超深地下连续墙遇障施工技术

张紫月，丁克胜，易顺建

（天津城市建设大学 土木工程学院，天津 300384）

天津滨海国际机场扩建配套交通中心工程土建施工某合同段，主要负责完成一定范围内的地下结构施工，该部分建筑面积约38400m2。工程围护结构采用地下连续墙形式，根据现场导墙施工，刨验出该工程北侧地连墙的交界处存在障碍物影响正常施工。障碍物为四根直径1000m m的灌注桩，位置如示意图所示。桩顶标高+1.19m，桩底标高-24m。为了保证地连墙施工的顺利进行，以及周边环境的安全稳定，如何正确处理好这四根灌注桩是相当关键的。

示意图 障碍物出现位置图

1 工程情况

本合同段工程采用盖挖逆作法施工，利用结构顶板、夹层板以及底板作为水平支撑系统；局部负二层盖挖期间，结构中部增设一道钢筋混凝土支撑。标准段单层结构基坑开挖深度12.65m，两个结构层的基坑开挖深度22.36m，局部（端头井）开挖深度为23.75m。围护的地连墙结构墙厚为800m m、1000m m、1200m m三 种 ， 墙 深 47.7m、30.2m、49.2m、28.7m、51.7m、50.2m六种，分别有“—”、“L”、“T”多种形式。在现场施工发现的四根障碍桩，在处理时的难度主要表现在如下几个方面：

（1）早期施工的钻孔灌注桩的钢筋笼一般为全笼，在施工过程中虽不易拔断，但四根障碍桩直径、深度和自重都铰大，因此对绳具和起重机械的选择很重要。

（2）本工程地连墙施工深度范围内的地基土均为第四纪松散沉积物，对施工可能造成的一定影响；再加上桩身可能存在如桩身扩径严重、桩的垂直度偏斜过大、桩身扭曲等质量问题。

由于拔桩施工工艺具有诸多施工过程中的不可预见性，在拔桩过程中可能出现拔断桩或拔除不到位的情况，因此应根据其可能涉及或出现的非常规现象、隐患和危险等因素，选择合适的施工设备、施工方法及措施就显得相当重要了。

2 拔桩工程方案选择

在以往工程中，处理地下障碍物的方法多数采用挖土切割法，即挖出覆盖在障碍物上的土方，然后用风镐切断、吊出，回填压实后在进行挡土结构的施工。这种方法工期长，土方量大，安全性低且费用较高。针对该工程的技术难点，以及结合其它大型重点工程拔桩清障的施工经验，本工程采用完全钢套筒沉入，将桩身与土体分离减摩后拔除旧桩或彻底清除的方法。

2.1 主要设备选择

本工程选用目前国际上先进的R T-200H全回转套管机驱动钢套管360°旋转切割沉入，进行桩身与土体有效分离，并辅以专用设备将钢丝绳下放与桩身牢固锁扣，然后用大型起重设备配合将旧桩拔除。

（1）R T-200H全回转套管机主要性能特点：①能够对单轴压缩强度137～206M P a的巨砾、岩床进行切削；②在砂砾、软岩等地层的钢套管旋转沉入深度可达62m，在淤泥、粘土等可达73m；③垂直精度可达1/500，起拔力可达305t，最大压入力72t；④对于地下已存在钢筋混凝土结构、钢筋混凝土桩、钢桩等的地层具有切割穿透能力，并能将其清除；⑤通过自动控制套管的压入力，可以保持对切削对象最合适的状态，并能有效防止切割钻头出现超负荷的情况。

（2）起重设备及吊索具的选择。本工程地质情况，为粘土、粉土及粉砂类土层。按以往施工情况分析桩身在硬切割作用下，均会出现断裂现象，长度最长为10m。因此，以拔除桩时10m的断裂长度为基础，根据单桩抗拔力计算式，并计算出的桩周摩擦力、桩周分离后摩擦力、桩体自重和桩周带上部分土体重量，得出拔除10m桩约需力49t。

由此选择80t履带吊即可满足拔桩施工，钢丝绳选用直径52(6×37)，破断拉力总和约为167t（167/49=3.4>1.5）。以上选用的拔桩起重设备和吊索具经验算后均能满足直径1000m m的桩基拔除施工要求，但要求桩身分段长度不得超过10m。

2.2 施工技术要点

（1）施工工艺流程图。施工准备→测量放线→360度全回转套管钻机就位→切割清障→桩孔回填→360度全回转套管钻机移位。

（2）施工主要方法及要点：①全回旋套管机带动钢套管沉入。待做好施工准备后，根据原桩基施工图，测量放样并对需拔除的桩基进行编号，随后进入施工阶段。将套管机就位，调整机身垂直度，采用直径1500m m，单节长度3～6m钢套管，以便根据桩需求进行组合。过程中将套管机沉入到预定深度，以实现大幅度减小桩身与桩周土体的摩阻力的作用，并确保在垂线方向机身抱箍系统中心与旧桩中心保持一致。②拔桩。考虑到本工程桩基直径、桩长及抗拔力较大等因素，采用分段截除、分段吊离、多次重复的方式进行施工。钢套管沉入后，使用起重设备下放钢丝绳将断裂部分桩锁扣牢固并拔出；实施拔除上部桩体后，用抓斗清除掉入套管内的泥土，待再次暴露出桩头，重复上次工艺直至拔除桩身到预定深度或全部清除。施工过程中起拔速度不宜过快，应一边用起重设备缓慢用力，一边用全回转套管机驱动钢套管旋转以减少桩体施工中所产生的摩擦应力。③桩孔回填。旧桩拔除后，桩孔选用不大于5c m的块体，强度为32.5M P a以上的普通硅酸盐水泥，且不含有建筑垃圾等掺合物制拌而成的均匀水泥土进行回填。其中水泥掺量控制在7～10%，本工程的水泥土要求随拌随用，不得有堆结的现象出现。

回填前先采用冲抓斗清除掉入钢套管内的松散土，再逐层填入水泥土。并与钢套管的拔除同步进行，不能一次填满后拔除，应每回填2~3m高度的水泥土随即拔出钢套管1.5~2.5m，以防止回填的土方松动，且需保证回填土面始终在钢套管底部。

2.3 工程经验

拔桩分包单位对于同类工程具有许多成功的经验。如上海地铁M 8线线路规划，在场地复杂、狭小的居民区内，将地下直径800m m，桩长16m，斜率为8%的钻孔灌注桩成功清除；在国际客运码头改建中，为保证新建路隧道施工进行，将黄浦江底老木桩顺利拔除；以及上海轨道交通十号线，采用套管钻机成功切削地下钢混凝土墙及清除地下障碍等。

3 施工应急预案

由于本工程拔桩的难度、风险均较大，再加上地质、水文、年限等原因造成可能造成桩体局部破碎、断裂等情况的出现，因此对于此项拔桩方案，我们采用与常规不同的方法：

（1）利用比桩径大200c m以上的钢套筒，以达到有效预防因桩身扩径或倾斜率过大导致桩体被切削或切断至套管外而无法拔除的状况。同时避免了残留在孔内的旧桩和障碍物无法通过抓斗实施清除的现象。

（2）桩体的锁扣点设计于桩身下部，拔桩时将钢丝绳通过专用设备送入，从底部吊拔，可满足桩下部无钢筋的起拔抗拉要求，即使桩存在局部破碎、断裂等情况仍可达到清障的目的。

（3）若在拔桩过程中，发生绳具断裂或破坏，可用冲抓斗将上部土体清除，实施二次拔桩，直至清除。

（4）若出现桩位移或桩身太过倾斜的情况通过实施二次定位校正桩中心，使其能被钢套管分离从而实现整桩全部清除。当拔出的桩体有切割现象需进行二次定位切割，其主要考虑的是地连墙施工区域内的部分，如图1所示。

图13 60度全回转套管机清除倾斜、残留旧桩

4 结语

通过上述施工方案的实施，达到了预期的效果，顺利的清除了本工程中所遇到的障碍物，从而保证了地连墙施工的正常进行。由此得出如下结论：定位准确，安全可靠；对周边的影响很小，确保地连墙槽壁的稳定；虽使用了大型机械，但工期短，综合效益好。为以后清除地下障碍物提供了一个良好方法。

[1]王晖,李大勇,张学臣.拔桩施工工法的工程应用[J].建筑技术，2011，3(42)：214-216.

[2]陈辉,陆秋平,曾晖.老建筑物遗留障碍物的处理技术[J].建筑施工，2007，5(5)：318-320.