大型桩结构拔拆施工关键技术应用

谢建东 夏应雪 冷锡辉 车汪速 陈翔 唐牧 钟志游

大型桩结构拔出、拆除并不常见，其拔拆设计和施工都面临系列问题。受地铁9号线线路规划的影响，已施工的52根1.2～1.4 m、长度25 m左右的桩结构需要拔除并对场地进行恢复。结合工程实际地质状况，分析计算了桩基承载力和抗拔力，以此为基础，选定了拔除所需的机械设备类型，并计算了跟进钢套管所需的最小长度，最后对整个拔除施工的主要流程及控制要点进行了讨论说明。

桩； 拔除； 地铁； 套管； 施工方法

TU753.8 B

［定稿日期］2022-11-15

［作者简介］谢建东（1973—），男，本科，高级工程师，主要从事安全生产管理工作。

1 工程概况

受地铁9号线建设规划的影响，位于地铁规划线路2 m范围内的金牛区党校新建工程，其已施工的52根大型桩结构需要拔除并对场地进行恢复，图1为已施工桩结构与区间隧道的平面位置关系。

图1 支护桩与区间隧道的平面位置关系

该工程位于成都市金牛区兴科北路与金周路交互处，规划建设净用地面积约17 452.14 m2，由1栋16层酒店、1栋12层教学中心、1栋5层与2层连栋会议大厅组成，整体设2层地下室，局部设3层地下室。经勘察，需拆除的围护桩为桩径1 200 mm、深度约25 m，共计46根；桩径1 400 mm、深度约24 m，共计6根。

2 工程地质及水文地质条件

场地地层从上至下分为杂填土、素填土、粉质黏土、粉土、松散卵石、中密卵石、密實卵石，各地层的主要岩土参数如表1所示。

地下水位埋深差异较大，分布不连续，勘察期间测得地下水位位于地下2.4～5.2 m。

3 拆拔方案

3.1 抗拔承载力、拔力计算

单桩抗拔力按式（1）、式（2）进行验算。

Nk≤Tuk/2+Gp（1）

Tuk=∑λiqsikuili（2）

式中：Nk为基桩拔力，Tuk为基桩抗拔承载力，Gp为基桩有效重力，λi为抗拔系数，qsik桩表面第i层土的极限侧阻力，ui为桩身周长，li为第i层土的厚度。

经计算，桩径1.2 m和1.4 m的基桩，其抗拔承载力分别为4 160 kN、4 596 kN；其所需拔力分别为4 639 kN、5 520 kN。

3.2 设备选择

结合现场周边情况，以及计算的拔力，选择采用RT-200H全回转钻机进行桩基的上拔，RT-200H全回转钻机及其参数如图2所示。

整套设备包括全回转驱动装置、钢套管、冲抓斗，全回转动力设备夹紧套管进行360°回转钻进，在压入力和扭矩的共同作用下将套管压入土层深部，首节套管带合金刀头，在钻进同时切割障碍物。

3.3 套管长度

该设备大小适合周边环境，但其拔力最大为4 300 kN，所需的抗拔力均大于该设备能提供的拔力，需要采用套管将桩周的侧阻力分别消除4639-4300=339 kN和5520-4300=1220 kN。

根据所需消除的侧阻力和式（1）、式（2），反算需要消除侧阻力的土层厚度，即可得到需跟进套管的最小长度。

经计算，1.2 m、1.4 m桩的套管分别需要最少7.1 m、10.8 m。考虑到拔除的方便性以及钻孔封堵的需要，最终选定套管长度分别为22 m和20 m。

3.4 场地恢复

桩基拔除后，及时向套管内回填MU10水泥砂浆，并在回填的同时逐节拆除钢套管，确保桩基扰动后的地层得到及时可靠且环保的恢复。

4 主要流程及要点

4.1 施工流程

主要施工流程如图3所示，首先对周边环境进行清理，对设备进出场道路以及拔除桩的运输线路和存储位置进行规划，同时拆除冠梁，测量定位钻机等设备的位置，接下来就跟紧套管并拔除桩基，最后灌砂浆并拔除套管。

4.2 施工要点

冠梁破除，采用风炮机进行冠梁的破除工作，为避免钻头冲击周边建筑物，产生影响，采用先破梁口端部位置，后进行大面积跟进拆除的方式。在破除混凝土时，梁的钢筋采用割据烧断。破除冠梁后的沟槽采用素土分层回填并夯实，压实度不小于0.95，回填标高至硬化地坪标高。回填完成将桩中心点复原并订上定位桩。

采用直径比桩基大400 mm的钢套管，钢套管随钻机跟进钻进。利用钻机和导向纠偏装置将套管的垂直精度调整到要求的范围内。钻进过程中随时利用设备自带的水平监测系统检验套管垂直度，并每孔3次在套管的2个垂直方向架设经纬仪进行垂直度复核控制。每节套管连接好并检查垂直度后，通过全回转钻机的回转装置使套管进行不小于360°的旋转，以减少套管与土体的摩擦阻力。

钢套管分节跟紧，每标准节6 m长，每节套管之间采用T形块加螺栓方式连接，每个接头采用12颗螺栓紧固。当钢套管钻到设计标高后，可采用125 t吊车配合冲抓斗拔出或在已露出的桩顶用电焊焊接桩帽吊点直接引拔，将上部扭断的钢筋混凝土桩先行拔出，再将管内土体取出，与管底预留2 m左右的土塞，以免土体扰动造成塌方，桩体拔除如图4所示。

为避免坍孔，同时为了减少对土层的扰动，清障至要求深度及时回填MU10水泥砂浆，回填高度约8 m后，上述工序完成后提升一节套管，套管提升速度控制在0.5 m/min。以此类推循环进行，直至拔出最后一节套管，最终回填至地坪标高，图5为桩孔砂浆灌注回填。

5 结束语

结合工程实际情况，分析研究并提出了相应的拔除方案和实施控制要点，在施工中得到了应用，使整个实施过程较为顺利。

研究分析的内容和施工经验，可为类似工程提供一定的借鉴和参考。

参考文献

［1］ 李闻影. 合肥地区浅埋暗挖临时支护结构受力规律及拆除方法研究［D］.合肥：安徽建筑大学，2017.

［2］ 郇盼. 全套管钻进中套管的受力分析与数值模拟［D］.北京：中国地质大学（北京），2014.

［3］ 李亮，吴冬宇，邹嘉文，等.全套管全回转钻机一次性拔除PHC管桩施工工艺研究［J］.工程机械与维修，2021（6）：114-117.