王宏杰

（安徽地礦局327地質(zhì)隊，安徽 合肥 230011）

隨著城市化進程的不斷加快，城市建設(shè)也日新月異，早年施工的樁基無法使用，須將其拔除后另行施工。上海宏聯(lián)電子自動倉儲工程擬將原20世紀80年代施工的混凝土預(yù)制方樁拔除后施工鉆孔灌注樁，我公司承擔了其混凝土預(yù)制樁的拔除及鉆孔灌注樁的施工。

1 擬施工工程現(xiàn)場情況

1.1 工程概況

擬建的工程位于上海浦東康橋工業(yè)園區(qū)，北臨秀康路，東臨康柳路。其自動儲罐車間原先在20 世紀80 年代采用混凝土預(yù)制方樁，由于產(chǎn)生不均勻沉降，無法使用，現(xiàn)已拆除。擬在原址重新進行施工，采用鉆孔灌注樁作樁基礎(chǔ)進行加固，設(shè)計鉆孔灌注樁樁徑為?800mm、樁長45m，樁底使用高壓旋噴沖洗灌漿工藝進行施工。由于自動儲罐車間已有200mm×200mm的混凝土預(yù)制樁，鉆孔灌注樁施工前必須進行拔除。

1.2 工程地質(zhì)情況

根據(jù)上海巖土工程勘察設(shè)計研究院提供的宏聯(lián)電子自動倉儲工程勘察資料，場地的工程地質(zhì)條件如下：

施工場地本次勘察揭露在深度65m范圍內(nèi)的地基土均屬第四系濱海—淺海相沉積層，主要由飽和粘性土、粉土及粉砂組成，根據(jù)土的成因、結(jié)構(gòu)及物理力學(xué)性質(zhì)差異可劃分為8個主要層次，其中第③、⑤、⑦層分成兩個亞層，第⑥層土缺失。

各土層的土性描述如表1所示。

表1 場地工程勘察地層情況表

1.3 原有預(yù)制混凝土方樁情況

原有預(yù)制混凝土方樁為20 世紀80 年代建設(shè)廠房進行施工的。樁徑為200mm×200mm，樁長為15.6m，采用錘擊法施工，樁的連接方法為焊接法。樁布置間距為1000mm×1000mm，滿堂布置。其布置如圖1所示。

圖1 自動倉儲基礎(chǔ)加固樁位布置圖（單位：mm）

在公司承接該工程之前，臺灣知名的樁基基礎(chǔ)公司——富國公司作為業(yè)主方的技術(shù)顧問參與該工程，并為該工程的拔樁提供的工藝方案為：先用旋噴管注入高壓水，將樁四周的土沖開，然后用吊車或鉆機將樁提起。但該方案在實際施工中發(fā)現(xiàn)拔除困難且極易出現(xiàn)上下兩節(jié)樁連接處拔斷，造成下節(jié)樁很難處理：現(xiàn)場當時在其他部位共拔除4根樁，其中有3根樁只拔出上節(jié)樁，下節(jié)樁一直未能拔除，且拔除的部位由于高壓水沖刷，使該樁位處出現(xiàn)較大的空洞，鉆機就位困難。如再施工鉆孔灌注樁，則可造成大量混凝土浪費、并容易造成質(zhì)量問題。而且拔除時間太長，7d時間只拔除4根樁且有3根樁下節(jié)樁未能拔出。

2 拔樁方案比選

為了在拔除混凝土預(yù)制樁時，盡量減小對周圍環(huán)境的影響，曾對多種拔樁方式進行比較。拔除樁基，首先要減小樁周摩阻力，主要方法有水沖法（或射水法）、振動法和回鉆法。

2.1 水沖法

水沖法的原理是采用高壓水流將樁體周圍的土體破壞，形成水土混合液，將樁周圍泥砂通過地面溢流并被排出，然后利用吊車將自孔內(nèi)吊出而拔樁。

該方法雖然簡單，但對樁周圍土體破壞較大，無法形成能控制的孔洞，對后期鉆孔灌注樁施工不利；同時由于該混凝土預(yù)制方樁為兩節(jié)樁，極容易造成只拔起上節(jié)樁，而下節(jié)樁無法拔起的情況。

2.2 振動法

振動法屬于傳統(tǒng)的拔樁方法，其原理是利用液壓變頻振動錘，將設(shè)計的鋼套管振動沉入，沉入深度超過原樁長，然后通過減少或解除樁側(cè)土體摩阻力后將舊樁體整體吊出。以外側(cè)套管作為護壁，內(nèi)側(cè)采用高壓水幕，將舊樁周圍的土體及障礙物切削后實施土體分離減摩。采用鋼絲繩綁牢樁體，再用大噸位起拔設(shè)備直接拔出樁基。

此法其特點是適用范圍廣，對周邊土體擾動小，無環(huán)境污染，既安全又快速。但需要的拔樁設(shè)備較大；在振入鋼套管時，對地表振動大，對周圍環(huán)境影響大。

2.3 回轉(zhuǎn)法

回鉆法是利用全回轉(zhuǎn)設(shè)備產(chǎn)生的下壓力和扭矩，驅(qū)動鋼套管轉(zhuǎn)動，利用管口的高強刀頭對土體的切削和高壓水對土體的沖刷作用，將套管鉆入地下，去除套管與樁體間的土體后，減小了樁周的摩阻力，拔出樁基，鋼套管同樣采用旋轉(zhuǎn)方式拔出，對周圍環(huán)境影響小。

目前回轉(zhuǎn)法主要采用搓管機（全護筒）拔樁。用搓管機驅(qū)動鋼套管進行360°回轉(zhuǎn)，并將鋼套管壓入和拔出。該方法雖然可行，和振動法一樣，需較大的設(shè)備，施工費用較高。

通過以上3種方法的比較，根據(jù)我公司在施工現(xiàn)場已在施工鉆孔灌注樁的情況，在不增加任何大型設(shè)備的情況下，提出利用現(xiàn)有的GPS-10 型鉆機，采用“全回轉(zhuǎn)套管法拔樁”方案，經(jīng)業(yè)主和臺灣富國公司研究確認，該方案完全滿足100%拔除要求。

3 預(yù)制混凝土方樁拔除技術(shù)

3.1 施工設(shè)備配備

上海宏聯(lián)電子材料有限公司預(yù)制混凝土方案拔除的主要機具有：輪胎式QY-16 型吊車、GPS-10 型鉆機、3PN 泥漿泵、套管（?377mm）鉆具。吊車和鉆機、泥漿泵為常用設(shè)備，使用的材料為?377mm×10mm 的無縫鋼管。

3.2 鉆具結(jié)構(gòu)

套管鉆具為我們針對工程特點設(shè)計制作而成，該套鉆具分二套，第一套長度為8.0m，要求小于鉆機架高度9.50m，能一次鉆進。第二套鉆具長度17m，使鉆具能鉆至樁底以下，保證兩節(jié)方樁能全部套進鉆具內(nèi)。

兩套鉆具結(jié)構(gòu)相同，頂部為一法蘭盤接頭與水龍頭連接，管壁外用?22mm鋼筋對稱焊接“十字”傳動條（長度同管長），?377mm 鋼管底部鑲嵌有內(nèi)外出刃合金，相當于連接鉆頭。

扭矩傳動：在鉆機轉(zhuǎn)盤上固定30mm 厚鋼板，鋼板中部開出通孔不小于?377mm的圓孔且開出“十字”花鍵槽與管外壁傳動條嚙合實現(xiàn)扭矩傳動，由鉆機轉(zhuǎn)盤帶支鋼板及?377mm 鋼管進行回轉(zhuǎn)，鋼管下部的合金鉆頭切削泥土進行鉆進，采用優(yōu)質(zhì)膨潤土泥漿作沖洗液，一方面冷卻鉆頭，另一方面攜帶巖粉并保護孔壁。

3.3 施工工藝及施工技術(shù)

（1）施工工藝流程。其施工工藝流程如圖2所示。

圖2 施工工藝流程圖

（2）施工方法。首先開挖樁頭。將需要拔樁的樁頭開挖出來，露出樁頭，將樁頭及周圍清理干凈。

其次，埋入護筒。由于本次設(shè)計鉆孔灌注樁的位置中心和原預(yù)制方樁中心重合，為了避免其他物體落入孔內(nèi)，影響后期鉆孔灌注樁的施工，需埋設(shè)護筒，護筒應(yīng)埋入原狀土以下，并確保后期施工的鉆孔樁樁位位于護筒中心。

（3）拔樁施工。拔樁施工其具體步驟如下：如圖3步驟一所示：先將8m長的直徑?377mm的套管通過法蘭盤和水籠頭連接，然后由吊車將其吊起后緩慢插入鉆機轉(zhuǎn)盤中，并和轉(zhuǎn)盤上的鋼板的花鍵槽對上，同時用鉆機的吊鉤吊起水籠頭，使用優(yōu)質(zhì)膨潤土泥漿作沖洗液，開動3PN泥漿泵泵送泥漿并開動鉆機緩慢進行鉆進。

圖3 步驟一（單位：mm）

步驟二（圖4）：步驟一將套管鉆進到位后，用吊車緩慢將直徑?377mm8m長的套管提起并放下，卸下?lián)Q上17m長的套管，按步驟一的方法進行連接，然后用吊車吊起并下入原孔中繼續(xù)鉆進，直至鉆進到孔深位置即預(yù)制方樁底部。

圖4 步驟二（單位：mm）

步驟三（圖5）：鉆進到底后，繼續(xù)開動泥漿泵進行泥漿循環(huán)，并開動鉆機緩慢約半小時后提起，將套管和水籠頭連接的法蘭盤卸開，用鋼絲繩將預(yù)制小方樁綁牢、扎緊，然后用鉆機緩慢吊起方樁。待方樁提動后，再緩慢放置原位，重新用吊車吊起后下放。如吊起只有一節(jié)樁則采用（或步驟三）方法。

圖5 步驟三（單位：mm）

或步驟三（圖6）：如吊起只有一節(jié)樁，可將樁提起或重新放回原處，向套管內(nèi)投入卡料，重新連接水籠頭和套管的法蘭盤，并泵送泥漿、開動鉆機緩慢回轉(zhuǎn)，使卡料卡住方樁。一般回轉(zhuǎn)20min左右，即可關(guān)泵，然后再回轉(zhuǎn)約2～3min 后用吊車提鉆，放入地面后取出方樁。再進行下一根樁施工。

圖6 或步驟三（單位：mm）

（4）灌入優(yōu)質(zhì)泥漿。為了保證后期鉆孔灌注樁的施工，應(yīng)在拔樁完成后立即灌入粘度達22″以上的優(yōu)質(zhì)膨潤土泥漿進行護壁，防止鉆孔孔壁坍塌。

（5）移機，進行下一根方樁拔除。移機后，立即給護筒蓋上蓋，防止安全事故發(fā)生和其他物體的掉入。

4 施工效果及體會

4.1 施工效果

在該項目施工過程中，采用“套管法拔樁”，共計拔上40根預(yù)制方樁，平均每天拔樁4根，極大地縮短了業(yè)主給定的拔樁工期，而未出現(xiàn)一根樁留在原位而拔不出的問題;同時后期的鉆孔灌注樁施工其充盈系數(shù)均為1.10,未出現(xiàn)大的擴徑問題。

4.2 施工體會

實踐證明：GPS-10型鉆機全回轉(zhuǎn)拔樁套樁工藝不僅簡單、易行、可靠，而且施工效率高、成本低，無需添加其它新機具，特別適合排除連接不牢的樁。

（1）安全可靠，對周邊土體擾動小。GPS-10 型鉆機全回轉(zhuǎn)拔樁施工技術(shù)是在優(yōu)質(zhì)泥漿護壁下，在鋼套管內(nèi)進行清障拔樁施工，對地下原狀土破壞小，對地下土體不產(chǎn)生擾動或產(chǎn)生很小的擾動。由于泥漿的護壁和鋼套管的支撐，對周邊構(gòu)筑物無影響。

（2）施工速度快，質(zhì)量好，且適用范圍廣。該技術(shù)方法可根據(jù)工程需要進行各類拔樁清障施工，如各種形式、各種規(guī)格、環(huán)境復(fù)雜、各種難度的舊鉆孔灌注樁、預(yù)制樁、預(yù)應(yīng)力管樁等。

（3）風(fēng)險小，能夠確保后續(xù)工程施工。采用鉆機全回轉(zhuǎn)清障拔除技術(shù)對舊樁完整拔除，一般情況下能順利達到施工目的。即使遇到特殊情況，采用投入卡料的方法，也能將斷樁清除，100%確保拔樁徹底。

（4）節(jié)能環(huán)保，優(yōu)質(zhì)高效。本方法在拔樁過程中，產(chǎn)生的泥漿在隨后全部放入拔樁孔內(nèi)進行護壁，保證后期鉆孔灌注樁的施工，不光能節(jié)約后期施工成本，也保證了后期的施工質(zhì)量，且施工設(shè)備低噪聲，施工速度快，又能保證施工質(zhì)量。

（5）快速經(jīng)濟，降低工程造價。本施工技術(shù)方法是鋼套管旋轉(zhuǎn)切割切削，相比其它施工方法，受環(huán)境因素限制小，無需增加其他輔助設(shè)施，清障拔樁的施工效率高，風(fēng)險低度，具有良好的經(jīng)濟效益。