盾構(gòu)隧道障礙人工擴(kuò)孔樁拔除施工技術(shù)

林 洋

(宏潤(rùn)建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，上海 200000)

1 工程概況

本工程為武漢軌道交通四號(hào)線一期第一標(biāo)段梅苑小區(qū)站—中南路站區(qū)間盾構(gòu)工程及豎井施工，盾構(gòu)穿越該區(qū)間時(shí)與梅苑住宅樓D棟的人工挖孔擴(kuò)底灌注樁、梅苑小區(qū)新312的沉管灌注樁、紫陽苑A棟的人工挖孔擴(kuò)底灌注樁、紫陽苑B棟及波光園的沉管灌注樁相碰，隧道與挖孔樁位置關(guān)系示意圖如圖1所示。

為確保盾構(gòu)及梅中區(qū)間豎井的順利施工，需將上述與盾構(gòu)邊線向外1 m以內(nèi)及豎井圍護(hù)結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)的舊樁清除。本工程需要拔除45根人工挖孔擴(kuò)孔樁，最大的擴(kuò)孔樁由1 600 mm擴(kuò)大到3 500 mm，對(duì)于這么大的擴(kuò)孔樁拔除，在國(guó)內(nèi)值得借鑒的施工經(jīng)驗(yàn)較少，給施工帶來困難。

2 工程難點(diǎn)

圖1 隧道與挖孔樁位置關(guān)系示意圖

2.1 樁體拔除不徹底，殘留障礙物

本工程最大的風(fēng)險(xiǎn)源是對(duì)各樁樁體拔除不徹底，殘留障礙物，給后期盾構(gòu)施工造成影響，盾構(gòu)機(jī)受刀盤開口尺寸及螺旋機(jī)直徑限制，對(duì)于直徑大于30 cm的障礙物無法排除，障礙物將會(huì)對(duì)盾構(gòu)的刀盤、刀具、螺旋機(jī)等設(shè)備損壞嚴(yán)重。施工中選擇合理科學(xué)的拔樁工藝、加強(qiáng)拔樁工序的過程控制，精心管理科學(xué)施工，確保拔樁去除障礙物。

2.2 拔除安全風(fēng)險(xiǎn)高

本工程需要拔除45根人工挖孔擴(kuò)孔樁，最大的擴(kuò)孔樁由1 600 mm擴(kuò)大到3 500 mm，對(duì)于尺寸如此大的擴(kuò)孔樁拔除，在國(guó)內(nèi)值得借鑒的施工經(jīng)驗(yàn)較少，給施工帶來困難，采用多次分步切割拔除再整體吊出的方法[1]在確保地層穩(wěn)定方面很難控制，以及分步切割時(shí)下一步的工序需在上一步空洞上進(jìn)行拔樁切割作業(yè)，安全風(fēng)險(xiǎn)高;且原設(shè)計(jì)的人工挖孔擴(kuò)孔樁的鋼筋，部分樁未全樁布置，下部擴(kuò)大部分有的未設(shè)置鋼筋，這就給拔樁帶來了斷樁的風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 連續(xù)墻成槽施工易坍孔

在擴(kuò)孔樁拔除后，對(duì)地層的擾動(dòng)面積大，部分樁位在連續(xù)墻上，這就給連續(xù)墻施工帶來坍孔的風(fēng)險(xiǎn)，后期圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制難度加大。對(duì)于拔樁孔的回填采用M5砂漿回填密實(shí)，在連續(xù)墻成槽時(shí)，加大護(hù)壁泥漿比重和質(zhì)量，確保連續(xù)墻的施工質(zhì)量。

2.4 舊樁質(zhì)量差

拔除的沉管灌注樁為早期施工，質(zhì)量難以保障，并且沉管灌注樁垂直控制較差，人工挖孔擴(kuò)底灌注樁擴(kuò)大部位直徑大，最大達(dá)3.5 m，切割清除擴(kuò)底部位的混凝土需咬合切割清除，單樁拔除施工時(shí)間較長(zhǎng)，諸多原因給拔樁施工帶來很大的難度。

3 人工挖孔擴(kuò)孔樁拔除方法與工序

對(duì)于障礙大直徑擴(kuò)孔樁，采用比樁直徑大40 cm～80 cm的鋼套筒，放線時(shí)，根據(jù)測(cè)定的舊樁中心重新放出樁位，對(duì)于擴(kuò)底灌注樁需根據(jù)樁位中心放出樁身及擴(kuò)大部位的邊線，根據(jù)樁身邊線及擴(kuò)底邊線確定切割擴(kuò)大頭的中心點(diǎn)。

考慮擴(kuò)底灌注樁拔樁時(shí)需將擴(kuò)大部位切割清除后整樁吊拔的施工方法，切割時(shí)需考慮先切割拔樁清障機(jī)械的前方施工，防止機(jī)械站立擠壓土體產(chǎn)生塌孔，并對(duì)機(jī)械站立的區(qū)域采用鋼板或路基板鋪設(shè)，擴(kuò)散集中應(yīng)力。配備φ1 200 mm鋼套管切割清除擴(kuò)大部位的混凝土，拔樁及切割清除由全回轉(zhuǎn)清障機(jī)驅(qū)動(dòng)鋼套管快速旋轉(zhuǎn)切割切削鉆進(jìn)，實(shí)施樁周土體與樁身的分離，減小樁側(cè)摩阻力后拔樁，全回轉(zhuǎn)套管機(jī)動(dòng)鋼套管旋轉(zhuǎn)切割切削鉆進(jìn)，邊切割邊用KH125旋挖鉆機(jī)挖出套管中土體，挖至人工挖孔樁擴(kuò)大端頭時(shí)，改用履帶吊車配置沖抓斗抓取鋼套管內(nèi)的混凝土碎塊，直抓至原始土層。鋼套管底端鑲嵌鋸齒形鈦合金鉆頭，具有很強(qiáng)的切割切削能力，保證鋼套管順利沉入到超過樁底一定深度。待人工挖孔灌注樁周切割一圈完成后，采用φ2 000 mm鋼套管將主樁徑套入，回旋套管，將樁體與土體分離，采用抓斗取出泥土，將鋼絲繩套入樁身鎖扣牢固，采用150 t履帶吊對(duì)樁身進(jìn)行吊拔。擴(kuò)孔樁鋼套筒位置示意圖如圖2所示。拔樁完成后，為確保盾構(gòu)的安全掘進(jìn)，根據(jù)類似拔樁工程回填質(zhì)量表明，采用M5水泥砂漿回填，樁孔強(qiáng)度可達(dá)到0.5 MPa，滿足后期要求。具體的施工工序如下:施工準(zhǔn)備→挖出樁頭，測(cè)出樁位坐標(biāo)→樁位回填→全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)就位→下沉套管、分塊切割下部人工挖孔樁擴(kuò)大端→抓除擴(kuò)大端鋼筋混凝土→上拔套管、同步回填M5砂漿→移機(jī)循環(huán)切割完整樁擴(kuò)大端→擴(kuò)大端切割清除完成、全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)就位準(zhǔn)備拔除整個(gè)人工挖孔樁→下沉套管→分段拔出樁體→回填樁孔。

圖2 擴(kuò)孔樁鋼套筒位置示意圖

4 拔樁應(yīng)急預(yù)案

由于可能存在的樁身擴(kuò)徑、樁身傾斜等質(zhì)量問題，或是因?yàn)槭┕ず笥捎诘刭|(zhì)、水文、年限等原因造成局部破碎、斷裂等情況，在拔樁施工的過程中仍不可避免地發(fā)生樁體拔斷、殘留障礙物等情況，針對(duì)這些可能存在的困難因素，預(yù)先采用與常規(guī)拔樁不同的方法。

4.1 樁身垂直度偏移較大

1)采用比樁直徑大40 cm～80 cm的鋼套筒，有效預(yù)防常規(guī)施工方法下樁身擴(kuò)徑或傾斜率過大導(dǎo)致被鋼套管切削或切斷至套管外而無法拔除的后果;2)當(dāng)樁身垂直度偏差較大，在鋼套管范圍外時(shí)，又無法確定樁位的偏斜方向的，先對(duì)原樁孔回填，采用全回轉(zhuǎn)套管機(jī)進(jìn)行二次或多次定位重新旋轉(zhuǎn)沉入鋼套管的施工方法，直至將舊樁清除至隧道底標(biāo)高以下2 m。

4.2 舊樁因樁身質(zhì)量問題，存在局部破碎、斷裂等情況

拔樁清障過程中舊樁往往會(huì)出現(xiàn)樁身質(zhì)量問題等因素造成局部破碎、斷裂等情況，而且本工程舊樁長(zhǎng)度為18.5 m，施工時(shí)間較早，這種情況下，拔樁的難度和風(fēng)險(xiǎn)也更大。鑒于此，與常規(guī)拔樁工藝不同的是:本工程中施工工藝是將鋼絲繩通過專用設(shè)備送入樁下部，鋼套管沉入樁底切割切削、分離減摩后，從樁身底部受力進(jìn)行起拔。即使樁身存在局部破碎、斷裂等情況也同樣能夠達(dá)到拔樁清障的目的。

4.3 繩具斷裂或破壞

如果在拔樁過程中，發(fā)生繩具斷裂或破壞，可以用旋挖機(jī)將上部土體清除，實(shí)施二次拔樁;仍可以繼續(xù)實(shí)施將樁拔除。

5 結(jié)語

1)與常規(guī)舊樁拔除所采用的多次分步切割再整體拔除的方法不同，面對(duì)大量的人工大擴(kuò)孔樁，本次施工中采用了先樁周后主樁身的切割拔除順序，確保了擴(kuò)孔樁的順利拔除。2)施工方案對(duì)可能遇到的問題如樁身擴(kuò)徑和傾斜、舊樁斷裂與繩具破損等做了周全的考慮，提出了有效的應(yīng)急預(yù)案。3)本工程中需要拔除擴(kuò)孔樁的情況在類似工程中比較少見，工程中難點(diǎn)較多，本次施工的順利進(jìn)行可以為類似工程提供一定借鑒。

[1] 馮永紅，王家紅，俞 宏.復(fù)雜環(huán)境下舊樁拔除技術(shù)及其應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2013(3):35-36，70.