拔樁施工工藝

、拔樁原理分析拔樁是把深埋于地下的樁（包括預(yù)制方樁、預(yù)制PHC管樁、鉆孔灌注樁等）從土壤中拿出的過程。在拿出過程中，需要克服的是樁的自重及樁與土體間的摩擦阻力。從力學(xué)角度來看，在拿出過程中，拿出所需的力應(yīng)大于樁自重、樁與土體間摩擦力之和（即樁自重+樁與土體間摩擦力）。樁與土體間存在摩擦力，預(yù)制方樁由于與土體接觸面比較光滑，摩擦力相對較小，但鉆孔灌注樁之類的摩擦阻力就大了，再加上樁的自重，采用機械設(shè)備直接從土壤中硬拔出來是很困難的（甚至是不可能的），那么，就需要采取技術(shù)措施進行拔除。無論采用何種技術(shù)措施，從力學(xué)角度來看，無非是減小所需的拔出力，也就是減小樁自重及樁與土體間摩擦力之和。從目前技術(shù)角度來看，采取的技術(shù)措施主要有：（1）隔斷樁與土體，減小摩擦阻力；（2）隔斷樁與土體，將樁分成數(shù)段，既減小摩擦阻力，又減少每次拔出樁段的自重。二、工程概況豐北橋位于連接蕭山主城區(qū)和規(guī)劃的錢江世紀城核心區(qū)的主干道市心北路上，南北跨五堡河，全長29.8米，總寬58米，分東西兩幅。由于杭州地鐵2號線建設(shè)，豐北橋老橋西半幅樁基侵入地鐵盾構(gòu)隧道限界，根據(jù)工程需要進行拔除，共需拔除樁基24根。老樁基采用鉆孔灌注樁，分①800、01200兩種規(guī)格，樁長約24米。由于該處地質(zhì)條件較差，地表以下15米左右均為粉砂，粉砂下面為20米左右的淤泥質(zhì)粘土，鉆孔樁主要所在土層為粉砂，對鉆孔灌注樁施工來說極易出現(xiàn)擴徑（從后來拔出的樁證實，原老樁擴徑嚴重）。三、拔樁施工3.1套管拔樁根據(jù)工程實際情況，首先考慮的是拔除0800鉆孔灌注樁。經(jīng)研究討論，對0800鉆孔灌注樁采用套管拔樁。套管拔樁就是：采用鋼套管將樁與土體隔離，采用吊機將套管及套管中的樁一起拔出。3.1.1套管拔樁原理分析采用套管拔樁，其原理就是：采取措施，隔斷灌注樁與周邊土體，減小側(cè)摩阻力，將套管及套管中的樁一起拔出。采用鋼套管，將灌注樁與土體隔離，這樣，灌注樁與土體間的摩擦力沒有了，取代的是鋼套管外壁與土體間的摩擦力，摩擦阻力大大減小了（鋼套管外壁與土體間的摩擦力遠小于灌注樁與土體間的摩擦力），拔出所需的起重力克服的是樁自重、鋼套管自重及鋼套管外壁與土體間摩擦力之和（即樁自重+鋼套管自重+鋼套管外壁與土體間摩擦力）。3.1.2套管拔樁施工3.121主要施工設(shè)備考慮到老樁可能存在較嚴重的擴徑或垂直度偏差，本工程采用①1500直徑的鋼套管，主要設(shè)備包括：（1）150T履帶吊，用于吊放鋼套管、振動沉管設(shè)備，并整體拔出鋼套管及樁；（2）01500鋼套管，用于隔離樁與土體；（3）振動沉管設(shè)備，用于將鋼套管振動壓入土壤中；（4）輔助下沉設(shè)備，用于鋼套管下沉?xí)r噴水和氣沖洗切割樁周土體。3.1.2.2施工工藝套管拔樁主要施工工藝如下：（1）挖出老樁樁頭并暴露，找出樁的中心；（2）用吊機將鋼套管套在老樁樁頭上，注意鋼套管中心應(yīng)與老樁中心對中（這樣避免由于中心偏位、老樁輕微擴徑，即出現(xiàn)鋼套管就遇擴徑混凝土無法下沉的現(xiàn)象）；（3）用振動沉管設(shè)備將鋼套管振動壓入土壤中（考慮到下沉?xí)r的阻力，采用高壓射水輔助下沉，水管和高壓氣管直接焊在鋼套管壁上），沉管要控制下沉速度，隨時糾正垂直度；（4）吊機上提鋼套管，利用預(yù)留在鋼套管內(nèi)壁的鋼楔箍緊樁體，整體將鋼套管及老樁拔出。3.1.2.3拔樁效果分析從最后拔樁結(jié)果來看，基本將0800鉆孔灌注樁拔除（除2根擴徑嚴重的樁外），效果基本滿足要求，但也發(fā)現(xiàn)一些問題：（1）樁若擴徑嚴重，鋼套管在下沉過程中遇阻，無法下沉到位，樁也無法拔出（有2根0800灌注樁擴徑嚴重，鋼套管無法下沉到位，只能采用其他方法拔除）；（2）鋼套管振動下沉振動及噪音過大，不適宜在市中心（或周圍有建筑，特別是民居）施工；（3）鋼套管在振動下沉中，由于振動，會將附近松散的土壤振動密實，給后續(xù)拔樁帶來困難。3.2全回旋切削鉆機拔樁鑒于0800灌注樁套管拔除情況，決定01200灌注樁拔除改用全回旋切削鉆機，簡稱CD機。3.2.1CD機拔樁原理分析CD機拔樁是將下帶切削刀頭的鋼套管利用機械動力360°回轉(zhuǎn)切削壓入土體，夾緊樁體后利用機械動力再將樁體扭斷，清理掉鋼套管內(nèi)樁體后重復(fù)進行，一段段拔除，直至全部拔完。采用鋼套管，同樣將灌注樁與土體隔離，減小了摩擦阻力。將樁體扭斷，減少了每次拔出樁段的自重。（結(jié)構(gòu)設(shè)計時不會考慮樁的抗扭，樁的抗扭強度較低）由于既減小了土體的摩擦阻力，又降低了樁段的自重，拔出所需的起拔力就大大降低了。3.2.2CD機拔樁施工3.2.2.1主要施工設(shè)備CD拔樁機為整體配套設(shè)備，整套設(shè)備包括全回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置、帶切削刀頭的鋼套管、液壓沖抓斗。3.2.2.2施工工藝CD機拔樁主要施工工藝如下：（1）挖出老樁并暴露；（2）將CD機置于樁上，CD機套管套住樁；（3）利用動力將帶切削刀頭的套管回旋切削壓入土中；（4）套管夾緊=老樁體，扭斷樁體；（5）套管回上，清除套管內(nèi)樁體；（6）重復(fù)進行，分段拔除，直至全部清除干凈。3.2.2.3拔樁效果分析從最后拔樁結(jié)果來看，所剩e1200灌注樁及剩余2根擴徑嚴重的e800灌注樁，均順利拔除，且對周邊土體擾動小，基本滿足要求。但就拔樁質(zhì)量來看，尚有些問題值得探討。首先，由CD機套管是利用刀頭切削入土體的，除能切削土體外，對一般混凝土亦能切削截斷，這樣就存在樁體混凝土是否被清理干凈的問題：若樁體擴徑較嚴重，套管切削范圍內(nèi)的樁體鋼筋、混凝土能清除干凈，套管外的混凝土將被切削后留在土壤中，或許會給后面施工帶來麻煩（本工程考慮可能有擴徑的部分混凝土殘留在土壤中，給后續(xù)的盾構(gòu)施工帶來麻煩，又采取了擴大半徑、重錘錘擊破碎樁體，保證盾構(gòu)施工范圍內(nèi)無完整混凝土塊）其次，從拔樁施工效率來看，CD機拔樁效率很低，一般二、三天僅能完成一根樁。四、對拔樁的進一步探討本工程所拔樁均為鉆孔灌注樁，但其他工程或許會碰到其他類型的樁，如預(yù)制鋼筋混凝土方樁、預(yù)制PHC管樁、或更大直徑的灌注樁。從拔樁的原理來分析，本人認為應(yīng)該是一致的,即采取一定的技術(shù)措施來減小樁自重及樁與土體間摩擦阻力之和，以減小所需的起拔力。拔預(yù)制鋼筋混凝土方樁、預(yù)制PHC管樁，由于預(yù)制混凝土表面較為光滑，相應(yīng)樁與土體間摩擦阻力會小一些，拔樁將相對較易。拔更大直徑的灌注樁，樁的自重及樁與土體間摩擦阻力將更大，或許會有更新的技術(shù)，但原理應(yīng)該一致，即減小樁自重及樁與土體間摩擦阻力之和。4.1對套管拔樁工藝的再思考本工程①800灌注樁采用套管拔除，拔除基本還是比較順利的（不考慮2根擴徑嚴重的樁），但振動沉管振動及噪音較大，不適宜市區(qū)施工（本工程地處郊區(qū)，周圍空曠，為農(nóng)田），沉管工藝還有待改進。4.2對CD機拔樁的再思考CD機拔樁，從技術(shù)上看能處