全套管拔除柱排式钻孔灌注桩施工技术在城际铁路中的应用

葛执礼（中国铁建十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司，北京 101400）

全套管拔除柱排式钻孔灌注桩施工技术在城际铁路中的应用

葛执礼（中国铁建十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司，北京 101400）

郑州机场至郑州南站连接线部分工程通过采用全套管拔除柱排式钻孔灌注桩施工技术成功拔除与老郑机城际铁路重合的钻孔灌注桩数十根，本文通过对全套管拔除柱排式钻孔灌注桩施工过程的研究提高了拔桩的速度和质量，为类似工程的施工提供参考。

城际铁路；全套管；拔桩

1 引 言

近年来，随着国内经济快速发展，大中型都市的城市建设再开发项目、老城区改造、地铁隧道、地下围护结构、桥梁改扩建工程等项目的不断增加，经常会遇到地下岩石和残留的旧混凝土结构、旧桩基础等障碍物需要清除，特别是老城区改造、城中村改造等工程，经常会遇到地下残留的旧混凝土、旧桩或其他障碍物，例如地下障碍物影响盾构推进、地下障碍物影响灌注桩施工、地下障碍物影响地下连续墙施工、因清除地下障碍物而影响周边濒临高层建筑物安全等问题，它们往往成为地下工程施工的棘手难题，轻则造成重新设计、部分工程半途而废，直接影响工程的施工进度、安全与质量，重则造成工程改线、废弃，特别是遗留的基础旧桩由于长度长，体量大，清除起来极为困难。因此寻求一种快速、有效的清除旧桩的方法具有很高的实用价值和推广价值。

2 施工背景

2.1 工程概况

郑州机场至郑州南站成就铁路工程基坑围护桩与原废弃的城际铁路基坑围护桩部分相重叠，需拔除原（Φ1200@1400）钻孔灌注桩50根，桩长25m，然后需重新施作（Φ1000@1400）钻孔灌注桩。本次拔除的钻孔灌注桩数量大，且成柱排式，桩间间距20cm，施工难度非常大，国内罕见。如下图所示：

图1 A区域城铁拔桩部分示意图

图2 B区域城铁需拔桩部分示意图

2.2 工程水文地质条件

2.2.1 工程地质条件

该地区位于华北地震构造区，为构造结合部位，新生代以来以沉降为主，由于沉降差异，不同时期沉积厚度不一。自上而下地层主要为粉土、粉质粘土、粉砂、细砂。

岩土分层及其岩性特征：

区域地层：粉土地层(黄褐色，潮湿，稍密-中密，手搓有砂感)；粉砂地层(浅黄色，潮湿-饱和，中密-密实，颗粒均匀)；细砂地层(呈黄褐色，饱和，中密-密实，级配较好，砂质纯净)。

2.2.2 水文条件

地下水类型属于第四系松散岩类孔隙水，主要含水层为粉砂、细沙和粉土层，拔桩区域地下水位位于地表下8-9m。

3 工艺原理

旧桩拔出的原理，首先采用全套管把旧桩与周围土体剥离，然后采用吊车整体吊装出旧桩，最后回填桩孔。具体施工工艺阐述如下：

第一步，根据现场实际情况，采用挖掘机挖除旧桩桩头，对旧桩进行有效定位。

第二步，采用改装后的全套管拔桩机对旧桩进行准确定位，利用360度旋转的旋转动力装置驱动拔桩钢套管高速旋转，同时开启钢套管底部的高压喷射器，利用高压喷浆切割土体。

第三步，钢套管高速旋转时，充分发挥钢套管内齿、中齿及外齿钛合金削切土方及障碍物的性能，开挖旧桩周围的土体或障碍物，随着削切土体或障碍物的进度逐步下降钢套管位置，如此往复，直至开挖至旧桩底部下1m,最终使旧桩与地下土体或障碍物分离。

第四步，在旧桩与周围土体或障碍物剥离后，下放钢丝绳。

第五步，在绳索下放就位后，利用绳索锁紧旧桩，再采用两台吊车把旧桩整体吊装出地面。

第六步，拔出全套管后，采用水泥土回填密实，逐步回填至原始地面。

4 施工机械设备

本工程施工过程中所投入的机械设备见表1。

表1 主要配套机械设备

5 主要施工方法

5.1 施工准备

包括组织、安排施工人员，物资、材料、机具准备，施工现场布置，机械设备拼装，安全、技术交底等施工前的所有准备工作。

采用镐头机破凿拔桩范围露出地面的桩体至地面以下0.3m 左右。

5.2 泥浆制备

由于本工程地质均为粉砂、细砂地层，为了确保拔桩施工期间孔壁稳定性，此处拔桩施工时使用优质泥浆特殊配制泥浆，泥浆性能为比重为1.06～1.15，粘度25s～30s，PH值8-10，含砂率0%。可选用塑性指数大于25，粒径小于0.074mm的粘粒含量大于50%的膨润土制浆，以提高泥浆性能指标，掺入量宜经过试验确定，一般Na2CO3的掺入量约为孔中泥浆土量的0.1%～0.4%

5.3 拔桩机就位

首先，采用挖掘机挖出旧桩桩头，并夯实旧桩周期地基；其次，铺设钢制路基箱，摊铺平实；然后，拔桩机移位至旧桩位置，采用测量仪器精确定位，确保旧桩中心与钢套管中心位置重合。

5.4 钢套管快速旋转切割沉入

首先，利用改装后的拔桩机液压驱动Φ1400mm钢套管高速旋转钻进，采用钢套管底端镶嵌的锯齿状钛合金齿头，360度切割土体或障碍物下沉，直至旧桩底部下1m位置；即使桩身周边存在其他障碍物，也能一并切割穿透，直至沉入到桩底以下1m。

其次，在钢套管旋转的同时，开启钢套管底部的高压喷浆器，利用高压浆液切割土体及渣土，一是利用泥浆润滑钢套管和护壁的作业，二是利用泥浆携带渣土。

5.5 拔除旧桩

清障机钢套管沉入一定深度，桩与四周土体实施分离后，便可以使用吊机将旧桩拔出清除。拔桩前通过桩身底下部，与桩身锁扣牢固后即可用吊车将旧桩吊起。起拔时速度不宜过快。

拔出的旧桩应查看其桩身是否完整，一般情况下，由于在钢套管内对旧桩进行处理，只要旧桩斜率不大，均能够一次性对旧桩进行完整清除。

5.6 桩孔回填

旧桩拔出后，立即把拔桩机的全套管从桩孔中提升至地面，拔桩机移位，腾出场地以方便回填旧桩孔。回填时，采用水泥土回填密实，并逐步回填至地面标高。水泥土搅拌后必须在水泥初凝前使用，本工程施工要求水泥土随拌随用。

5.7 清障机移位

拔桩完成，清障机走行或由吊车吊装到下一桩位位置，进入下一拔桩施工工序。

6 质量控制措施

本工程属于破坏性工程后的弥补工程，因此拔桩期间要求将旧桩拔除干净是新桩灌注好坏的前提，桩孔回填质量影响后续桩的质量。

拔桩过程中质量控制：拔桩过程中缓慢提升，确保拔除桩的完整性，即使有部分未拔除，及时用抓斗进行清孔，确保孔内无废渣。

确保回填水泥原材质量：确保水泥新鲜，无硬块、质量合格。

水泥土搅拌均匀：用挖机进行水泥土的搅拌，确保一定的搅拌时间，确保水泥土的搅拌均匀。

回填水泥土后，用挖机重锤进行夯实，确保回填的密实度。

7 结 语

通过对郑州机场至郑州南站南连接线部分工程拔桩顺利实施，可以看出采用全套管拔除柱排式钻孔灌注桩综合施工技术提高了施工效率，保证了施工质量，成功的将障碍桩快速进行拔除完毕，施工新的钻孔灌注桩。通过此施工技术的成功应用，产生了良好的经济、社会和环境效益，同时可在类似工程中推广应用。

[1]无损拔桩施工技术的应用[J]卓发成-施工技术

[2]深层清障技术纵论[J]杨石飞，顾国荣，王福林-地下空间与工程学报

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TU4

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：1003-8965(2017)02-0111-02