預制鋼筋混凝土樁拔樁技術研究

□文/林業強 高海彥

□高海彥/中建八局有限公司天津分公司。

預制鋼筋混凝土樁拔樁技術研究

□文/林業強 高海彥

鋼筋混凝土樁拔樁是一項新技術。文章對拔樁原理及施工工藝進行了闡述并以實際工程為例，給出了實際施工的相關數據。

鋼筋混凝土樁；拔樁；清障機；鋼套筒；回填

隨著建筑市場的繁榮和發展，建筑工程的更新換代進一步加快，需要拆除重建的建筑很多,在這些被拆除的建筑原址上新建地下空間更為宏大的建筑。新建筑相對原建筑存在基礎埋深大、施工深度深的特點，在設計和施工新基礎時，勢必要遇到舊建筑物基礎處理問題。基于此，如何拔除原有建筑的基礎樁，既不影響周邊建筑和設施的安全，又不影響新建建筑的基礎樁、地連墻等的布置成為一個新課題。

拔樁原理

拔樁是指將已埋入地下的混凝土樁通過一定的技術手段將其拔出，以方便原樁位的再利用。本文介紹的拔樁技術，以樁頭埋置深度達8m的預制方樁為背景，主要包含舊樁樁頭尋找，舊樁與原土層剝離，履帶吊將舊樁拔出，樁孔回填處理等內容。

工藝流程

使用全站儀測定舊樁中心坐標→下第一重套管→挖取第一重鋼套管內土方至露出舊樁頭→FCEC主機驅動沉入第二重鋼套管（旋轉剝離樁周土）→起拔鋼套筒→FCEC主機帶動第二重鋼套管將鋼絲繩送至舊樁下端→履帶吊起拔舊樁→樁孔回填土。

關鍵技術

（1）如何能在地下8m深處精確找到舊樁樁頭。

（2）采用何種設備將舊樁與樁周土充分剝離減摩。

（3）如何解決因舊樁樁身垂直度大大超過規范要求，引起第二重鋼套管無法正常鉆進的問題。

（4）如何將吊索套入舊樁下端，使起吊時欲拔除的分節預制方樁承受壓力，不致在舊樁分節的接頭處拉斷，造成二次拔樁，降低拔樁工效。

（5）采用何種措施保證舊樁拔出后，樁孔回填土的密實性及強度。

施工要點

舊樁測量定位

根據舊樁平面布置圖及原施工記錄（對于原建筑施工資料不全、無法查證的，可在開槽清除舊樓基礎底板時，使用全站儀反測出舊樁中心點坐標），用全站儀精確定位欲拔樁樁位，在樁位點打1根φ16mm鋼筋做標識，再以樁點為圓心，第一重鋼套管半徑為半徑畫圓，用白灰灑出圓弧線。

下第一重鋼套筒

（1）對鋼套筒的要求。套筒長度為欲拔舊樁樁頭至自然地坪以上500mm。套筒直徑比樁徑大約1000mm。套筒下口連接有鈦合金鉆齒，單節套筒長度為4m，套筒之間采用機械連接。

（2）全回轉套管機就位。首先使用FS80履帶吊將全回轉套管機及其路基板按照灑出的白灰線精確就位，然后將第一重鋼套筒吊入全回轉套管機內，確保全回轉套管機夾持裝置夾緊鋼套筒后，套筒下口與灑出的白灰線相吻合。

（3）下套筒。使套筒輕輕落下，鉆齒接觸地面，開動全回轉套管機驅動套管旋轉并由液壓裝置對鋼套筒施加一定壓力，使套筒旋轉沉入土層，直至套筒進入預定標高。

挖套管內土方找出舊樁頭

第一重套筒旋轉就位后，移開全回轉套管機，使用履帶吊吊裝專用沖抓斗將土從套筒中逐斗抓出，直至露出舊樁頭。專用沖抓斗依靠自重沖擊力將抓鏟沉入土中，沖抓斗直徑為800～2000mm不等，沖抓斗自質量為3～8t不等。

下第二重鋼套管并實施樁周分離減摩

拔樁的關鍵工序是對欲拔樁樁周土的剝離，可采用FCEC清障機及套管內置高壓氣霧噴射器，對樁周土進行切削分離減摩。

（1）FCEC清障機。FCEC清障機是切割分離樁周土的主要機械。它以履帶式自行走機械為機架，由2臺70～180kW（多種規格）的電動機通過減速機，形成360°快速旋轉的驅動裝置，再由變徑連接器連接鋼套管，轉速 13～35rad/min，扭矩 300～800kN·m，將鋼套管旋轉沉入至樁底。FCEC清障機具有以下特點。

a移動便捷。由于它以履帶式自行走機械作機架，故適合于施工現場場地泥濘、道路高低不平、近距離前后左右移動頻繁的工況。

b拔樁范圍大。凡是直徑≤2m、深度在70m以內、傾角＜45°的舊樁均能拔除。

c對周邊環境影響小。由于鋼套管只對略大于舊樁樁徑范圍內土體進行切割分離，拔樁后又能及時對樁孔進行回填，故對附近的建筑物影響較小。同時，該清障機屬低噪音設備，環境適應性強。

d切割能力強。FCEC專用清障機的鋼套管底部鑲嵌鈦合金鉆頭，具備強大的切割破碎能力，保證鋼套管順利沉入。

e套管長度靈活可調。鋼套管可以通過多節連接調整，每節長度有6、8、10m不等，滿足不同長度、規格的舊樁拔除需要，靈活可變。

（2）HAS高壓氣霧噴射器。該設備主要由少量氣加微量水（1～1.5m3/h）混合后產生氣霧，通過噴射器連接第二重鋼套管底部鑲嵌的鋸齒形鈦合金，在鉆頭切割、切削鋼筋混凝土時能起到冷卻潤滑作用，在切削土層時使鉆頭冷卻潤滑、加快鉆進速度。

（3）下套管切割樁周土體。第二重鋼套管直徑比欲拔除舊樁樁徑大約300mm。鋼套管就位時仍以舊樁樁位點為中心，使兩中心線重合。然后將內套管徐徐放入第一重鋼套管內，直至套管完全罩住舊樁樁頭。當套管套住樁頭后，即啟動旋轉驅動裝置，使鋼套管旋轉切割舊樁樁周土，與此同時HAS高壓快速噴霧裝置實施噴射氣霧，對切割刀片降溫，此時切割鉆進進入正常階段。當鋼套管的第一節壓入土層離外層鋼套管上口300mm時，停止切割，使旋轉裝置脫離鋼套管，將第二節鋼套管就位，與第一節鋼套管連接，繼續下沉切割，如此重復接長，直至套管切割下沉至舊樁底端以下500 mm處。然后，將第二重鋼套管拔出地面。

（4）舊樁嚴重傾斜時的處理措施。拔樁過程中，經常會遇到舊樁垂直度遠遠超出規范要求，導致第二重鋼套管鉆進過程中不能一次將舊樁套入管內的現象。這時，垂直鉆進的第二重鋼套管將舊樁斜截面切斷，套管內的樁體可順利拔出，未進入套管的殘樁，如需拔出，則需重新對殘樁繼續進行切割，直到全部拔除為止。第二次鉆進尋找殘樁時，難度較大。為此，可使用巖芯鉆機，預先在舊樁周圍打預探孔，準確判斷舊樁偏斜的方向并大致判斷出舊樁的傾斜度。據此，調整好第一重管的位置，使用直徑適中的第二重管，分1～2次將傾斜舊樁拔除。此法，可大大降低拔樁費用，提高拔樁工效，減小對地層的擾動。另一方面，巖芯鉆機預探孔還可以預先判斷舊樁的實際位置，為決定舊樁是否需要拔除提供了最直接的依據。

下鋼絲繩套扣

第二重鋼套管拔出后，將鋼絲繩套扣套入鋼套管下口鉆頭處的限位器內,見圖1。

鋼絲繩另一端由履帶吊拉緊。將鋼套管對準樁頭重新套入，鋼絲繩與套管保持同速度下沉，下沉過程中注意保持鋼絲繩的繃緊狀態，以防鋼絲繩在下沉過程中滑落。當鋼絲繩送至樁底以上1～2m后，履帶吊適當放松鋼絲繩，同時FCEC主機驅動鋼套管快速正反旋轉、上下串動，以使鋼絲繩脫離鋼套管，當從主機內的儀表中看出鋼絲繩脫落后，即提出鋼套管，履帶吊收緊鋼絲繩，將舊樁從樁下端勒緊，即可開始拔樁。

舊樁起拔

隨著吊車鋼絲繩的收緊，舊樁徐徐上升。當混凝土樁被拔出地面，露出地面1m左右時，在樁頭處再系一道鋼索，用吊車的副鉤掛上吊索并拉緊，副鉤隨所拔樁同步上升，防止因混凝土樁拔出后，露出地面過長而傾倒。如果所拔樁過長，可在露出地面段的適當長度處截下一段，再繼續起拔。拔樁時，由于混凝土樁身濕滑，當鋼絲繩拉緊時，繩套可能會往上滑動一段距離，才能套緊樁身。

這種情況下拔樁會出現兩種可能性：一是繩套滑移距離不長，仍可整樁拔出地面；另一種是繩套滑移較長的距離才能套緊樁身，這樣會使繩套以下的混凝土樁在起拔時，承受拉力，而被拉斷。發生第二種情況時，可將繩套以上的樁段先拔出地面，然后重新下沉第二層套管，重復上一次動作，將下半截樁套上、套緊，再上拔，直到將舊樁完全拔出為止。舊樁起拔速度不宜過快，約1～2m/min即可，否則會使樁孔周邊土層擾動過大，影響后續新樁（地連墻）的成孔（槽）質量。

樁孔回填

混凝土樁拔出后應立即進行樁孔回填。回填土強度應適中，承載力太小會影響后續工程的基樁承載力，強度太高則容易使新樁施工時偏離樁位或成孔困難。回填土固結后強度應控制在0.2～0.4MPa。試驗表明，回填土以粘土中摻入6%～8%的水泥即能滿足強度要求。回填時，將拌和好的土方用挖掘機填入樁孔中，每填入一斗（約1m3）土方，即用專用夯錘進行夯實。夯錘為圓筒狀，上下開通，錘內設三角加強翼帶，其下焊接齒狀鋼塊，以使夯錘減小空氣壓力的影響。夯錘質量在1.5～2.0t之間，直徑應根據樁孔大小而調整。一般比樁孔小200mm即可。夯錘用履帶吊牽引，對回填土進行快速夯擊，落差控制在3m左右即可。

工程實例

天津渤海銀行綜合樓工程位于天津市河東區六緯路與六經路交口。施工場地內有2棟已拆除的原13層和8層辦公樓，舊樁樁頂埋深分別為8m和4m，舊樁分別為450mm×450mm和400mm×400mm預制方樁，樁長分別為20m和24m，每根樁均分為上下2節，接頭形式為角鋼焊接連接。

拔樁選用了FCEC清障機；第一重鋼套筒長4m和8m；筒徑為 1300mm（400mm樁徑）和 1500mm（450mm樁徑）；第二重鋼套管長度比舊樁略長，套管的直徑為820mm；拔樁的鋼絲繩直徑16mm；平均每天拔樁1根。

共拔樁13根，影響主樓基礎樁的拔除4根、影響地連墻施工的拔除9根。其中有3根舊樁最大傾斜度達到7%，采用上述措施后，均已順利拔除。

樁孔回填土采用粘土中摻入6%的礦渣硅酸鹽水泥，回填后，樁基及地連墻施工均正常成孔，孔壁質量良好。

結語

鋼筋混凝土樁拔樁工藝與傳統的采用大開挖或鉆進破碎等方法破除舊樁基礎相比在工期和經濟方面優勢明顯，對于舊房拆除重建的基礎處理具有較大的意義。但拔樁施工工藝目前仍不夠成熟，如使用鋼絲繩套樁時，繩扣容易滑移。如何使套繩能夠一次套緊樁身，提高拔樁效率其工藝還需進一步完善。

本文工程實例介紹的是混凝土預制打入樁的拔樁過程，但混凝土鉆孔灌入樁也適應本拔樁技術。因為鉆孔灌入樁在成孔時孔壁總有部分泥塊的脫落和存在鉆頭旋轉鉆進的不均勻性而形成孔壁的凹凸變化，使樁身形成相應的變化，故起拔此類樁時鋼絲繩更容易套緊樁身。鉆孔灌入樁的其他情況與預制樁基本相同。

拔樁技術可以引申到地下連續墻的拔除施工。只要將連續墻分成合適的片段，再切割其墻身側壁土，使連續墻與周圍土體分離，即可將連續墻分段拔起。如何將連續墻較快的切割分段這是工藝的關鍵技術，有待下一步解決。

TU473.1+3

C

1008-3197（2010）06-15-03

2010-09-28

林業強/男，1954年出生，高級工程師，中建八局有限公司天津分公司，從事建筑施工技術研究和管理工作。

□高海彥/中建八局有限公司天津分公司。