大型樁結構拔拆施工關鍵技術應用

謝建東 夏應雪 冷錫輝 車汪速 陳翔 唐牧 鐘志游

大型樁結構拔出、拆除并不常見，其拔拆設計和施工都面臨系列問題。受地鐵9號線線路規劃的影響，已施工的52根1.2～1.4 m、長度25 m左右的樁結構需要拔除并對場地進行恢復。結合工程實際地質狀況，分析計算了樁基承載力和抗拔力，以此為基礎，選定了拔除所需的機械設備類型，并計算了跟進鋼套管所需的最小長度，最后對整個拔除施工的主要流程及控制要點進行了討論說明。

樁； 拔除； 地鐵； 套管； 施工方法

TU753.8 B

［定稿日期］2022-11-15

［作者簡介］謝建東（1973—），男，本科，高級工程師，主要從事安全生產管理工作。

1 工程概況

受地鐵9號線建設規劃的影響，位于地鐵規劃線路2 m范圍內的金牛區黨校新建工程，其已施工的52根大型樁結構需要拔除并對場地進行恢復，圖1為已施工樁結構與區間隧道的平面位置關系。

圖1 支護樁與區間隧道的平面位置關系

該工程位于成都市金牛區興科北路與金周路交互處，規劃建設凈用地面積約17 452.14 m2，由1棟16層酒店、1棟12層教學中心、1棟5層與2層連棟會議大廳組成，整體設2層地下室，局部設3層地下室。經勘察，需拆除的圍護樁為樁徑1 200 mm、深度約25 m，共計46根；樁徑1 400 mm、深度約24 m，共計6根。

2 工程地質及水文地質條件

場地地層從上至下分為雜填土、素填土、粉質黏土、粉土、松散卵石、中密卵石、密實卵石，各地層的主要巖土參數如表1所示。

地下水位埋深差異較大，分布不連續，勘察期間測得地下水位位于地下2.4～5.2 m。

3 拆拔方案

3.1 抗拔承載力、拔力計算

單樁抗拔力按式（1）、式（2）進行驗算。

Nk≤Tuk/2+Gp（1）

Tuk=∑λiqsikuili（2）

式中：Nk為基樁拔力，Tuk為基樁抗拔承載力，Gp為基樁有效重力，λi為抗拔系數，qsik樁表面第i層土的極限側阻力，ui為樁身周長，li為第i層土的厚度。

經計算，樁徑1.2 m和1.4 m的基樁，其抗拔承載力分別為4 160 kN、4 596 kN；其所需拔力分別為4 639 kN、5 520 kN。

3.2 設備選擇

結合現場周邊情況，以及計算的拔力，選擇采用RT-200H全回轉鉆機進行樁基的上拔，RT-200H全回轉鉆機及其參數如圖2所示。

整套設備包括全回轉驅動裝置、鋼套管、沖抓斗，全回轉動力設備夾緊套管進行360°回轉鉆進，在壓入力和扭矩的共同作用下將套管壓入土層深部，首節套管帶合金刀頭，在鉆進同時切割障礙物。

3.3 套管長度

該設備大小適合周邊環境，但其拔力最大為4 300 kN，所需的抗拔力均大于該設備能提供的拔力，需要采用套管將樁周的側阻力分別消除4639-4300=339 kN和5520-4300=1220 kN。

根據所需消除的側阻力和式（1）、式（2），反算需要消除側阻力的土層厚度，即可得到需跟進套管的最小長度。

經計算，1.2 m、1.4 m樁的套管分別需要最少7.1 m、10.8 m。考慮到拔除的方便性以及鉆孔封堵的需要，最終選定套管長度分別為22 m和20 m。

3.4 場地恢復

樁基拔除后，及時向套管內回填MU10水泥砂漿，并在回填的同時逐節拆除鋼套管，確保樁基擾動后的地層得到及時可靠且環保的恢復。

4 主要流程及要點

4.1 施工流程

主要施工流程如圖3所示，首先對周邊環境進行清理，對設備進出場道路以及拔除樁的運輸線路和存儲位置進行規劃，同時拆除冠梁，測量定位鉆機等設備的位置，接下來就跟緊套管并拔除樁基，最后灌砂漿并拔除套管。

4.2 施工要點

冠梁破除，采用風炮機進行冠梁的破除工作，為避免鉆頭沖擊周邊建筑物，產生影響，采用先破梁口端部位置，后進行大面積跟進拆除的方式。在破除混凝土時，梁的鋼筋采用割據燒斷。破除冠梁后的溝槽采用素土分層回填并夯實，壓實度不小于0.95，回填標高至硬化地坪標高。回填完成將樁中心點復原并訂上定位樁。

采用直徑比樁基大400 mm的鋼套管，鋼套管隨鉆機跟進鉆進。利用鉆機和導向糾偏裝置將套管的垂直精度調整到要求的范圍內。鉆進過程中隨時利用設備自帶的水平監測系統檢驗套管垂直度，并每孔3次在套管的2個垂直方向架設經緯儀進行垂直度復核控制。每節套管連接好并檢查垂直度后，通過全回轉鉆機的回轉裝置使套管進行不小于360°的旋轉，以減少套管與土體的摩擦阻力。

鋼套管分節跟緊，每標準節6 m長，每節套管之間采用T形塊加螺栓方式連接，每個接頭采用12顆螺栓緊固。當鋼套管鉆到設計標高后，可采用125 t吊車配合沖抓斗拔出或在已露出的樁頂用電焊焊接樁帽吊點直接引拔，將上部扭斷的鋼筋混凝土樁先行拔出，再將管內土體取出，與管底預留2 m左右的土塞，以免土體擾動造成塌方，樁體拔除如圖4所示。

為避免坍孔，同時為了減少對土層的擾動，清障至要求深度及時回填MU10水泥砂漿，回填高度約8 m后，上述工序完成后提升一節套管，套管提升速度控制在0.5 m/min。以此類推循環進行，直至拔出最后一節套管，最終回填至地坪標高，圖5為樁孔砂漿灌注回填。

5 結束語

結合工程實際情況，分析研究并提出了相應的拔除方案和實施控制要點，在施工中得到了應用，使整個實施過程較為順利。

研究分析的內容和施工經驗，可為類似工程提供一定的借鑒和參考。

參考文獻

［1］ 李聞影. 合肥地區淺埋暗挖臨時支護結構受力規律及拆除方法研究［D］.合肥：安徽建筑大學，2017.

［2］ 郇盼. 全套管鉆進中套管的受力分析與數值模擬［D］.北京：中國地質大學（北京），2014.

［3］ 李亮，吳冬宇，鄒嘉文，等.全套管全回轉鉆機一次性拔除PHC管樁施工工藝研究［J］.工程機械與維修，2021（6）：114-117.