預(yù)制鋼筋混凝土樁拔樁技術(shù)研究

□文/林業(yè)強 高海彥

□高海彥/中建八局有限公司天津分公司。

預(yù)制鋼筋混凝土樁拔樁技術(shù)研究

□文/林業(yè)強 高海彥

鋼筋混凝土樁拔樁是一項新技術(shù)。文章對拔樁原理及施工工藝進行了闡述并以實際工程為例，給出了實際施工的相關(guān)數(shù)據(jù)。

鋼筋混凝土樁；拔樁；清障機；鋼套筒；回填

隨著建筑市場的繁榮和發(fā)展，建筑工程的更新?lián)Q代進一步加快，需要拆除重建的建筑很多,在這些被拆除的建筑原址上新建地下空間更為宏大的建筑。新建筑相對原建筑存在基礎(chǔ)埋深大、施工深度深的特點，在設(shè)計和施工新基礎(chǔ)時，勢必要遇到舊建筑物基礎(chǔ)處理問題?；诖?，如何拔除原有建筑的基礎(chǔ)樁，既不影響周邊建筑和設(shè)施的安全，又不影響新建建筑的基礎(chǔ)樁、地連墻等的布置成為一個新課題。

拔樁原理

拔樁是指將已埋入地下的混凝土樁通過一定的技術(shù)手段將其拔出，以方便原樁位的再利用。本文介紹的拔樁技術(shù)，以樁頭埋置深度達8m的預(yù)制方樁為背景，主要包含舊樁樁頭尋找，舊樁與原土層剝離，履帶吊將舊樁拔出，樁孔回填處理等內(nèi)容。

工藝流程

使用全站儀測定舊樁中心坐標→下第一重套管→挖取第一重鋼套管內(nèi)土方至露出舊樁頭→FCEC主機驅(qū)動沉入第二重鋼套管（旋轉(zhuǎn)剝離樁周土）→起拔鋼套筒→FCEC主機帶動第二重鋼套管將鋼絲繩送至舊樁下端→履帶吊起拔舊樁→樁孔回填土。

關(guān)鍵技術(shù)

（1）如何能在地下8m深處精確找到舊樁樁頭。

（2）采用何種設(shè)備將舊樁與樁周土充分剝離減摩。

（3）如何解決因舊樁樁身垂直度大大超過規(guī)范要求，引起第二重鋼套管無法正常鉆進的問題。

（4）如何將吊索套入舊樁下端，使起吊時欲拔除的分節(jié)預(yù)制方樁承受壓力，不致在舊樁分節(jié)的接頭處拉斷，造成二次拔樁，降低拔樁工效。

（5）采用何種措施保證舊樁拔出后，樁孔回填土的密實性及強度。

施工要點

舊樁測量定位

根據(jù)舊樁平面布置圖及原施工記錄（對于原建筑施工資料不全、無法查證的，可在開槽清除舊樓基礎(chǔ)底板時，使用全站儀反測出舊樁中心點坐標），用全站儀精確定位欲拔樁樁位，在樁位點打1根φ16mm鋼筋做標識，再以樁點為圓心，第一重鋼套管半徑為半徑畫圓，用白灰灑出圓弧線。

下第一重鋼套筒

（1）對鋼套筒的要求。套筒長度為欲拔舊樁樁頭至自然地坪以上500mm。套筒直徑比樁徑大約1000mm。套筒下口連接有鈦合金鉆齒，單節(jié)套筒長度為4m，套筒之間采用機械連接。

（2）全回轉(zhuǎn)套管機就位。首先使用FS80履帶吊將全回轉(zhuǎn)套管機及其路基板按照灑出的白灰線精確就位，然后將第一重鋼套筒吊入全回轉(zhuǎn)套管機內(nèi)，確保全回轉(zhuǎn)套管機夾持裝置夾緊鋼套筒后，套筒下口與灑出的白灰線相吻合。

（3）下套筒。使套筒輕輕落下，鉆齒接觸地面，開動全回轉(zhuǎn)套管機驅(qū)動套管旋轉(zhuǎn)并由液壓裝置對鋼套筒施加一定壓力，使套筒旋轉(zhuǎn)沉入土層，直至套筒進入預(yù)定標高。

挖套管內(nèi)土方找出舊樁頭

第一重套筒旋轉(zhuǎn)就位后，移開全回轉(zhuǎn)套管機，使用履帶吊吊裝專用沖抓斗將土從套筒中逐斗抓出，直至露出舊樁頭。專用沖抓斗依靠自重沖擊力將抓鏟沉入土中，沖抓斗直徑為800～2000mm不等，沖抓斗自質(zhì)量為3～8t不等。

下第二重鋼套管并實施樁周分離減摩

拔樁的關(guān)鍵工序是對欲拔樁樁周土的剝離，可采用FCEC清障機及套管內(nèi)置高壓氣霧噴射器，對樁周土進行切削分離減摩。

（1）FCEC清障機。FCEC清障機是切割分離樁周土的主要機械。它以履帶式自行走機械為機架，由2臺70～180kW（多種規(guī)格）的電動機通過減速機，形成360°快速旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置，再由變徑連接器連接鋼套管，轉(zhuǎn)速 13～35rad/min，扭矩 300～800kN·m，將鋼套管旋轉(zhuǎn)沉入至樁底。FCEC清障機具有以下特點。

a移動便捷。由于它以履帶式自行走機械作機架，故適合于施工現(xiàn)場場地泥濘、道路高低不平、近距離前后左右移動頻繁的工況。

b拔樁范圍大。凡是直徑≤2m、深度在70m以內(nèi)、傾角＜45°的舊樁均能拔除。

c對周邊環(huán)境影響小。由于鋼套管只對略大于舊樁樁徑范圍內(nèi)土體進行切割分離，拔樁后又能及時對樁孔進行回填，故對附近的建筑物影響較小。同時，該清障機屬低噪音設(shè)備，環(huán)境適應(yīng)性強。

d切割能力強。FCEC專用清障機的鋼套管底部鑲嵌鈦合金鉆頭，具備強大的切割破碎能力，保證鋼套管順利沉入。

e套管長度靈活可調(diào)。鋼套管可以通過多節(jié)連接調(diào)整，每節(jié)長度有6、8、10m不等，滿足不同長度、規(guī)格的舊樁拔除需要，靈活可變。

（2）HAS高壓氣霧噴射器。該設(shè)備主要由少量氣加微量水（1～1.5m3/h）混合后產(chǎn)生氣霧，通過噴射器連接第二重鋼套管底部鑲嵌的鋸齒形鈦合金，在鉆頭切割、切削鋼筋混凝土時能起到冷卻潤滑作用，在切削土層時使鉆頭冷卻潤滑、加快鉆進速度。

（3）下套管切割樁周土體。第二重鋼套管直徑比欲拔除舊樁樁徑大約300mm。鋼套管就位時仍以舊樁樁位點為中心，使兩中心線重合。然后將內(nèi)套管徐徐放入第一重鋼套管內(nèi)，直至套管完全罩住舊樁樁頭。當套管套住樁頭后，即啟動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，使鋼套管旋轉(zhuǎn)切割舊樁樁周土，與此同時HAS高壓快速噴霧裝置實施噴射氣霧，對切割刀片降溫，此時切割鉆進進入正常階段。當鋼套管的第一節(jié)壓入土層離外層鋼套管上口300mm時，停止切割，使旋轉(zhuǎn)裝置脫離鋼套管，將第二節(jié)鋼套管就位，與第一節(jié)鋼套管連接，繼續(xù)下沉切割，如此重復(fù)接長，直至套管切割下沉至舊樁底端以下500 mm處。然后，將第二重鋼套管拔出地面。

（4）舊樁嚴重傾斜時的處理措施。拔樁過程中，經(jīng)常會遇到舊樁垂直度遠遠超出規(guī)范要求，導(dǎo)致第二重鋼套管鉆進過程中不能一次將舊樁套入管內(nèi)的現(xiàn)象。這時，垂直鉆進的第二重鋼套管將舊樁斜截面切斷，套管內(nèi)的樁體可順利拔出，未進入套管的殘樁，如需拔出，則需重新對殘樁繼續(xù)進行切割，直到全部拔除為止。第二次鉆進尋找殘樁時，難度較大。為此，可使用巖芯鉆機，預(yù)先在舊樁周圍打預(yù)探孔，準確判斷舊樁偏斜的方向并大致判斷出舊樁的傾斜度。據(jù)此，調(diào)整好第一重管的位置，使用直徑適中的第二重管，分1～2次將傾斜舊樁拔除。此法，可大大降低拔樁費用，提高拔樁工效，減小對地層的擾動。另一方面，巖芯鉆機預(yù)探孔還可以預(yù)先判斷舊樁的實際位置，為決定舊樁是否需要拔除提供了最直接的依據(jù)。

下鋼絲繩套扣

第二重鋼套管拔出后，將鋼絲繩套扣套入鋼套管下口鉆頭處的限位器內(nèi),見圖1。

鋼絲繩另一端由履帶吊拉緊。將鋼套管對準樁頭重新套入，鋼絲繩與套管保持同速度下沉，下沉過程中注意保持鋼絲繩的繃緊狀態(tài)，以防鋼絲繩在下沉過程中滑落。當鋼絲繩送至樁底以上1～2m后，履帶吊適當放松鋼絲繩，同時FCEC主機驅(qū)動鋼套管快速正反旋轉(zhuǎn)、上下串動，以使鋼絲繩脫離鋼套管，當從主機內(nèi)的儀表中看出鋼絲繩脫落后，即提出鋼套管，履帶吊收緊鋼絲繩，將舊樁從樁下端勒緊，即可開始拔樁。

舊樁起拔

隨著吊車鋼絲繩的收緊，舊樁徐徐上升。當混凝土樁被拔出地面，露出地面1m左右時，在樁頭處再系一道鋼索，用吊車的副鉤掛上吊索并拉緊，副鉤隨所拔樁同步上升，防止因混凝土樁拔出后，露出地面過長而傾倒。如果所拔樁過長，可在露出地面段的適當長度處截下一段，再繼續(xù)起拔。拔樁時，由于混凝土樁身濕滑，當鋼絲繩拉緊時，繩套可能會往上滑動一段距離，才能套緊樁身。

這種情況下拔樁會出現(xiàn)兩種可能性：一是繩套滑移距離不長，仍可整樁拔出地面；另一種是繩套滑移較長的距離才能套緊樁身，這樣會使繩套以下的混凝土樁在起拔時，承受拉力，而被拉斷。發(fā)生第二種情況時，可將繩套以上的樁段先拔出地面，然后重新下沉第二層套管，重復(fù)上一次動作，將下半截樁套上、套緊，再上拔，直到將舊樁完全拔出為止。舊樁起拔速度不宜過快，約1～2m/min即可，否則會使樁孔周邊土層擾動過大，影響后續(xù)新樁（地連墻）的成孔（槽）質(zhì)量。

樁孔回填

混凝土樁拔出后應(yīng)立即進行樁孔回填。回填土強度應(yīng)適中，承載力太小會影響后續(xù)工程的基樁承載力，強度太高則容易使新樁施工時偏離樁位或成孔困難?；靥钔凉探Y(jié)后強度應(yīng)控制在0.2～0.4MPa。試驗表明，回填土以粘土中摻入6%～8%的水泥即能滿足強度要求。回填時，將拌和好的土方用挖掘機填入樁孔中，每填入一斗（約1m3）土方，即用專用夯錘進行夯實。夯錘為圓筒狀，上下開通，錘內(nèi)設(shè)三角加強翼帶，其下焊接齒狀鋼塊，以使夯錘減小空氣壓力的影響。夯錘質(zhì)量在1.5～2.0t之間，直徑應(yīng)根據(jù)樁孔大小而調(diào)整。一般比樁孔小200mm即可。夯錘用履帶吊牽引，對回填土進行快速夯擊，落差控制在3m左右即可。

工程實例

天津渤海銀行綜合樓工程位于天津市河?xùn)|區(qū)六緯路與六經(jīng)路交口。施工場地內(nèi)有2棟已拆除的原13層和8層辦公樓，舊樁樁頂埋深分別為8m和4m，舊樁分別為450mm×450mm和400mm×400mm預(yù)制方樁，樁長分別為20m和24m，每根樁均分為上下2節(jié)，接頭形式為角鋼焊接連接。

拔樁選用了FCEC清障機；第一重鋼套筒長4m和8m；筒徑為 1300mm（400mm樁徑）和 1500mm（450mm樁徑）；第二重鋼套管長度比舊樁略長，套管的直徑為820mm；拔樁的鋼絲繩直徑16mm；平均每天拔樁1根。

共拔樁13根，影響主樓基礎(chǔ)樁的拔除4根、影響地連墻施工的拔除9根。其中有3根舊樁最大傾斜度達到7%，采用上述措施后，均已順利拔除。

樁孔回填土采用粘土中摻入6%的礦渣硅酸鹽水泥，回填后，樁基及地連墻施工均正常成孔，孔壁質(zhì)量良好。

結(jié)語

鋼筋混凝土樁拔樁工藝與傳統(tǒng)的采用大開挖或鉆進破碎等方法破除舊樁基礎(chǔ)相比在工期和經(jīng)濟方面優(yōu)勢明顯，對于舊房拆除重建的基礎(chǔ)處理具有較大的意義。但拔樁施工工藝目前仍不夠成熟，如使用鋼絲繩套樁時，繩扣容易滑移。如何使套繩能夠一次套緊樁身，提高拔樁效率其工藝還需進一步完善。

本文工程實例介紹的是混凝土預(yù)制打入樁的拔樁過程，但混凝土鉆孔灌入樁也適應(yīng)本拔樁技術(shù)。因為鉆孔灌入樁在成孔時孔壁總有部分泥塊的脫落和存在鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進的不均勻性而形成孔壁的凹凸變化，使樁身形成相應(yīng)的變化，故起拔此類樁時鋼絲繩更容易套緊樁身。鉆孔灌入樁的其他情況與預(yù)制樁基本相同。

拔樁技術(shù)可以引申到地下連續(xù)墻的拔除施工。只要將連續(xù)墻分成合適的片段，再切割其墻身側(cè)壁土，使連續(xù)墻與周圍土體分離，即可將連續(xù)墻分段拔起。如何將連續(xù)墻較快的切割分段這是工藝的關(guān)鍵技術(shù)，有待下一步解決。

TU473.1+3

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1008-3197（2010）06-15-03

2010-09-28

林業(yè)強/男，1954年出生，高級工程師，中建八局有限公司天津分公司，從事建筑施工技術(shù)研究和管理工作。

□高海彥/中建八局有限公司天津分公司。