一、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(duì)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(jī)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(jìn)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(jì)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(hào)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(jìn)行拔除，共需拔除樁基24根。老樁基采用鉆孔灌注樁，分Φ800、Φ1200兩種規(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(duì)鉆孔灌注樁施工來說極易出現(xiàn)擴(kuò)徑(從后來拔出的樁證實(shí)，原老樁擴(kuò)徑嚴(yán)重)。

　　三、拔樁施工

　　3.1套管拔樁

　　根據(jù)工程實(shí)際情況，首先考慮的是拔除Φ800鉆孔灌注樁。

　　經(jīng)研究討論，對(duì)Φ800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(jī)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(yuǎn)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

　　3.1.2.1主要施工設(shè)備

　　考慮到老樁可能存在較嚴(yán)重的擴(kuò)徑或垂直度偏差，本工程采用Φ1500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(dòng)沉管設(shè)備，并整體拔出鋼套管及樁;

　　(2)Φ1500鋼套管，用于隔離樁與土體;

　　(3)振動(dòng)沉管設(shè)備，用于將鋼套管振動(dòng)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

　　(1)挖出老樁樁頭并暴露，找出樁的中心;

　　(2)用吊機(jī)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(duì)中(這樣避免由于中心偏位、老樁輕微擴(kuò)徑，即出現(xiàn)鋼套管就遇擴(kuò)徑混凝土無法下沉的現(xiàn)象);

　　(3)用振動(dòng)沉管設(shè)備將鋼套管振動(dòng)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(shí)糾正垂直度;

　　(4)吊機(jī)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Φ800鉆孔灌注樁拔除(除2根擴(kuò)徑嚴(yán)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(kuò)徑嚴(yán)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Φ800灌注樁擴(kuò)徑嚴(yán)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(dòng)下沉振動(dòng)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(dòng)下沉中，由于振動(dòng)，會(huì)將附近松散的土壤振動(dòng)密實(shí)，給后續(xù)拔樁帶來困難。

　　3.2全回旋切削鉆機(jī)拔樁

　　鑒于Φ800灌注樁套管拔除情況，決定Φ1200灌注樁拔除改用全回旋切削鉆機(jī)，簡稱CD機(jī)。

　　3.2.1CD機(jī)拔樁原理分析

　　CD機(jī)拔樁是將下帶切削刀頭的鋼套管利用機(jī)械動(dòng)力360°回轉(zhuǎn)切削壓入土體，夾緊樁體后利用機(jī)械動(dòng)力再將樁體扭斷，清理掉鋼套管內(nèi)樁體后重復(fù)進(jìn)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(jì)時(shí)不會(huì)考慮樁的抗扭，樁的抗扭強(qiáng)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(jī)拔樁施工

　　3.2.2.1主要施工設(shè)備

　　CD拔樁機(jī)為整體配套設(shè)備，整套設(shè)備包括全回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)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(jī)拔樁主要施工工藝如下：

　　(1)挖出老樁并暴露;

　　(2)將CD機(jī)置于樁上，CD機(jī)套管套住樁;

　　(3)利用動(dòng)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(jìn)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Φ1200灌注樁及剩余2根擴(kuò)徑嚴(yán)重的Φ800灌注樁，均順利拔除，且對(duì)周邊土體擾動(dòng)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(jī)套管是利用刀頭切削入土體的，除能切削土體外，對(duì)一般混凝土亦能切削截?cái)啵@樣就存在樁體混凝土是否被清理干凈的問題：

　　若樁體擴(kuò)徑較嚴(yán)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(huì)給后面施工帶來麻煩(本工程考慮可能有擴(kuò)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(kuò)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(jī)拔樁效率很低，一般二、三天僅能完成一根樁。

　　四、對(duì)拔樁的進(jìn)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(huì)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(rèn)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(huì)小一些，拔樁將相對(duì)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(huì)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(duì)套管拔樁工藝的再思考

　　本工程Φ800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(kuò)徑嚴(yán)重的樁)，但振動(dòng)沉管振動(dòng)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(jìn)。

　　4.2對(duì)CD機(jī)拔樁的再思考

　　CD機(jī)拔樁，從技術(shù)上看能處理各種類型的樁，由于能切削混凝土體，對(duì)擴(kuò)徑嚴(yán)重的樁亦能處理，但施工效率太慢，最好能形成套管連續(xù)下沉截?cái)鄻扼w，并能將截?cái)嗪髽扼w分段吊出來。

　　五、結(jié)束語

　　工程實(shí)踐的需要是推動(dòng)技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力。相信隨著大規(guī)模城市改造及拆除工程的需要，新的技術(shù)、新的設(shè)備將不斷呈現(xiàn)，樁基的拔除施工將變得更加高效、快速。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　2、《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50300-2001.

　　3、建筑施工手冊(cè)編寫組建筑施工手冊(cè)(第四版)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.