盾構隧道障礙人工擴孔樁拔除施工技術

林 洋

(宏潤建設集團股份有限公司，上海 200000)

1 工程概況

本工程為武漢軌道交通四號線一期第一標段梅苑小區站—中南路站區間盾構工程及豎井施工，盾構穿越該區間時與梅苑住宅樓D棟的人工挖孔擴底灌注樁、梅苑小區新312的沉管灌注樁、紫陽苑A棟的人工挖孔擴底灌注樁、紫陽苑B棟及波光園的沉管灌注樁相碰，隧道與挖孔樁位置關系示意圖如圖1所示。

為確保盾構及梅中區間豎井的順利施工，需將上述與盾構邊線向外1 m以內及豎井圍護結構范圍內的舊樁清除。本工程需要拔除45根人工挖孔擴孔樁，最大的擴孔樁由1 600 mm擴大到3 500 mm，對于這么大的擴孔樁拔除，在國內值得借鑒的施工經驗較少，給施工帶來困難。

2 工程難點

圖1 隧道與挖孔樁位置關系示意圖

2.1 樁體拔除不徹底，殘留障礙物

本工程最大的風險源是對各樁樁體拔除不徹底，殘留障礙物，給后期盾構施工造成影響，盾構機受刀盤開口尺寸及螺旋機直徑限制，對于直徑大于30 cm的障礙物無法排除，障礙物將會對盾構的刀盤、刀具、螺旋機等設備損壞嚴重。施工中選擇合理科學的拔樁工藝、加強拔樁工序的過程控制，精心管理科學施工，確保拔樁去除障礙物。

2.2 拔除安全風險高

本工程需要拔除45根人工挖孔擴孔樁，最大的擴孔樁由1 600 mm擴大到3 500 mm，對于尺寸如此大的擴孔樁拔除，在國內值得借鑒的施工經驗較少，給施工帶來困難，采用多次分步切割拔除再整體吊出的方法[1]在確保地層穩定方面很難控制，以及分步切割時下一步的工序需在上一步空洞上進行拔樁切割作業，安全風險高;且原設計的人工挖孔擴孔樁的鋼筋，部分樁未全樁布置，下部擴大部分有的未設置鋼筋，這就給拔樁帶來了斷樁的風險。

2.3 連續墻成槽施工易坍孔

在擴孔樁拔除后，對地層的擾動面積大，部分樁位在連續墻上，這就給連續墻施工帶來坍孔的風險，后期圍護結構施工質量控制難度加大。對于拔樁孔的回填采用M5砂漿回填密實，在連續墻成槽時，加大護壁泥漿比重和質量，確保連續墻的施工質量。

2.4 舊樁質量差

拔除的沉管灌注樁為早期施工，質量難以保障，并且沉管灌注樁垂直控制較差，人工挖孔擴底灌注樁擴大部位直徑大，最大達3.5 m，切割清除擴底部位的混凝土需咬合切割清除，單樁拔除施工時間較長，諸多原因給拔樁施工帶來很大的難度。

3 人工挖孔擴孔樁拔除方法與工序

對于障礙大直徑擴孔樁，采用比樁直徑大40 cm～80 cm的鋼套筒，放線時，根據測定的舊樁中心重新放出樁位，對于擴底灌注樁需根據樁位中心放出樁身及擴大部位的邊線，根據樁身邊線及擴底邊線確定切割擴大頭的中心點。

考慮擴底灌注樁拔樁時需將擴大部位切割清除后整樁吊拔的施工方法，切割時需考慮先切割拔樁清障機械的前方施工，防止機械站立擠壓土體產生塌孔，并對機械站立的區域采用鋼板或路基板鋪設，擴散集中應力。配備φ1 200 mm鋼套管切割清除擴大部位的混凝土，拔樁及切割清除由全回轉清障機驅動鋼套管快速旋轉切割切削鉆進，實施樁周土體與樁身的分離，減小樁側摩阻力后拔樁，全回轉套管機動鋼套管旋轉切割切削鉆進，邊切割邊用KH125旋挖鉆機挖出套管中土體，挖至人工挖孔樁擴大端頭時，改用履帶吊車配置沖抓斗抓取鋼套管內的混凝土碎塊，直抓至原始土層。鋼套管底端鑲嵌鋸齒形鈦合金鉆頭，具有很強的切割切削能力，保證鋼套管順利沉入到超過樁底一定深度。待人工挖孔灌注樁周切割一圈完成后，采用φ2 000 mm鋼套管將主樁徑套入，回旋套管，將樁體與土體分離，采用抓斗取出泥土，將鋼絲繩套入樁身鎖扣牢固，采用150 t履帶吊對樁身進行吊拔。擴孔樁鋼套筒位置示意圖如圖2所示。拔樁完成后，為確保盾構的安全掘進，根據類似拔樁工程回填質量表明，采用M5水泥砂漿回填，樁孔強度可達到0.5 MPa，滿足后期要求。具體的施工工序如下:施工準備→挖出樁頭，測出樁位坐標→樁位回填→全回轉套管鉆機就位→下沉套管、分塊切割下部人工挖孔樁擴大端→抓除擴大端鋼筋混凝土→上拔套管、同步回填M5砂漿→移機循環切割完整樁擴大端→擴大端切割清除完成、全回轉套管鉆機就位準備拔除整個人工挖孔樁→下沉套管→分段拔出樁體→回填樁孔。

圖2 擴孔樁鋼套筒位置示意圖

4 拔樁應急預案

由于可能存在的樁身擴徑、樁身傾斜等質量問題，或是因為施工后由于地質、水文、年限等原因造成局部破碎、斷裂等情況，在拔樁施工的過程中仍不可避免地發生樁體拔斷、殘留障礙物等情況，針對這些可能存在的困難因素，預先采用與常規拔樁不同的方法。

4.1 樁身垂直度偏移較大

1)采用比樁直徑大40 cm～80 cm的鋼套筒，有效預防常規施工方法下樁身擴徑或傾斜率過大導致被鋼套管切削或切斷至套管外而無法拔除的后果;2)當樁身垂直度偏差較大，在鋼套管范圍外時，又無法確定樁位的偏斜方向的，先對原樁孔回填，采用全回轉套管機進行二次或多次定位重新旋轉沉入鋼套管的施工方法，直至將舊樁清除至隧道底標高以下2 m。

4.2 舊樁因樁身質量問題，存在局部破碎、斷裂等情況

拔樁清障過程中舊樁往往會出現樁身質量問題等因素造成局部破碎、斷裂等情況，而且本工程舊樁長度為18.5 m，施工時間較早，這種情況下，拔樁的難度和風險也更大。鑒于此，與常規拔樁工藝不同的是:本工程中施工工藝是將鋼絲繩通過專用設備送入樁下部，鋼套管沉入樁底切割切削、分離減摩后，從樁身底部受力進行起拔。即使樁身存在局部破碎、斷裂等情況也同樣能夠達到拔樁清障的目的。

4.3 繩具斷裂或破壞

如果在拔樁過程中，發生繩具斷裂或破壞，可以用旋挖機將上部土體清除，實施二次拔樁;仍可以繼續實施將樁拔除。

5 結語

1)與常規舊樁拔除所采用的多次分步切割再整體拔除的方法不同，面對大量的人工大擴孔樁，本次施工中采用了先樁周后主樁身的切割拔除順序，確保了擴孔樁的順利拔除。2)施工方案對可能遇到的問題如樁身擴徑和傾斜、舊樁斷裂與繩具破損等做了周全的考慮，提出了有效的應急預案。3)本工程中需要拔除擴孔樁的情況在類似工程中比較少見，工程中難點較多，本次施工的順利進行可以為類似工程提供一定借鑒。

[1] 馮永紅，王家紅，俞 宏.復雜環境下舊樁拔除技術及其應用[J].施工技術，2013(3):35-36，70.