城市中心區(qū)域地下障礙物清除工藝研究

李 穎

上海市機(jī)械施工集團(tuán)有限公司 上海 200072

1 工程概況

上海市黃浦區(qū)小東門街道616、735街坊地塊項(xiàng)目總建筑面積約1 137 000 m2，地上建筑面積約702 000 m2，地下建筑面積約435 000 m2，基坑總面積為141 000 m2，其中北塊基坑總面積為74 089 m2（圖1）。

圖1 平面布置

2 障礙物分布情況

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，已統(tǒng)計(jì)地下障礙物共計(jì)35處：根據(jù)人防辦提供的圖紙，共計(jì)描繪人防23處，用紅色塊表示。同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)物探結(jié)果，在圖紙上描繪新增地下障礙物12處，用藍(lán)色塊表示（圖2）。

現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)舊廠房地下室墻板處于施工地下連續(xù)墻范圍內(nèi)，影響地下連續(xù)墻及槽壁加固施工。墻厚約240 mm，深約3 m，長(zhǎng)約48 m。該墻板平行于地下連續(xù)墻方向，處于地下連續(xù)墻中心位置。墻板內(nèi)側(cè)存在地下室底板，板厚未知，尚未探明底板下是否存在工程樁。根據(jù)業(yè)主提供的勘探報(bào)告，發(fā)現(xiàn)F1區(qū)東南角處可能存在人防設(shè)施（圖3）。

圖2 障礙物分布

圖3 地下室板墻現(xiàn)場(chǎng)

3 淺層障礙物清除

1）施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置臨時(shí)塑料圍擋，占用部分人行道，盡量減少對(duì)于圍墻外道路通行的影響。

2）擬清障區(qū)域與現(xiàn)有圍墻距離較近，且與中山南路市政道路最小距離僅2 m。由于現(xiàn)場(chǎng)前期開挖樣溝發(fā)現(xiàn)F1區(qū)東側(cè)施工地下連續(xù)墻段上部是厚約3 m左右的雜填土，在清障施工時(shí)如果大面積開挖將造成塌方，此次清障區(qū)域距離中山南路極近，將會(huì)對(duì)中山南路造成嚴(yán)重破壞。故在清除舊地下室板墻時(shí)采取分段開挖，以減少塌方對(duì)中山南路的影響，在距離圍擋不足2 m區(qū)域采取2 m一段分段式開挖，大于2 m區(qū)域?yàn)?～5 m一段。清除障礙物后及時(shí)回填并壓實(shí)，然后施工下一段，禁止大面積開挖（圖4）。

圖4 板墻清障施工示意

4 拔除樁基處理方案

施工區(qū)域上部原為7層混凝土結(jié)構(gòu)老房屋，基礎(chǔ)中可能存在著樁基，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，老基礎(chǔ)樁基類型主要為木樁、預(yù)制方樁，可采用如下方法進(jìn)行老樁基的清除工作。

4.1 木樁處理方案

木樁基本為圓木樁，要求底板清除完畢后進(jìn)行拔除。木樁拔除時(shí)先用千斤頂將木樁頂拔松動(dòng)，再采用100 t履帶吊（結(jié)合現(xiàn)有吊車）進(jìn)行拔除。

拔除前的準(zhǔn)備工作：拔樁由南向北進(jìn)行，將樁基南側(cè)的場(chǎng)地進(jìn)行平整壓實(shí)，使拔樁機(jī)械能可靠行駛。木樁的鋼混凝土承臺(tái)必須拆除清理干凈，挖出樁頭部位的土方并露出500 mm木樁樁頭。

拔除方法：采用樁頭鋼制夾具4只，長(zhǎng)度為400 mm，扁鋼厚度為25 mm，每套夾具錨固在木樁樁頭250 mm處，采用鋼絲繩卸甲扣牢在夾具下，然后進(jìn)行起吊拔出。

4.2 預(yù)制方樁（板樁）處理方案

預(yù)制方樁拔除時(shí)，考慮到早期的預(yù)制方樁多節(jié)樁的連接節(jié)點(diǎn)為硫磺膠黏結(jié)，再加上采用打樁機(jī)強(qiáng)制打擊定位，在打擊的情況下黏結(jié)節(jié)點(diǎn)可能已受損，若采用拔樁機(jī)械直接拔除，可能導(dǎo)致下面的節(jié)樁斷離，此現(xiàn)象一旦發(fā)生將加大施工難度且增加施工費(fèi)用，因此建議采用全回旋鋼套管清障鉆機(jī)方案進(jìn)行方樁的拔除[1-2]。

4.2.1 全回旋鋼套管清障鉆機(jī)方案一

將鋼套管樁對(duì)照原工程樁位置，采用振動(dòng)錘振壓，使套管樁振壓到樁尖位置，然后采用大噸位的起重機(jī)連同鋼套管樁中的預(yù)制節(jié)樁一同拔出基坑。當(dāng)鋼管樁打擊到預(yù)制樁樁尖的位置時(shí)，套管樁頂部樁底的泥土受擠壓后填滿預(yù)制樁與鋼管套管樁的空隙，產(chǎn)生環(huán)箍效應(yīng)，從而保證在拔出鋼管樁時(shí)預(yù)制方樁不脫樁，跟隨鋼管樁一同拔出。

4.2.2 全回旋鋼套管清障鉆機(jī)方案二

該方案在多節(jié)樁相接且在壓樁時(shí)沒(méi)有焊接連接或拔樁時(shí)出現(xiàn)脫節(jié)時(shí)使用。該方案在方案一的基礎(chǔ)上，在鋼套管的下部增加2只板式鋼卡，套管樁振動(dòng)壓入至預(yù)制方樁底后，管內(nèi)的2根牽制鋼卡的鋼絲繩由機(jī)械制動(dòng)向上牽拉，鋼卡從鋼管臂的暗盒中向管內(nèi)且向上移動(dòng)，使倒拔鋼卡卡住方樁的樁尖，保證預(yù)制方樁隨套管樁一同拔出地基（圖5）。

圖5 預(yù)制樁清障施工示意

為防止多節(jié)樁在拔樁時(shí)脫節(jié)，影響拔樁質(zhì)量，在鋼套管樁的樁底部位設(shè)計(jì)一個(gè)制動(dòng)倒拔鋼卡裝置，管內(nèi)的預(yù)制樁在拔樁時(shí)受倒拔鋼卡的擠托隨同套管樁一同拔出。

考慮鋼套管樁振動(dòng)壓樁的正摩擦阻力，影響振動(dòng)壓樁速度，倒拔鋼卡設(shè)置不宜過(guò)多；且鋼套管樁與預(yù)制樁的最大間隔為管臂與預(yù)制樁的4個(gè)面，其中一個(gè)面需設(shè)1個(gè)φ15 mm的鋼透氣管來(lái)減小拔樁時(shí)鋼套管樁對(duì)樁底的空氣吸力；鋼套管上設(shè)計(jì)2只倒拔鋼卡。

鋼套管樁在達(dá)到預(yù)定深度時(shí)，倒拔鋼卡才能發(fā)揮其作用。在鋼套管樁的外臂設(shè)置2個(gè)暗盒，打樁時(shí)用鋼銷鎖定鋼卡在暗盒中，拔樁時(shí)拔出鋼銷，由機(jī)械牽拉使鋼卡從暗盒中向上移動(dòng)卡住預(yù)制樁，然后拔出鋼套管樁。

4.2.3 預(yù)制方樁從鋼套管圓管樁中退樁的工藝流程

退樁采用50 t的履帶吊機(jī)使預(yù)制樁從鋼管套管樁中退出。首先對(duì)鋼管套管樁進(jìn)行固定。因鋼管套管樁頂部有鋼鉚固板裝置，故只能從套管樁的底部退樁。退樁前先卸下鋼卡，然后采用高壓沖洗水槍，沖出套管樁中的擠壓泥土，再在預(yù)制樁的樁尖焊接鋼絲繩的錨扣，使用履帶吊從鋼管套管樁的端部拉出預(yù)制樁。

4.2.4 拔除后樁孔的人工灌砂處理

該地基土的物理性質(zhì)較差，地下水位高，為防止塌方，在鋼套管樁拔除后應(yīng)立即對(duì)樁孔進(jìn)行灌砂施工。

5 旋挖機(jī)清障

障礙物位置靠近教堂圍墻時(shí)，無(wú)法放坡開挖，且CD機(jī)清障沒(méi)有足夠距離，故采用旋挖機(jī)清除障礙物。采用此方案能節(jié)約施工工期并減少對(duì)保護(hù)建筑物的影響（圖6）。

旋挖機(jī)清障相較放坡開挖無(wú)需較大施工場(chǎng)地且可以清除較深的障礙物，相較CD機(jī)清障占用較少施工場(chǎng)地且移動(dòng)方便。不足之處為在清除較深的障礙物時(shí)存在動(dòng)力不足的情況。

圖6 旋挖機(jī)清障施工示意

6 結(jié)語(yǔ)

1）放坡式開挖清障可用于場(chǎng)地空曠且為淺層障礙物的情況，該方法的優(yōu)點(diǎn)為可大面積清除障礙物，費(fèi)用較低。但也存在局限性，如無(wú)法清除較深的障礙物，同時(shí)軟土地基中放坡開挖超過(guò)3 m以上時(shí)占用場(chǎng)地較大，容易造成塌方。

2）CD機(jī)清障一般用于較深的灌注樁障礙物及較厚的地下室底板情況下。優(yōu)點(diǎn)為能夠清除較深障礙物，且擾動(dòng)非常?。蝗秉c(diǎn)為清障速度慢，占用場(chǎng)地，需吊車配合拔樁且移動(dòng)不便捷，在障礙物密集區(qū)域有優(yōu)勢(shì)，但清障成本較高[3-4]。

3）旋挖機(jī)清障可應(yīng)對(duì)淺層及一般深度小于30 m的障礙物。優(yōu)點(diǎn)為占用場(chǎng)地小，清障深度較深，清障成本較低；缺點(diǎn)是對(duì)于較深處障礙物存在清障動(dòng)力不足情況，對(duì)素混凝土障礙物可進(jìn)行處理，但處理較厚的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)容易損壞鉆頭。