摘  要：南京地铁二号线一期工程废弃桩拔桩施工中，根据拔桩施工的工作机理及拔桩过程中的断桩原因和处理方法，采用套桩成孔减摩法和钢丝绳套断桩法相结合的方案，不受桩的形式和桩径限制，实践证明该法效果较好。

关键词：断桩；废弃桩；拔桩

 

      为适应现代化城市的发展， 国内众多城市正在建 设地铁工程。 地铁线路选线往往经过闹市区并穿越已有建筑物，有时会导致地面建筑物的拆除，而对用桩基础的建筑物，也面临处理废弃桩基的问题。由于这些废弃桩基多为钢筋混凝土预制桩或钢筋混凝土灌注桩，盾构机穿越时，施工非常困难，因此实际工程中，往往提前采用拔除废弃桩的施工方案。

      本文根据南京地铁2号线拔桩施工的成功经验，对拔桩施工技术进行分析总结，并提出拔桩施工过程中可能出现断桩的处理方法和主要技术措施。

 

      南京地铁2号线一期工程茶亭站-莫愁湖站区间隧道施工中， 盾构机要穿越两处已拆除建筑物的废弃桩基， 即南京锅炉厂原中心试验楼预制方桩基础和管材车间振冲灌注桩基础， 分别有49根和23根基桩侵入隧道区域。 预制方桩断面400 mm×400 mm，桩长23 m；振冲灌注桩直径400mm，桩长18m；桩体钢筋混凝土强度等级均为C30。 由于侵入隧道的预制方桩和振冲灌注桩内均布置有钢筋笼，若不清除该桩群，盾构施工时刀盘须切割钢筋混凝土桩内钢筋笼， 将导致盾构机刀盘较大程度的磨损。 为保证盾构机经济、正常地工作，必须提前将障碍桩拔除。 为此，在盾构机到达该区域前，决定对侵入隧道范围内的基桩作拔桩处理。

      通常拔桩施工方法有静拔法、 桩周取土减摩振拔法、套钻或套冲成孔减摩吊拔法及振动沉管加水力切割拔桩法。 由于预制方桩采用两段焊接接桩的施工方法，受打桩和接头质量影响，若直接采用静拔法（即千斤顶法），拔桩时有可能发生拔断现象，所以单纯的静拔法用于本工程有一定的局限性。桩周取土减摩振拔法施工进度慢、成本高，工期难以保证，且喷射注浆对周边环境影响较大。 振动沉管加水力切割拔桩法虽有施工简单、费用较省等优点，但施工费时，工程进度难以保证；且为提高施工效率，要选用大功率振动锤和3～4根高压力水枪，振动锤噪声大，对周边环境有较大影响。

       综合比较以上各拔桩技术， 侧重考虑施工成本和施工进度等因素， 决定采用套钻成孔减摩吊拔法的施工方案。

 

      废弃桩拔除就是首先采取一定的技术措施将桩体与周边土体、桩体与承台分离，以减小桩周摩阻力（图1），再用较大吨位的起重机将桩体拔出。

      本拔桩工程采用套钻成孔减摩吊出法的施工流程如下。

      （1） 用Ф600钢套筒在废弃桩周边利用底部连接的4个合金钻头进行跟管回转钻进， 钢套筒总长27.5m，采用分节法兰连接，每节长2.5 m，每次钻进2.5 m深后加套筒一节，套筒上部连接皮管，水通过皮管进入套筒（图2），通过环喷高压水射流冲击桩周边土体，使之呈稀泥状从孔口排出，以降低桩周土体阻力。

      （2） 待土体排除后将套筒拔出，利用每节套筒之间的连接螺栓将钢丝绳套牢在套筒的底部， 轻轻放下套筒（图3）。

      （3） 待套筒将整根桩套住后，拔出套筒使钢丝绳套牢在桩上，然后用力拉紧，将桩头牢牢套住，再将另一根钢丝绳重复以上过程， 最终将两根钢丝绳套在桩上（图4）。

      （4） 利用50 t起重机把废弃桩吊出，再对桩位处孔洞进行处理，完成整个施工过程。

 

      废弃桩在拔出过程中易发生桩体拔断现象， 其原因如下。

      桩的极限抗拔力主要受两方面因素控制： 一是桩体强度；二是桩—桩周土体相互作用的力学性质，类似抗拔桩的破坏（图5）。本工程每根预制方桩均分两节接桩，节点处是薄弱环节，是易发生拔断的位置。 本工程振冲灌注桩内的钢筋笼长度小于整个桩体长度， 桩体下段为素混凝土，抗拉拔力不足，拔桩过程中极易在钢筋笼和素混凝土过渡部位断桩。

      留在土体中的断桩，有时会影响盾构机通过，对断桩一般采用以下几种处理方法。

      （1） 振动锤击送方式。 用振动锤击打减小摩阻力后的部分断桩， 至断桩顶部位于盾构机外壳底标高以下0.5m处。

      （2） 加压下送方式。 将减小摩阻力后的部分断桩用机械压入至断桩顶部位于盾构机外壳底标高以下0.5 m处。

      （3） 用特制夹具将断桩夹住拔出。 对全部余留桩孔用低强度复合材料回填，以便盾构直接通过桩群。

      （4） 采用多爪的合金螺旋机对障碍桩桩体进行绞碎清除。

      （5） 采用钢丝绳套对断桩下套的办法将断桩吊出。 具体做法为将套筒就位， 并将钢丝绳套牢在套筒底部，然后轻轻放下套筒，待套筒将断桩套住后，将套筒上下多次冲击，使钢丝绳套牢在断桩上，用力拉紧将断桩牢牢套住，再用吊机慢慢均匀起吊（图6）。

      本工程每根桩拔除时都出现断桩现象， 根据具体情况，采用上述第5种拔桩方法，将测绳放入钻孔内测出断桩位置， 再根据断桩位置将钢丝绳套到断桩上即可。该法所需施工器具较少，成本低，简便快捷，施工工期有保证，经实践证明是一种简便可行的方法。

      （1） 拔桩过程中也有可能出现倾斜桩的情况，若倾斜桩斜度较小， 可在钻进过程中调整钻机顺斜桩缓慢完成倾斜桩的钻进；若倾斜桩斜度较大，钻机又无法按其斜度下钻时， 则只能在钻进过程中利用底部合金钻头将倾斜桩钻断，然后逐节拔除。第一节倾斜桩拔出后，无法对拔断的倾斜断桩判断倾斜位置时，可选用底大顶小的喇叭钻作为引管，将倾斜断桩套入套筒内，然后将其拔出。

      （2） 拔完桩要及时用导管灌注砂浆 （图7），坚持“拔一根，灌一根”的原则，灌注砂浆的主要目的是防止地表及周围建筑物沉降和盾构推进时起止水帷幕作用。 注意砂浆强度不要太高，以免影响盾构掘进。

      （1） 本文采用套钻成孔减摩吊拔法和钢丝绳套断桩法相结合处理拔桩和断桩，是一种行之有效的方法，该法不受桩的形式和桩径限制。 随拔桩设备的改进和工法不断完善，应用范围将会越来越广。

      （2） 本拔桩方法的关键在于“钻、喷、套、拔”等控制点。“钻”为用钻管旋转钻土；“喷”是利用高压水冲刷土体，降低桩的抗拔力；“套”是将钢丝绳套牢牢地套到桩体上，处理断桩时，要根据测绳测出的深度准确地套到断桩上；“拔”是控制速度，利用起重机将桩拔出，尽量避免发生多次断桩现象。

      （3） 应用该法时，在充分掌握土质、桩的埋深及平面布置和周边环境等因素基础上， 应着重检测钢套筒打入的垂直度和打入深度， 确保盾构掘进过程中无障碍桩。

 

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