劉文淵，吳 君

(天津市勘察院， 天津 300191)

隨著城市規(guī)劃的不斷完善，工業(yè)廠房不斷遷出城市，針對舊建筑的搬遷重建，在舊建筑物原址上建設(shè)新的建筑時，上部建筑的拆除施工方法相對比較成熟，但對原有建筑的舊樁、殘留的地下混凝土結(jié)構(gòu)等地下障礙物的清除手段較少，且樁孔回填質(zhì)量影響后續(xù)工程[1]，清除舊樁后無法完全壓實，新建筑的樁基礎(chǔ)施工與舊樁距離較近等問題，往往成為現(xiàn)在基礎(chǔ)工程的施工難題[2]，直接影響著工程進度與施工質(zhì)量。本文以天津南開區(qū)某工程為例，就該工程深基坑施工中遇到地下障礙物處理方法作簡要介紹及分析，并介紹新建基礎(chǔ)采取的應(yīng)對措施及施工解決方法，希望為后續(xù)類似工程提供參考[3-5]。

1 工程概況

南開區(qū)某地塊定向安置經(jīng)濟適用房項目，西側(cè)為舊居民樓，南側(cè)為小學(xué)，東北側(cè)為菜市場，周圍環(huán)境復(fù)雜，本工程新建建筑為地下2層，場地擬建6#、7#樓范圍內(nèi)原建筑物基礎(chǔ)底部有舊方樁，規(guī)格型號為350 mm×350 mm，共計300余根，樁頂位于現(xiàn)地表下2 m左右，樁長為18 m，分為上下兩截各9 m，兩根樁連接有錯位，舊樁基垂直度偏差較大。原則上以新建樁基礎(chǔ)中心1.2 m為影響范圍，原則上以舊樁整個樁身全部在此影響范圍內(nèi)為清除對象，清除舊樁后采用黏土球回填壓實。對影響范圍以外的舊預(yù)制方樁視為不影響新基礎(chǔ)施工的舊樁，原則上不清除，待土方開挖時隨挖隨破，進行清除。影響新樁施工的舊樁為113 根，詳情如圖1所示。

圖1 需清除舊樁示意圖

2 拔樁方案選擇

對于舊樁的處理通常有原樁的整體拔除法和開挖破碎清除等方法[6]。開挖破碎消除法則是采用直接開挖的方式，利用鎬頭機、風(fēng)鎬等破碎工具進行粉碎清障，該方法多用于原有樁位淺、數(shù)量少且有作業(yè)面保證的工程中。

整體拔除法即通過卡盤裝置與原有樁的端部連接，利用振動錘進行上下運動，將原有樁與振動錘一起用起重設(shè)備整體拔出[7]。整體拔除有幾種施工方法見表1。

表1 拔樁施工方法對比

根據(jù)本工程特點，舊預(yù)制方樁為兩節(jié)且連接點質(zhì)量差的特點，給拔樁工作帶來很大的難度。按照同類型拔樁施工經(jīng)驗，選用液壓高頻震動錘打拔樁機，采用全套管高壓噴氣、射水振動沉管施工工藝清孔拔樁。

3 工藝原理

3.1 拔樁施工工藝

利用焊接鋼管制作Φ800拔樁套管，外側(cè)垂直對稱焊接4根Φ34高壓管道連接水管和高壓空氣管，底部布置4個專用卡頭(規(guī)格Φ40 mm)，鋼套管外側(cè)采用栓釘連接，卡頭在套管內(nèi)側(cè)受重力作用向下轉(zhuǎn)動至與套管底部平，內(nèi)側(cè)底部采用卡口防止卡頭轉(zhuǎn)動90°時繼續(xù)向下轉(zhuǎn)動，拔樁震動下沉?xí)r，卡頭被套管內(nèi)舊樁等障礙物約束處于貼套管壁無法打開狀態(tài)，當(dāng)卡頭下沉超過舊樁底位置無硬物阻礙時，卡頭完全打開至90°，將舊預(yù)制方樁完全卡在卡頭以上鋼套管內(nèi)，隨后開啟空壓機和高壓離心式水泵對套管內(nèi)樁側(cè)泥土沖刷清洗，至樁身被獨立剝離出來。舊預(yù)制方樁拔出后，單開高壓氣管，將套管內(nèi)泥漿隨氣流全部吹出套管，最后將舊預(yù)制方樁從套管內(nèi)拔出，如圖2、圖3、圖4所示。

圖2 拔樁套管構(gòu)造圖

圖3 鋼套管底部卡頭結(jié)構(gòu)圖

圖4 卡頭示意圖

3.2 施工流程

確定樁位→小應(yīng)變檢測樁長→鋼套管就位→高壓射水、噴氣清孔→振動沉管→拔除樁體→回填樁孔→廢棄樁集中處理。

(1) 確定樁頭位置。確定需要拔除的舊樁樁位、樁長，開挖溝槽露出樁頭約 500 mm～1 000 mm，且預(yù)留足夠的工作面，確保拔樁機具施工工作面，方便拔樁機具就位與操作。

(2)套管就位 。用履帶吊車吊住液壓高頻振動錘，功率180 kW，擊振力160 t，振動下沉制作的鋼套管至預(yù)制樁底位置下50 cm～100 cm 處，在下沉過程中，控制好垂直度。

(3) 振動沉管。開啟振動錘下沉過程中開啟空壓機和高壓離心式水泵進行套管內(nèi)樁側(cè)泥土沖刷清洗至樁身被獨立剝離出來，然后單開高壓氣壓，將套管內(nèi)泥漿隨氣流沿鋼套管側(cè)壁溢漿孔排至鋼套管外側(cè)，泥漿起潤滑作用，有效的減少鋼套管內(nèi)外側(cè)下沉阻力。

(4) 拔除樁體 。套管提升時底部的卡頭與套管底部平行，牢牢卡住舊方樁，起拔樁體時持續(xù)震動減少側(cè)摩阻力，整根樁體拔除提升至地面上，松開振動錘后緩慢旋轉(zhuǎn)下放套筒至地面，隨后采用鋼絲繩套住方樁，使用挖掘機牽引方樁退出套筒[11]。

(5) 回填樁孔、處理廢棄樁。拔除舊樁后，樁孔按要求回填黏土球，回填粘土球的同時采用泥漿泵將舊樁孔內(nèi)的泥漿抽出外排至泥漿坑，泥漿集中外運，將拔出的方樁在場地內(nèi)打碎處理后集中外運。

4 拔樁工藝特點分析

(1) 拔樁速度較快。根據(jù)以往施工經(jīng)驗，兩截樁多數(shù)采用全回轉(zhuǎn)鉆機拔樁，每天能夠拔2根～3根，采用全套管高壓噴氣、射水振動沉管施工工藝拔樁，每天拔樁5根～6根，大大加快了拔樁的速度，為后續(xù)工程施工贏得了時間，保證工期要求。

(2) 工藝簡單、施工方便。該工藝拔樁用鋼套筒制作簡單，整個拔樁工藝施工方便，拔樁作業(yè)易操作，更易于推廣使用。

(3) 較大的節(jié)約成本。全回轉(zhuǎn)鉆機拔樁施工機械費較高，該拔樁工藝使用履帶吊車，挖掘機、空壓機等設(shè)備即可完成，很大程度節(jié)約施工機械費用。

(4)可用于傾斜舊樁的拔除。對于傾斜不大的舊預(yù)制樁，可使套管順著著舊樁沉入，待舊樁樁身完全在套管內(nèi)，可直接拔除。

5 新建樁基礎(chǔ)施工問題

(1) 拔除舊樁后，舊預(yù)制方樁孔徑內(nèi)采用回填黏土球壓實方法，無法完全壓實。由于舊預(yù)制方樁樁長較長，拔樁樁徑較小，回填黏土球時無法進行分層回填、分層碾壓壓實，造成樁孔，部分區(qū)域空隙較大，無法進行進一步密實。

(2) 舊樁孔徑回填密實度無法保證，影響地基承載力。由于舊樁孔徑下部回填時無法有效密實，造成部分區(qū)域處于空隙狀態(tài)，且拔樁時采用泥漿潤滑，殘留泥漿造成回填黏土多處于稀泥狀土，故回填土層多屬于欠固結(jié)狀態(tài)，可能影響地基承載力。

(3) 新建樁基礎(chǔ)成孔過程中容易產(chǎn)生樁傾斜，垂直度無法保證。新建樁基礎(chǔ)直徑為700 mm，部分新建樁基礎(chǔ)與拔除舊樁兩樁外邊緣為50 mm～150 mm之間，最大距離為275 mm，由于舊樁回填區(qū)域土層密實度不夠，故成孔過程中，極易造成鉆頭向舊樁方向傾斜，灌注樁成孔垂直度無法保證。

(4) 新建樁基離舊樁回填區(qū)域較近，產(chǎn)生類似串孔現(xiàn)象，混凝土澆筑量大。由于舊樁回填區(qū)域部分存在空隙現(xiàn)象、部分土層間孔隙較大且多為欠固結(jié)土，灌注混凝土?xí)r，混凝土?xí)蚋浇f樁孔徑范圍內(nèi)流竄，造成混凝土澆筑量遠(yuǎn)大于理論設(shè)計方量。

6 應(yīng)對措施

如按照原樁基礎(chǔ)位置，部分新樁和舊樁中心位置距離在200 mm～800 mm之間，距離較近存在上述施工問題，導(dǎo)致新建樁基礎(chǔ)很難順利施工且不能保證施工質(zhì)量，以6號樓為例，從設(shè)計角度和施工方面共同采取如下措施，保證工程順利實施。

6.1 設(shè)計方案調(diào)整及分析

(1) 第一類樁位及承臺方法如圖5所示，新建樁基礎(chǔ)中心與舊樁中心間距距離550 mm以上時，既新建樁基礎(chǔ)和舊預(yù)制方樁外邊緣無重合部分時，采用遠(yuǎn)離舊樁位置調(diào)整樁位的調(diào)整方法，既滿足上部荷載要求的范圍內(nèi)適當(dāng)向舊樁位置的反方向調(diào)整新建樁基礎(chǔ)位置，保證灌注樁與舊樁施工間距不低于1 000 mm。調(diào)整位置后灌注樁宜加大樁徑至1 000 mm以滿足上部的荷載要求，如調(diào)整位置偏離梁方向則對該樁進行單獨設(shè)置承臺，以承擔(dān)上部的偏心距，如調(diào)整位置沿梁方向調(diào)整則不再單獨設(shè)置承臺[12]。

圖5 樁位及承臺調(diào)整方案圖

(2) 第二類樁位及承臺方法為多數(shù)調(diào)整辦法，如圖5所示，新建樁基礎(chǔ)中心與舊樁中心間距距離550 mm以下時，既新建樁基礎(chǔ)和舊預(yù)制方樁外表皮存在部分重合時，則將原新建樁基礎(chǔ)位置調(diào)整至舊樁樁中心位置處，并加大樁徑至1 000 mm，同時設(shè)置獨立擴大承臺，共同分擔(dān)上部荷載，保證能夠滿足梁下荷載要求。

(3) 第三類樁位及承臺方法如圖5所示，在拔除舊樁樁位位置布置新建樁基礎(chǔ)樁位，單擴大樁徑及設(shè)置擴大承臺時，偏離原樁位較遠(yuǎn)無法覆蓋原樁位時，承受偏心荷載較大時，則采用設(shè)置兩樁承臺，與相鄰樁位共同設(shè)置承臺，承擔(dān)上部荷載，減少上部偏心距的影響[13]。

6.2 施工應(yīng)對措施

(1) 拔樁回填時，盡可能提高舊樁回填密實度，保證回填質(zhì)量。拔樁時殘留的泥漿可先采用白灰進行拌和，回填黏土球時，可采用分層回填，分層碾壓，分層密實的方法，確?；靥蠲軐嵭?，為后續(xù)施工提供條件。

(2) 舊樁孔徑回填完成以后，靜置一段時間，可以使回填黏土沉淀固結(jié)[14]，進一步提高回填土層密實性。

(3) 勤量勤測潛水鉆機，保證灌注樁成孔垂直度。成孔時，前20 m深度既舊樁拔除深度范圍內(nèi)，采用懸吊鉆頭輕壓慢近方式，或適當(dāng)向舊樁反方向傾斜，補償鉆機向土層較軟傾斜的角度。

(4) 有效防止塌孔、串孔發(fā)生。根據(jù)土層情況確定泥漿的配合比，防止塌孔發(fā)生，鉆進時放緩速度，成孔后減少靜置時間，及時灌注混凝土，減少串孔發(fā)生機率。

(5) 提高混凝土充盈系數(shù)，保證成樁質(zhì)量。由于存在類似串孔現(xiàn)象的可能性，理論的混凝土灌注量無法保證實際灌注高度，故灌注混凝土?xí)r應(yīng)及時、足量、連續(xù)灌注[15]，增加超灌高度測量次數(shù)，以保證混凝土超灌高度。

7 結(jié) 語

(1) 全套管高壓噴氣射水振動沉管清孔處理法拔樁施工工藝是一種較為簡單實用的拔樁方法，既保證了拔樁施工進度又大大地節(jié)約了傳統(tǒng)全回轉(zhuǎn)鉆機拔樁施工費用，適用于樁長20 m以內(nèi)且直徑不超過800 mm的各類樁。

(2) 對于新建樁基礎(chǔ)和舊樁距離較近無法正常施工時，可分為遠(yuǎn)離舊樁位置或調(diào)整至舊樁樁心位置兩種調(diào)整方法，并根據(jù)需要加大樁徑，承擔(dān)因調(diào)整樁位而產(chǎn)生的上部偏心荷載。

(3) 擴大樁徑的同時可以設(shè)置獨立承臺共同承擔(dān)上部偏心荷載問題，減小偏心矩。樁位調(diào)整偏差過大獨立承臺無法滿足時，可與鄰近樁共同形成雙樁承臺，有效減少偏心距的影響。

(4) 施工時，可以采用拌和白灰、分層壓實、回填靜置等措施盡量提高回填土的密實度，為后續(xù)施工提高條件。可以采用懸吊鉆頭、勤測勤量、反向傾斜等措施保證成孔垂直度。

(5) 對于舊樁回填區(qū)域，灌注樁施工需采取必要的防止防樁孔塌孔、串孔措施同時，不可避免的混凝土?xí)B透至周圍土層，造成混凝土充盈系數(shù)較大[16]。