全套管拔除柱排式鉆孔灌注樁施工技術在城際鐵路中的應用

葛執禮（中國鐵建十六局集團北京軌道交通工程建設有限公司，北京 101400）

全套管拔除柱排式鉆孔灌注樁施工技術在城際鐵路中的應用

葛執禮（中國鐵建十六局集團北京軌道交通工程建設有限公司，北京 101400）

鄭州機場至鄭州南站連接線部分工程通過采用全套管拔除柱排式鉆孔灌注樁施工技術成功拔除與老鄭機城際鐵路重合的鉆孔灌注樁數十根，本文通過對全套管拔除柱排式鉆孔灌注樁施工過程的研究提高了拔樁的速度和質量，為類似工程的施工提供參考。

城際鐵路；全套管；拔樁

1 引 言

近年來，隨著國內經濟快速發展，大中型都市的城市建設再開發項目、老城區改造、地鐵隧道、地下圍護結構、橋梁改擴建工程等項目的不斷增加，經常會遇到地下巖石和殘留的舊混凝土結構、舊樁基礎等障礙物需要清除，特別是老城區改造、城中村改造等工程，經常會遇到地下殘留的舊混凝土、舊樁或其他障礙物，例如地下障礙物影響盾構推進、地下障礙物影響灌注樁施工、地下障礙物影響地下連續墻施工、因清除地下障礙物而影響周邊瀕臨高層建筑物安全等問題，它們往往成為地下工程施工的棘手難題，輕則造成重新設計、部分工程半途而廢，直接影響工程的施工進度、安全與質量，重則造成工程改線、廢棄，特別是遺留的基礎舊樁由于長度長，體量大，清除起來極為困難。因此尋求一種快速、有效的清除舊樁的方法具有很高的實用價值和推廣價值。

2 施工背景

2.1 工程概況

鄭州機場至鄭州南站成就鐵路工程基坑圍護樁與原廢棄的城際鐵路基坑圍護樁部分相重疊，需拔除原（Φ1200@1400）鉆孔灌注樁50根，樁長25m，然后需重新施作（Φ1000@1400）鉆孔灌注樁。本次拔除的鉆孔灌注樁數量大，且成柱排式，樁間間距20cm，施工難度非常大，國內罕見。如下圖所示：

圖1 A區域城鐵拔樁部分示意圖

圖2 B區域城鐵需拔樁部分示意圖

2.2 工程水文地質條件

2.2.1 工程地質條件

該地區位于華北地震構造區，為構造結合部位，新生代以來以沉降為主，由于沉降差異，不同時期沉積厚度不一。自上而下地層主要為粉土、粉質粘土、粉砂、細砂。

巖土分層及其巖性特征：

區域地層：粉土地層(黃褐色，潮濕，稍密-中密，手搓有砂感)；粉砂地層(淺黃色，潮濕-飽和，中密-密實，顆粒均勻)；細砂地層(呈黃褐色，飽和，中密-密實，級配較好，砂質純凈)。

2.2.2 水文條件

地下水類型屬于第四系松散巖類孔隙水，主要含水層為粉砂、細沙和粉土層，拔樁區域地下水位位于地表下8-9m。

3 工藝原理

舊樁拔出的原理，首先采用全套管把舊樁與周圍土體剝離，然后采用吊車整體吊裝出舊樁，最后回填樁孔。具體施工工藝闡述如下：

第一步，根據現場實際情況，采用挖掘機挖除舊樁樁頭，對舊樁進行有效定位。

第二步，采用改裝后的全套管拔樁機對舊樁進行準確定位，利用360度旋轉的旋轉動力裝置驅動拔樁鋼套管高速旋轉，同時開啟鋼套管底部的高壓噴射器，利用高壓噴漿切割土體。

第三步，鋼套管高速旋轉時，充分發揮鋼套管內齒、中齒及外齒鈦合金削切土方及障礙物的性能，開挖舊樁周圍的土體或障礙物，隨著削切土體或障礙物的進度逐步下降鋼套管位置，如此往復，直至開挖至舊樁底部下1m,最終使舊樁與地下土體或障礙物分離。

第四步，在舊樁與周圍土體或障礙物剝離后，下放鋼絲繩。

第五步，在繩索下放就位后，利用繩索鎖緊舊樁，再采用兩臺吊車把舊樁整體吊裝出地面。

第六步，拔出全套管后，采用水泥土回填密實，逐步回填至原始地面。

4 施工機械設備

本工程施工過程中所投入的機械設備見表1。

表1 主要配套機械設備

5 主要施工方法

5.1 施工準備

包括組織、安排施工人員，物資、材料、機具準備，施工現場布置，機械設備拼裝，安全、技術交底等施工前的所有準備工作。

采用鎬頭機破鑿拔樁范圍露出地面的樁體至地面以下0.3m 左右。

5.2 泥漿制備

由于本工程地質均為粉砂、細砂地層，為了確保拔樁施工期間孔壁穩定性，此處拔樁施工時使用優質泥漿特殊配制泥漿，泥漿性能為比重為1.06～1.15，粘度25s～30s，PH值8-10，含砂率0%。可選用塑性指數大于25，粒徑小于0.074mm的粘粒含量大于50%的膨潤土制漿，以提高泥漿性能指標，摻入量宜經過試驗確定，一般Na2CO3的摻入量約為孔中泥漿土量的0.1%～0.4%

5.3 拔樁機就位

首先，采用挖掘機挖出舊樁樁頭，并夯實舊樁周期地基；其次，鋪設鋼制路基箱，攤鋪平實；然后，拔樁機移位至舊樁位置，采用測量儀器精確定位，確保舊樁中心與鋼套管中心位置重合。

5.4 鋼套管快速旋轉切割沉入

首先，利用改裝后的拔樁機液壓驅動Φ1400mm鋼套管高速旋轉鉆進，采用鋼套管底端鑲嵌的鋸齒狀鈦合金齒頭，360度切割土體或障礙物下沉，直至舊樁底部下1m位置；即使樁身周邊存在其他障礙物，也能一并切割穿透，直至沉入到樁底以下1m。

其次，在鋼套管旋轉的同時，開啟鋼套管底部的高壓噴漿器，利用高壓漿液切割土體及渣土，一是利用泥漿潤滑鋼套管和護壁的作業，二是利用泥漿攜帶渣土。

5.5 拔除舊樁

清障機鋼套管沉入一定深度，樁與四周土體實施分離后，便可以使用吊機將舊樁拔出清除。拔樁前通過樁身底下部，與樁身鎖扣牢固后即可用吊車將舊樁吊起。起拔時速度不宜過快。

拔出的舊樁應查看其樁身是否完整，一般情況下，由于在鋼套管內對舊樁進行處理，只要舊樁斜率不大，均能夠一次性對舊樁進行完整清除。

5.6 樁孔回填

舊樁拔出后，立即把拔樁機的全套管從樁孔中提升至地面，拔樁機移位，騰出場地以方便回填舊樁孔。回填時，采用水泥土回填密實，并逐步回填至地面標高。水泥土攪拌后必須在水泥初凝前使用，本工程施工要求水泥土隨拌隨用。

5.7 清障機移位

拔樁完成，清障機走行或由吊車吊裝到下一樁位位置，進入下一拔樁施工工序。

6 質量控制措施

本工程屬于破壞性工程后的彌補工程，因此拔樁期間要求將舊樁拔除干凈是新樁灌注好壞的前提，樁孔回填質量影響后續樁的質量。

拔樁過程中質量控制：拔樁過程中緩慢提升，確保拔除樁的完整性，即使有部分未拔除，及時用抓斗進行清孔，確保孔內無廢渣。

確保回填水泥原材質量：確保水泥新鮮，無硬塊、質量合格。

水泥土攪拌均勻：用挖機進行水泥土的攪拌，確保一定的攪拌時間，確保水泥土的攪拌均勻。

回填水泥土后，用挖機重錘進行夯實，確保回填的密實度。

7 結 語

通過對鄭州機場至鄭州南站南連接線部分工程拔樁順利實施，可以看出采用全套管拔除柱排式鉆孔灌注樁綜合施工技術提高了施工效率，保證了施工質量，成功的將障礙樁快速進行拔除完畢，施工新的鉆孔灌注樁。通過此施工技術的成功應用，產生了良好的經濟、社會和環境效益，同時可在類似工程中推廣應用。

[1]無損拔樁施工技術的應用[J]卓發成-施工技術

[2]深層清障技術縱論[J]楊石飛，顧國榮，王福林-地下空間與工程學報

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TU4

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：1003-8965(2017)02-0111-02