超深地下連續(xù)墻遇障施工技術(shù)

張紫月，丁克勝，易順建

（天津城市建設(shè)大學(xué) 土木工程學(xué)院，天津 300384）

天津?yàn)I海國(guó)際機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建配套交通中心工程土建施工某合同段，主要負(fù)責(zé)完成一定范圍內(nèi)的地下結(jié)構(gòu)施工，該部分建筑面積約38400m2。工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻形式，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)墻施工，刨驗(yàn)出該工程北側(cè)地連墻的交界處存在障礙物影響正常施工。障礙物為四根直徑1000m m的灌注樁，位置如示意圖所示。樁頂標(biāo)高+1.19m，樁底標(biāo)高-24m。為了保證地連墻施工的順利進(jìn)行，以及周邊環(huán)境的安全穩(wěn)定，如何正確處理好這四根灌注樁是相當(dāng)關(guān)鍵的。

示意圖 障礙物出現(xiàn)位置圖

1 工程情況

本合同段工程采用蓋挖逆作法施工，利用結(jié)構(gòu)頂板、夾層板以及底板作為水平支撐系統(tǒng)；局部負(fù)二層蓋挖期間，結(jié)構(gòu)中部增設(shè)一道鋼筋混凝土支撐。標(biāo)準(zhǔn)段單層結(jié)構(gòu)基坑開挖深度12.65m，兩個(gè)結(jié)構(gòu)層的基坑開挖深度22.36m，局部（端頭井）開挖深度為23.75m。圍護(hù)的地連墻結(jié)構(gòu)墻厚為800m m、1000m m、1200m m三 種 ， 墻 深 47.7m、30.2m、49.2m、28.7m、51.7m、50.2m六種，分別有“—”、“L”、“T”多種形式。在現(xiàn)場(chǎng)施工發(fā)現(xiàn)的四根障礙樁，在處理時(shí)的難度主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

（1）早期施工的鉆孔灌注樁的鋼筋籠一般為全籠，在施工過(guò)程中雖不易拔斷，但四根障礙樁直徑、深度和自重都鉸大，因此對(duì)繩具和起重機(jī)械的選擇很重要。

（2）本工程地連墻施工深度范圍內(nèi)的地基土均為第四紀(jì)松散沉積物，對(duì)施工可能造成的一定影響；再加上樁身可能存在如樁身擴(kuò)徑嚴(yán)重、樁的垂直度偏斜過(guò)大、樁身扭曲等質(zhì)量問(wèn)題。

由于拔樁施工工藝具有諸多施工過(guò)程中的不可預(yù)見性，在拔樁過(guò)程中可能出現(xiàn)拔斷樁或拔除不到位的情況，因此應(yīng)根據(jù)其可能涉及或出現(xiàn)的非常規(guī)現(xiàn)象、隱患和危險(xiǎn)等因素，選擇合適的施工設(shè)備、施工方法及措施就顯得相當(dāng)重要了。

2 拔樁工程方案選擇

在以往工程中，處理地下障礙物的方法多數(shù)采用挖土切割法，即挖出覆蓋在障礙物上的土方，然后用風(fēng)鎬切斷、吊出，回填壓實(shí)后在進(jìn)行擋土結(jié)構(gòu)的施工。這種方法工期長(zhǎng)，土方量大，安全性低且費(fèi)用較高。針對(duì)該工程的技術(shù)難點(diǎn)，以及結(jié)合其它大型重點(diǎn)工程拔樁清障的施工經(jīng)驗(yàn)，本工程采用完全鋼套筒沉入，將樁身與土體分離減摩后拔除舊樁或徹底清除的方法。

2.1 主要設(shè)備選擇

本工程選用目前國(guó)際上先進(jìn)的R T-200H全回轉(zhuǎn)套管機(jī)驅(qū)動(dòng)鋼套管360°旋轉(zhuǎn)切割沉入，進(jìn)行樁身與土體有效分離，并輔以專用設(shè)備將鋼絲繩下放與樁身牢固鎖扣，然后用大型起重設(shè)備配合將舊樁拔除。

（1）R T-200H全回轉(zhuǎn)套管機(jī)主要性能特點(diǎn)：①能夠?qū)屋S壓縮強(qiáng)度137～206M P a的巨礫、巖床進(jìn)行切削；②在砂礫、軟巖等地層的鋼套管旋轉(zhuǎn)沉入深度可達(dá)62m，在淤泥、粘土等可達(dá)73m；③垂直精度可達(dá)1/500，起拔力可達(dá)305t，最大壓入力72t；④對(duì)于地下已存在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土樁、鋼樁等的地層具有切割穿透能力，并能將其清除；⑤通過(guò)自動(dòng)控制套管的壓入力，可以保持對(duì)切削對(duì)象最合適的狀態(tài)，并能有效防止切割鉆頭出現(xiàn)超負(fù)荷的情況。

（2）起重設(shè)備及吊索具的選擇。本工程地質(zhì)情況，為粘土、粉土及粉砂類土層。按以往施工情況分析樁身在硬切割作用下，均會(huì)出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，長(zhǎng)度最長(zhǎng)為10m。因此，以拔除樁時(shí)10m的斷裂長(zhǎng)度為基礎(chǔ)，根據(jù)單樁抗拔力計(jì)算式，并計(jì)算出的樁周摩擦力、樁周分離后摩擦力、樁體自重和樁周帶上部分土體重量，得出拔除10m樁約需力49t。

由此選擇80t履帶吊即可滿足拔樁施工，鋼絲繩選用直徑52(6×37)，破斷拉力總和約為167t（167/49=3.4>1.5）。以上選用的拔樁起重設(shè)備和吊索具經(jīng)驗(yàn)算后均能滿足直徑1000m m的樁基拔除施工要求，但要求樁身分段長(zhǎng)度不得超過(guò)10m。

2.2 施工技術(shù)要點(diǎn)

（1）施工工藝流程圖。施工準(zhǔn)備→測(cè)量放線→360度全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)就位→切割清障→樁孔回填→360度全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)移位。

（2）施工主要方法及要點(diǎn)：①全回旋套管機(jī)帶動(dòng)鋼套管沉入。待做好施工準(zhǔn)備后，根據(jù)原樁基施工圖，測(cè)量放樣并對(duì)需拔除的樁基進(jìn)行編號(hào)，隨后進(jìn)入施工階段。將套管機(jī)就位，調(diào)整機(jī)身垂直度，采用直徑1500m m，單節(jié)長(zhǎng)度3～6m鋼套管，以便根據(jù)樁需求進(jìn)行組合。過(guò)程中將套管機(jī)沉入到預(yù)定深度，以實(shí)現(xiàn)大幅度減小樁身與樁周土體的摩阻力的作用，并確保在垂線方向機(jī)身抱箍系統(tǒng)中心與舊樁中心保持一致。②拔樁?？紤]到本工程樁基直徑、樁長(zhǎng)及抗拔力較大等因素，采用分段截除、分段吊離、多次重復(fù)的方式進(jìn)行施工。鋼套管沉入后，使用起重設(shè)備下放鋼絲繩將斷裂部分樁鎖扣牢固并拔出；實(shí)施拔除上部樁體后，用抓斗清除掉入套管內(nèi)的泥土，待再次暴露出樁頭，重復(fù)上次工藝直至拔除樁身到預(yù)定深度或全部清除。施工過(guò)程中起拔速度不宜過(guò)快，應(yīng)一邊用起重設(shè)備緩慢用力，一邊用全回轉(zhuǎn)套管機(jī)驅(qū)動(dòng)鋼套管旋轉(zhuǎn)以減少樁體施工中所產(chǎn)生的摩擦應(yīng)力。③樁孔回填。舊樁拔除后，樁孔選用不大于5c m的塊體，強(qiáng)度為32.5M P a以上的普通硅酸鹽水泥，且不含有建筑垃圾等摻合物制拌而成的均勻水泥土進(jìn)行回填。其中水泥摻量控制在7～10%，本工程的水泥土要求隨拌隨用，不得有堆結(jié)的現(xiàn)象出現(xiàn)。

回填前先采用沖抓斗清除掉入鋼套管內(nèi)的松散土，再逐層填入水泥土。并與鋼套管的拔除同步進(jìn)行，不能一次填滿后拔除，應(yīng)每回填2~3m高度的水泥土隨即拔出鋼套管1.5~2.5m，以防止回填的土方松動(dòng)，且需保證回填土面始終在鋼套管底部。

2.3 工程經(jīng)驗(yàn)

拔樁分包單位對(duì)于同類工程具有許多成功的經(jīng)驗(yàn)。如上海地鐵M 8線線路規(guī)劃，在場(chǎng)地復(fù)雜、狹小的居民區(qū)內(nèi)，將地下直徑800m m，樁長(zhǎng)16m，斜率為8%的鉆孔灌注樁成功清除；在國(guó)際客運(yùn)碼頭改建中，為保證新建路隧道施工進(jìn)行，將黃浦江底老木樁順利拔除；以及上海軌道交通十號(hào)線，采用套管鉆機(jī)成功切削地下鋼混凝土墻及清除地下障礙等。

3 施工應(yīng)急預(yù)案

由于本工程拔樁的難度、風(fēng)險(xiǎn)均較大，再加上地質(zhì)、水文、年限等原因造成可能造成樁體局部破碎、斷裂等情況的出現(xiàn)，因此對(duì)于此項(xiàng)拔樁方案，我們采用與常規(guī)不同的方法：

（1）利用比樁徑大200c m以上的鋼套筒，以達(dá)到有效預(yù)防因樁身擴(kuò)徑或傾斜率過(guò)大導(dǎo)致樁體被切削或切斷至套管外而無(wú)法拔除的狀況。同時(shí)避免了殘留在孔內(nèi)的舊樁和障礙物無(wú)法通過(guò)抓斗實(shí)施清除的現(xiàn)象。

（2）樁體的鎖扣點(diǎn)設(shè)計(jì)于樁身下部，拔樁時(shí)將鋼絲繩通過(guò)專用設(shè)備送入，從底部吊拔，可滿足樁下部無(wú)鋼筋的起拔抗拉要求，即使樁存在局部破碎、斷裂等情況仍可達(dá)到清障的目的。

（3）若在拔樁過(guò)程中，發(fā)生繩具斷裂或破壞，可用沖抓斗將上部土體清除，實(shí)施二次拔樁，直至清除。

（4）若出現(xiàn)樁位移或樁身太過(guò)傾斜的情況通過(guò)實(shí)施二次定位校正樁中心，使其能被鋼套管分離從而實(shí)現(xiàn)整樁全部清除。當(dāng)拔出的樁體有切割現(xiàn)象需進(jìn)行二次定位切割，其主要考慮的是地連墻施工區(qū)域內(nèi)的部分，如圖1所示。

圖13 60度全回轉(zhuǎn)套管機(jī)清除傾斜、殘留舊樁

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述施工方案的實(shí)施，達(dá)到了預(yù)期的效果，順利的清除了本工程中所遇到的障礙物，從而保證了地連墻施工的正常進(jìn)行。由此得出如下結(jié)論：定位準(zhǔn)確，安全可靠；對(duì)周邊的影響很小，確保地連墻槽壁的穩(wěn)定；雖使用了大型機(jī)械，但工期短，綜合效益好。為以后清除地下障礙物提供了一個(gè)良好方法。

[1]王暉,李大勇,張學(xué)臣.拔樁施工工法的工程應(yīng)用[J].建筑技術(shù)，2011，3(42)：214-216.

[2]陳輝,陸秋平,曾暉.老建筑物遺留障礙物的處理技術(shù)[J].建筑施工，2007，5(5)：318-320.