废弃桩处理方案

[摘　要]某地铁区间采用盾构法施工，施工期间发现：在盾构施工范围内存在两根废弃的高速公路桥桩基础，必须对其进行处理或拆除。废弃桩拆除是打桩的逆过程，应全面分析影响拆除废弃桩的因素，综合考虑技术、费用、工期，以确定最优方案。本文结合工程实例，说明拆桩方案的选择和拆桩方案的实施要点。

[关键词]废弃桩拆除；方案；实施

1.工程概况

某地铁区间采用盾构隧道法施工，盾构隧道外形为圆形，外径6m，内径5.4m，由6块300mm厚的混凝土管片拼装而成。在施工期间发现，在隧道洞身范围内存在两根高速公路废弃的桥桩，经调查得知，废桩直径1，2m，桩长26m，桩身配置通长钢筋，钢筋笼主筋为20根直径28mm的螺纹钢，箍筋为ψ10圆钢，加强筋沿桩长方向为ψ28@2000，混凝土采用C25水下灌注混凝土。为保证盾构施工正常进行，必须对废弃桩采取处理或拆除措施。

1.1　水文地质情况：该段土层如下图，地下水位位于地面以下12～13m，土层自上而下依次为：杂填土、黄土状土、粉质粘土、粉细砂、中砂、粗砂，桩底处于中砂层，地铁隧道在地面以下11.5～18m范围内。

1.2拆除既有桩存在的困难：从现场的周围环境、工程现状、地质情况分析可以看出，拆除既有桩存在如下问题：

(1)桩体埋深大，土质差、地下水位高。废弃桩长为26m，所处地区土层为杂填土、粉细砂、中砂、粗砂，直接开挖困难很大。

(2)桩自重大。由于桩直径为1.2m，桩长为26m，桩体的自重达7，35×104kg。

(3)拨桩的阻力大、不确定因素多。由于桩的直径大、长度长，因此桩周围土的侧阻大，计算值为4.35×105kg。如果再考虑桩的扩径而造成的阻力，直接拨桩所需的拨力非常大，根据调查，在某地区曾经拔除一根直径0.6m、桩长27m的钢筋混凝土桩，上拨力为1.20×105kg。

(4)桩体内纵向钢筋不足以承受直接拨桩的力。根据目前须拆除桩的钢筋配置情况，桩体所能承受的拨力为3.70×105kg，如果只是采取简单拔除的方案是不可行的。

2.处理方案

2.1　方案一：拔除方案。由于桩侧摩阻与桩身自重非常大，因此使用目前常规的拔桩方法(直接拔)是无法将废桩拔出地表的。因此，应想办法消除桩周摩阻力，根据这一原则，可以采用套管钻进法来解决问题，即在现有桩的的位置，用一个大于现有桩径的套管将桩周的土除去，用泥浆充满，使钻孔深度大于桩的长度，因此可以完全解除桩的侧阻，另外再借助地下水的浮力，辅以绳索将桩拨出，之后将桩孔用低标号水泥砂浆回填。

2.2　方案二：挖、拔方案。由于拆除桩的长度大，直径也大，因此，采用传统的套管钻进解除摩阻力的方法，在钻进过程中存在机械扭矩过大、套管断裂、卡壳等风险，因此可以采用挖、拔结合的方案：首先放坡开挖上部lore深度范围的土体，凿除此段桩体，其次采用方案一所使用的套管钻进，借以消除桩周的侧阻，然后将剩余16m的废桩拔出地表。

采用此方案可减小桩身自重(原桩身自重7，35×104kg，开挖截桩后剩余桩体自重为5，00×104kg)，同时缩短了套管钻进的深度，降低施工风险。

2.3　方案三：工字钢方案。本方案的目的是消除桩体周围的摩阻力，同时解决由于既有桩体不规则扩大造成的卡钻问题，其操作步骤是：沿桩体的一定的距离(0.2m)密打工字钢一排，使工字钢形成一定的围合作用，再用高压水冲去桩与工字钢之间的土体，从而消除桩四周的摩阻力，另外再借助地下水的浮力，辅以绳索将桩拨出，之后将桩孔用低标号水泥砂浆回填。

2.4　方案四：冲桩方案。本方案是利用钻头的下落能量对既有桩体的混凝土进行冲击破坏，再将混凝土碎块与钢筋一起抓出，将废桩冲压至隧道底板以下1m处。根据有关介绍，采用本方法，曾成功地清除60m长的桩体。

2.5　方案五：挖、冲方案。挖、冲结合方案分为两个步骤，首先放坡开挖上部lOre深度范围的土体，凿除开挖面以上的废桩，其次采用方案四――冲击桩体的方法，将剩余的废桩冲压至隧道底板以下1m处。

2.6　方案六：凿挖方案。本方案利用废弃桩直径较大的特点，用冲击钻在桩的中心冲挖出一个直径700mm的孔至隧道下1.5m左右，利用剩余的桩体作为护壁，用大功率的水泵抽出孔内的水，操作工人下至洞底，人工切断桩体钢筋，将上部桩体拨出。

2.7　方案七：爆破方案。本方案包括两步：第一步采用控制爆破的方法，破碎混凝土及抽取主钢筋、第二步是冲抓去除混凝土及箍筋。首先，利用钻孔机械在灌注桩中心钻凿一个直径90ram、深25m的钻孔，然后沿孔深分5段装填药包，实施从孔底至桩顶，分段毫秒延时控制爆破，使灌注桩混凝土充分破碎，并与钢筋笼分离，最后将钢筋混凝土灌注桩主筋拔出，如果一次整体拔出有困难，可以将主筋逐一拔出。当爆破后有少量主筋未拔除时，则采用冲抓方案与箍筋一起抓出，保证钢筋可以全部清除。

2.8　方案八：解除方案。本方案的宗旨是解除桩体四周的摩阻力拨出弃桩，利用长螺旋钻在废弃桩的外侧打孔，长度略大于桩长，并注入泥浆用以保持钻孔的完整性，四周的钻孔交圈后，可以认为桩四周的侧阻也基本消除，此时再借助地下水的浮力，辅以绳索将桩拨出，之后将桩孔用低标号水泥砂浆回填。

2.9　各方案优缺点比较：以上各方案有不同的优缺点，比较如表1：

从以上方案比较可以看出，方案五在安全、经济、快速等方面稍有优势：开挖一定的深度后可以有效地减少冲击桩体的长度，避免清除不净的机会，可靠性较大，因此，选择方案五。

3.实施方案要点

挖、冲结合的处理方案共分为三个步骤，首先放坡开挖地下水位1m以上的土体，深度大约为10米，凿除开挖面以上的桩体；其次采用冲击桩体的方式，将剩余的桩体冲压至隧道底板以下1m处，回填低标号砂浆；最后，回填基坑。

3.1　工艺流程图：

3.2　基坑开挖：基坑深度为沿地面至地下水位以上1m的范围，工作面按照18m×18m大小考虑，开挖后基坑采用土钉放坡支护的措施。开挖与支护见图2。

3.2.1　基坑开挖注意事项

(1)放坡段边坡护坡采用钢筋挂网喷100mm厚C20混凝土，挂网钢筋选用双向钢筋网ψ8@250×250，插筋网选用ψ12@1500X1500(顶、底层土钉为2ψ12，其余各层均为1ml2)，插筋锚入土层长度4.0m，要求边开挖边护坡，一次开挖深度不大于1m。

(2)在坡面喷射混凝土支护前，应清除坡面虚土。喷射混凝土应分段分层进行，同一分段内应自下而上喷射，一次喷射厚度不宜小于40mm，喷射混凝土终凝两

小时后，应喷水养护，养护时间根据气温确定，宜为3～7小时，上层喷射混凝土层达到设计强度的70％后方可开挖下层土体。钢筋保护层厚度不宜小于20mra，钢筋网应与坡面插筋连接牢固，雨天施工时还应对边坡土体进行覆盖保护。防止地表水向基坑倒流的情况发生。

(3)基坑的坡面必须设置ψ55泄水管(梅花型水平布置，纵横间距均为2.5m)，并应经常检查泄水孔是否堵塞，以保持泄水孔的畅通。基坑底设置排水沟，排水沟起点断面为400mm×600mm。排水沟采用C20素混凝土，水泥砂浆抹面，排水沟坡度坡向基坑最低点。

(4)基坑边坡顶部6m宽范围内严禁堆放材料及土方等杂物。

3.3　冲桩施工

3.3.1　埋置钢护筒：为防塌孔，在拆除桩的上部加设钢护筒，并在顶部焊接加强筋和吊耳，护筒埋人地面以下不小于1m，钢护简直径应比桩径大10～20cm；实际采用1.8m；钻进过程中要经常检查护筒是否发生偏移和下沉，并及时修正护筒位置。

3.3.2　冲桩：钻机就位前，应对设备进行检查，钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，不得产生位移或沉陷。

冲锤不应小于桩体直径，采用直径1.3米的冲锤。在施工过程中应经常检查冲锤的磨损情况，每进尺1m后应提取钻头，用尺量钻头大小并做好详细记录，若小于桩体直径，应尽快补焊以达到要求。

在冲进过程中，严格控制钻杆垂直度。在冲击至隧道下方1m位置时，经现场测量人员复核达到设计底标高后，将大磁石放至桩孔底部将桩孔内碎钢筋全部吸附上来。

在冲进过程中，桩孑L内应采用泥浆护壁，泥浆采用优质粘土在泥浆池内制备，粘土以及泥浆应符合以下技术要求：

3.3.3　清孔：冲击深度及孔内钢筋、碎碴检验、清除后，采用换浆法清孔，清孔过程中必须始终保持孔内原有水头高度，以防塌孔。

3.3.4　回填砂浆：在检查后的桩孔内回填低标号水泥砂浆，灌注砂浆采用导管法。导管接头为卡口式，直径300mm，壁厚10mm，分节长度1m～2m，最下一节长5m。导管在使用前须进行水密、承压和接头抗拉试验。灌注前应将灌注机具准备好。导管在吊入孔内时，其位置应居中、轴线顺直，稳步沉放，防止碰撞孔壁。灌注M0.5砂浆之前，使孔底沉淀厚度符合规定。

灌注首批砂浆时，导管下口至孔底的距离控制在25cm～40cm，且使管埋入砂浆的深度不小于1m。灌注开始后，应连续地进行，并尽可能缩短拆除导管的间隔时间；灌注过程中应经常用测绳探测孔内砂浆面位置，及时调整导管埋深，导管的埋深控制在2m～4m为宜，特殊情况下不得小于1m或大于6m。同时指定专人负责填写灌注记录。全部砂浆灌注完成后，拔除钢护筒，清理场地。

3.4　回填：施工完毕后，对现场机械设备、电缆、水管等进行撤除，对泥浆进行外运，同时严格按照设计要求的土质，分层碾压回填。

4.结束语

拆除桩体是打桩的逆过程，但是其难度比打桩要大得多，地质条件、地下水位的高低、桩的直径、桩的长度、桩的配筋等无一不对拆除方法产生影响，另外，还要结合工期、施工单位的经验、机械的配备等诸多因素综合考虑。

参考文献

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