁节点进行传力。桩柱一体施工技术作为近年推出的新型施工技术，国内施工案例较少，目前仅在南京科举博物馆
9、二期项目保留建筑托换施工中进行了应用。该技术施工作业机械化程度高、环境适应性强，并具有较高的适用性、安全性和经济随着时代的发展，城市发展逐渐由增量模式转向存量模式，城市核心区老旧建筑的功能性升级改造成为当前城市有机发展过程中亟待解决的难题。从国内外经验来看，对于城市核心区建筑地下空间的开发是目前最为普遍的升级改造手段，能够解决城市核心区老旧建筑周围停车困难、商业设施缺乏、交通不便等诸多问题，从而改善人民的生活体验1。在既有建筑地下空间的开发过程中，建筑内部空间狭基金项目：上海市科学技术委员会科研项目课题（21DZ1203206、22DZ1203705）。作者简介：章谊（1975），男，本科，高
10、级工程师。通信地址：上海市杨浦区河间路2号（200090）。电子邮箱：收稿日期：2022-12-09特稿SPECIAL ISSUE建筑施工第45卷第1期11性，特别是在城市更新施工领域，取得了较好的社会与经济效益5。桩柱一体施工技术在城市更新领域有非常广阔的应用前景，能够较好地适应既有建筑有限空间的施工要求，同时也符合绿色施工的发展理念。1 工程概况科举博物馆二期项目位于南京市秦淮区夫子庙内（图1），地处南京市中心繁华地段，周边地铁线路较多，工程场地东侧靠近已建的地铁1号线和3号线，北侧紧邻在建地铁5号线。工程位置地铁5号线在建南京夫子庙居民区科举博物馆一期地铁1、3号线地铁1、3号线图1 工
11、程现场平面场地内包含有南京邮电局旧址、南京民国剧院、明远楼及飞虹桥等大量历史保护建筑，建筑保护等级较高，保留改造和拆除新建交叉施工，施工组织难度大，周边施工环境复杂，周边环境保护和变形控制要求高，场地内外交通组织压力大。如图2所示，为了保证地下各层空间的完整性，本项目需要在保留原中医院肛肠楼、综合楼等2幢建筑结构的基础上对其进行整体托换，并在下方增设地下室。由于科举博物馆二期项目肛肠中心楼的结构层高较低，且平面布置紧凑，若采用静压锚杆桩施工，桩间距过密，严重影响后期的挖土施工，故在该项目中采用了桩柱一体工法进行托换施工。2 施工工艺流程本文所提出的桩柱一体结构中，灌注桩直接做到地下结构顶板位置
12、，随开挖暴露出的部分直接作为结构柱使用，未开挖的部分仍作为桩使用，地下结构梁板体系与柱的连接采用了环梁形式，地下室底板和柱采用楔形节点的形式进行连接，如图3所示。桩柱一体结构的主要施工工艺流程如下：桩位放样桩位清理（清障）低净空桩机成孔一次清孔下方钢筋笼二次清孔混凝土浇筑养护地下室土方开挖桩身清理环梁绑扎梁板结构施工。61-31地块南地块纯地下室61-08地块四角亭子1-3（保留建筑外科楼）1-1（保留建筑门诊楼）连廊1-2新建（3层）61-31地块2-2（2层）2-1（2层）南地块纯地下室北地块纯地下室1-4（3层）北回廊1-2保留建筑图2 场地及塔楼单体示意地下室梁柱部分灌注桩底板环梁桩部
13、分楔形节点图3 桩柱一体结构示意2.1 既有建筑底板开孔在既有建筑上测放出桩柱的布置位置后，对既有建筑的底板进行开孔作业，如图4所示。图4 水钻开孔切割底板施工中采用的是对结构影响相对较小的水钻开孔的方式，根据结构和基础的受力设计，也可以选用镐头机钻孔等其他开孔方式。初步成孔后，采用机械和人工配合的方式清理孔内和周边的障碍物，如图5所示。随后，安装钻孔桩用的厚8 mm钢护筒，并采用发泡剂对护筒边口进行封堵，填充密实护筒和孔壁之间的缝隙，并固定护筒位置，如图6所示。埋设护筒后，对护筒中心与桩位中心的位置进行对比复核，控制偏差在20 mm的范围以内。章谊、肖启晟、邓亮、王竹君:桩柱一体结构施工技术
14、研究20231Building Construction12（a）机械清障（b）人工清障图5 清理孔内的障碍物（a）护筒吊装（b）护筒边口封堵图6 钻孔护筒安装2.2 桩柱一体钻孔施工施工方法中采用了反循环成孔工艺进行钻孔灌注桩施工（图7），护壁泥浆性能根据实际地层情况进行了调整，对应的地层为砂性土，故采用了黏度较高的膨润土造浆。终孔后进行一次清孔，采用钻杆清孔和泵吸反循环。由于既有建筑净空受限，因此桩柱一体施工中只能使用上海建工二建集团的低净空成桩专利技术进行桩基成孔施工。低净空成桩设备钻杆长度可做到单节1 m（图8），桩架作业高度4.5 m，行车高度2.2 m，桩机采用履带进行移动，灵活性
15、高、适用性强。图7 采用低净空桩架和钻机成孔 图8 钻杆标准节（长度1 m）2.3 吊装钢筋笼第一次清孔后，吊装钢筋笼绑扎，如图9所示。受限于既有建筑低净空的施工条件，每节钢筋笼长度控制于3 m内，竖向主受力钢筋采用机械连接，加强筋的搭接采用单面或双面焊接。由于桩柱一体结构中地下室部分的柱在土方开挖前与桩体一并在土下施工，而柱体在结构服役期间作为结构构件外露，因此对柱的施工精度和桩柱一体的整体性有较高的要求。图9 钢筋笼吊装绑扎对此，在施工中需要严格控制桩柱一体的施工质量。施工中钢筋笼定位偏差设定控制在10 mm以内。为满足该项控制水平要求，操作中分别采用以下2项措施：成孔时严格控制桩孔的垂直
16、度，控制阈值定为1/300；钢筋笼周边每隔3 m设置保护层垫块，并在钢筋笼的最上节设置直径25 mm的定位钢筋，如图10所示。保护层垫块增设或调整的加强箍增设或调整的加强箍定位筋定位筋钢套筒钢套筒（a）定位钢筋布置（b）现场制作定位钢筋图10 钢筋笼定位控制2.4 环梁施工待桩柱一体的混凝土养护达到设计要求，且围护支撑到位后，采用逆作法施工，将桩柱一体中地下室部分的柱体从土中挖出。由于柱体的混凝土先于地下室梁板施工，且新老混凝土之间协同工作性能较弱，因此桩柱一体结构中设计采用环梁节点连接柱体和梁。鉴于柱体周围的环梁和地下室梁可以同步施工浇筑混凝土，两者之间的协同工作性能较好，因此设计和施工的关键在于环梁和柱体之间的连接。对此，分别考虑了如图11所示的3种环梁与柱连接方式。3种连接方式均需要将原柱体表面的混凝土剥离并清理干净，再根据连接方式需要进行混凝土凿毛、U形箍筋矫章谊、肖启晟、邓亮、王竹君:桩柱一体结构施工技术研究建筑施工第45卷第1期13U形筋（a）柱表面凿毛（b）柱表面凿毛U形箍筋（c）钢套筒+栓钉+环箍栓钉环箍图11 环梁与柱连接方式处理直、焊接抗剪栓钉和抗剪环箍。待环箍和柱