軟土地區舊樁拔除技術和新建樁基礎調整方案及施工措施

劉文淵，吳 君

(天津市勘察院， 天津 300191)

隨著城市規劃的不斷完善，工業廠房不斷遷出城市，針對舊建筑的搬遷重建，在舊建筑物原址上建設新的建筑時，上部建筑的拆除施工方法相對比較成熟，但對原有建筑的舊樁、殘留的地下混凝土結構等地下障礙物的清除手段較少，且樁孔回填質量影響后續工程[1]，清除舊樁后無法完全壓實，新建筑的樁基礎施工與舊樁距離較近等問題，往往成為現在基礎工程的施工難題[2]，直接影響著工程進度與施工質量。本文以天津南開區某工程為例，就該工程深基坑施工中遇到地下障礙物處理方法作簡要介紹及分析，并介紹新建基礎采取的應對措施及施工解決方法，希望為后續類似工程提供參考[3-5]。

1 工程概況

南開區某地塊定向安置經濟適用房項目，西側為舊居民樓，南側為小學，東北側為菜市場，周圍環境復雜，本工程新建建筑為地下2層，場地擬建6#、7#樓范圍內原建筑物基礎底部有舊方樁，規格型號為350 mm×350 mm，共計300余根，樁頂位于現地表下2 m左右，樁長為18 m，分為上下兩截各9 m，兩根樁連接有錯位，舊樁基垂直度偏差較大。原則上以新建樁基礎中心1.2 m為影響范圍，原則上以舊樁整個樁身全部在此影響范圍內為清除對象，清除舊樁后采用黏土球回填壓實。對影響范圍以外的舊預制方樁視為不影響新基礎施工的舊樁，原則上不清除，待土方開挖時隨挖隨破，進行清除。影響新樁施工的舊樁為113 根，詳情如圖1所示。

圖1 需清除舊樁示意圖

2 拔樁方案選擇

對于舊樁的處理通常有原樁的整體拔除法和開挖破碎清除等方法[6]。開挖破碎消除法則是采用直接開挖的方式，利用鎬頭機、風鎬等破碎工具進行粉碎清障，該方法多用于原有樁位淺、數量少且有作業面保證的工程中。

整體拔除法即通過卡盤裝置與原有樁的端部連接，利用振動錘進行上下運動，將原有樁與振動錘一起用起重設備整體拔出[7]。整體拔除有幾種施工方法見表1。

表1 拔樁施工方法對比

根據本工程特點，舊預制方樁為兩節且連接點質量差的特點，給拔樁工作帶來很大的難度。按照同類型拔樁施工經驗，選用液壓高頻震動錘打拔樁機，采用全套管高壓噴氣、射水振動沉管施工工藝清孔拔樁。

3 工藝原理

3.1 拔樁施工工藝

利用焊接鋼管制作Φ800拔樁套管，外側垂直對稱焊接4根Φ34高壓管道連接水管和高壓空氣管，底部布置4個專用卡頭(規格Φ40 mm)，鋼套管外側采用栓釘連接，卡頭在套管內側受重力作用向下轉動至與套管底部平，內側底部采用卡口防止卡頭轉動90°時繼續向下轉動，拔樁震動下沉時，卡頭被套管內舊樁等障礙物約束處于貼套管壁無法打開狀態，當卡頭下沉超過舊樁底位置無硬物阻礙時，卡頭完全打開至90°，將舊預制方樁完全卡在卡頭以上鋼套管內，隨后開啟空壓機和高壓離心式水泵對套管內樁側泥土沖刷清洗，至樁身被獨立剝離出來。舊預制方樁拔出后，單開高壓氣管，將套管內泥漿隨氣流全部吹出套管，最后將舊預制方樁從套管內拔出，如圖2、圖3、圖4所示。

圖2 拔樁套管構造圖

圖3 鋼套管底部卡頭結構圖

圖4 卡頭示意圖

3.2 施工流程

確定樁位→小應變檢測樁長→鋼套管就位→高壓射水、噴氣清孔→振動沉管→拔除樁體→回填樁孔→廢棄樁集中處理。

(1) 確定樁頭位置。確定需要拔除的舊樁樁位、樁長，開挖溝槽露出樁頭約 500 mm～1 000 mm，且預留足夠的工作面，確保拔樁機具施工工作面，方便拔樁機具就位與操作。

(2)套管就位 。用履帶吊車吊住液壓高頻振動錘，功率180 kW，擊振力160 t，振動下沉制作的鋼套管至預制樁底位置下50 cm～100 cm 處，在下沉過程中，控制好垂直度。

(3) 振動沉管。開啟振動錘下沉過程中開啟空壓機和高壓離心式水泵進行套管內樁側泥土沖刷清洗至樁身被獨立剝離出來，然后單開高壓氣壓，將套管內泥漿隨氣流沿鋼套管側壁溢漿孔排至鋼套管外側，泥漿起潤滑作用，有效的減少鋼套管內外側下沉阻力。

(4) 拔除樁體 。套管提升時底部的卡頭與套管底部平行，牢牢卡住舊方樁，起拔樁體時持續震動減少側摩阻力，整根樁體拔除提升至地面上，松開振動錘后緩慢旋轉下放套筒至地面，隨后采用鋼絲繩套住方樁，使用挖掘機牽引方樁退出套筒[11]。

(5) 回填樁孔、處理廢棄樁。拔除舊樁后，樁孔按要求回填黏土球，回填粘土球的同時采用泥漿泵將舊樁孔內的泥漿抽出外排至泥漿坑，泥漿集中外運，將拔出的方樁在場地內打碎處理后集中外運。

4 拔樁工藝特點分析

(1) 拔樁速度較快。根據以往施工經驗，兩截樁多數采用全回轉鉆機拔樁，每天能夠拔2根～3根，采用全套管高壓噴氣、射水振動沉管施工工藝拔樁，每天拔樁5根～6根，大大加快了拔樁的速度，為后續工程施工贏得了時間，保證工期要求。

(2) 工藝簡單、施工方便。該工藝拔樁用鋼套筒制作簡單，整個拔樁工藝施工方便，拔樁作業易操作，更易于推廣使用。

(3) 較大的節約成本。全回轉鉆機拔樁施工機械費較高，該拔樁工藝使用履帶吊車，挖掘機、空壓機等設備即可完成，很大程度節約施工機械費用。

(4)可用于傾斜舊樁的拔除。對于傾斜不大的舊預制樁，可使套管順著著舊樁沉入，待舊樁樁身完全在套管內，可直接拔除。

5 新建樁基礎施工問題

(1) 拔除舊樁后，舊預制方樁孔徑內采用回填黏土球壓實方法，無法完全壓實。由于舊預制方樁樁長較長，拔樁樁徑較小，回填黏土球時無法進行分層回填、分層碾壓壓實，造成樁孔，部分區域空隙較大，無法進行進一步密實。

(2) 舊樁孔徑回填密實度無法保證，影響地基承載力。由于舊樁孔徑下部回填時無法有效密實，造成部分區域處于空隙狀態，且拔樁時采用泥漿潤滑，殘留泥漿造成回填黏土多處于稀泥狀土，故回填土層多屬于欠固結狀態，可能影響地基承載力。

(3) 新建樁基礎成孔過程中容易產生樁傾斜，垂直度無法保證。新建樁基礎直徑為700 mm，部分新建樁基礎與拔除舊樁兩樁外邊緣為50 mm～150 mm之間，最大距離為275 mm，由于舊樁回填區域土層密實度不夠，故成孔過程中，極易造成鉆頭向舊樁方向傾斜，灌注樁成孔垂直度無法保證。

(4) 新建樁基離舊樁回填區域較近，產生類似串孔現象，混凝土澆筑量大。由于舊樁回填區域部分存在空隙現象、部分土層間孔隙較大且多為欠固結土，灌注混凝土時，混凝土會向附近舊樁孔徑范圍內流竄，造成混凝土澆筑量遠大于理論設計方量。

6 應對措施

如按照原樁基礎位置，部分新樁和舊樁中心位置距離在200 mm～800 mm之間，距離較近存在上述施工問題，導致新建樁基礎很難順利施工且不能保證施工質量，以6號樓為例，從設計角度和施工方面共同采取如下措施，保證工程順利實施。

6.1 設計方案調整及分析

(1) 第一類樁位及承臺方法如圖5所示，新建樁基礎中心與舊樁中心間距距離550 mm以上時，既新建樁基礎和舊預制方樁外邊緣無重合部分時，采用遠離舊樁位置調整樁位的調整方法，既滿足上部荷載要求的范圍內適當向舊樁位置的反方向調整新建樁基礎位置，保證灌注樁與舊樁施工間距不低于1 000 mm。調整位置后灌注樁宜加大樁徑至1 000 mm以滿足上部的荷載要求，如調整位置偏離梁方向則對該樁進行單獨設置承臺，以承擔上部的偏心距，如調整位置沿梁方向調整則不再單獨設置承臺[12]。

圖5 樁位及承臺調整方案圖

(2) 第二類樁位及承臺方法為多數調整辦法，如圖5所示，新建樁基礎中心與舊樁中心間距距離550 mm以下時，既新建樁基礎和舊預制方樁外表皮存在部分重合時，則將原新建樁基礎位置調整至舊樁樁中心位置處，并加大樁徑至1 000 mm，同時設置獨立擴大承臺，共同分擔上部荷載，保證能夠滿足梁下荷載要求。

(3) 第三類樁位及承臺方法如圖5所示，在拔除舊樁樁位位置布置新建樁基礎樁位，單擴大樁徑及設置擴大承臺時，偏離原樁位較遠無法覆蓋原樁位時，承受偏心荷載較大時，則采用設置兩樁承臺，與相鄰樁位共同設置承臺，承擔上部荷載，減少上部偏心距的影響[13]。

6.2 施工應對措施

(1) 拔樁回填時，盡可能提高舊樁回填密實度，保證回填質量。拔樁時殘留的泥漿可先采用白灰進行拌和，回填黏土球時，可采用分層回填，分層碾壓，分層密實的方法，確保回填密實性，為后續施工提供條件。

(2) 舊樁孔徑回填完成以后，靜置一段時間，可以使回填黏土沉淀固結[14]，進一步提高回填土層密實性。

(3) 勤量勤測潛水鉆機，保證灌注樁成孔垂直度。成孔時，前20 m深度既舊樁拔除深度范圍內，采用懸吊鉆頭輕壓慢近方式，或適當向舊樁反方向傾斜，補償鉆機向土層較軟傾斜的角度。

(4) 有效防止塌孔、串孔發生。根據土層情況確定泥漿的配合比，防止塌孔發生，鉆進時放緩速度，成孔后減少靜置時間，及時灌注混凝土，減少串孔發生機率。

(5) 提高混凝土充盈系數，保證成樁質量。由于存在類似串孔現象的可能性，理論的混凝土灌注量無法保證實際灌注高度，故灌注混凝土時應及時、足量、連續灌注[15]，增加超灌高度測量次數，以保證混凝土超灌高度。

7 結 語

(1) 全套管高壓噴氣射水振動沉管清孔處理法拔樁施工工藝是一種較為簡單實用的拔樁方法，既保證了拔樁施工進度又大大地節約了傳統全回轉鉆機拔樁施工費用，適用于樁長20 m以內且直徑不超過800 mm的各類樁。

(2) 對于新建樁基礎和舊樁距離較近無法正常施工時，可分為遠離舊樁位置或調整至舊樁樁心位置兩種調整方法，并根據需要加大樁徑，承擔因調整樁位而產生的上部偏心荷載。

(3) 擴大樁徑的同時可以設置獨立承臺共同承擔上部偏心荷載問題，減小偏心矩。樁位調整偏差過大獨立承臺無法滿足時，可與鄰近樁共同形成雙樁承臺，有效減少偏心距的影響。

(4) 施工時，可以采用拌和白灰、分層壓實、回填靜置等措施盡量提高回填土的密實度，為后續施工提高條件?？梢圆捎脩业蹉@頭、勤測勤量、反向傾斜等措施保證成孔垂直度。

(5) 對于舊樁回填區域，灌注樁施工需采取必要的防止防樁孔塌孔、串孔措施同時，不可避免的混凝土會滲透至周圍土層，造成混凝土充盈系數較大[16]。