预制钢筋混凝土桩拔桩技术研究

□文/林业强 高海彦

□高海彦/中建八局有限公司天津分公司。

预制钢筋混凝土桩拔桩技术研究

□文/林业强 高海彦

钢筋混凝土桩拔桩是一项新技术。文章对拔桩原理及施工工艺进行了阐述并以实际工程为例，给出了实际施工的相关数据。

钢筋混凝土桩；拔桩；清障机；钢套筒；回填

随着建筑市场的繁荣和发展，建筑工程的更新换代进一步加快，需要拆除重建的建筑很多,在这些被拆除的建筑原址上新建地下空间更为宏大的建筑。新建筑相对原建筑存在基础埋深大、施工深度深的特点，在设计和施工新基础时，势必要遇到旧建筑物基础处理问题。基于此，如何拔除原有建筑的基础桩，既不影响周边建筑和设施的安全，又不影响新建建筑的基础桩、地连墙等的布置成为一个新课题。

拔桩原理

拔桩是指将已埋入地下的混凝土桩通过一定的技术手段将其拔出，以方便原桩位的再利用。本文介绍的拔桩技术，以桩头埋置深度达8m的预制方桩为背景，主要包含旧桩桩头寻找，旧桩与原土层剥离，履带吊将旧桩拔出，桩孔回填处理等内容。

工艺流程

使用全站仪测定旧桩中心坐标→下第一重套管→挖取第一重钢套管内土方至露出旧桩头→FCEC主机驱动沉入第二重钢套管（旋转剥离桩周土）→起拔钢套筒→FCEC主机带动第二重钢套管将钢丝绳送至旧桩下端→履带吊起拔旧桩→桩孔回填土。

关键技术

（1）如何能在地下8m深处精确找到旧桩桩头。

（2）采用何种设备将旧桩与桩周土充分剥离减摩。

（3）如何解决因旧桩桩身垂直度大大超过规范要求，引起第二重钢套管无法正常钻进的问题。

（4）如何将吊索套入旧桩下端，使起吊时欲拔除的分节预制方桩承受压力，不致在旧桩分节的接头处拉断，造成二次拔桩，降低拔桩工效。

（5）采用何种措施保证旧桩拔出后，桩孔回填土的密实性及强度。

施工要点

旧桩测量定位

根据旧桩平面布置图及原施工记录（对于原建筑施工资料不全、无法查证的，可在开槽清除旧楼基础底板时，使用全站仪反测出旧桩中心点坐标），用全站仪精确定位欲拔桩桩位，在桩位点打1根φ16mm钢筋做标识，再以桩点为圆心，第一重钢套管半径为半径画圆，用白灰洒出圆弧线。

下第一重钢套筒

（1）对钢套筒的要求。套筒长度为欲拔旧桩桩头至自然地坪以上500mm。套筒直径比桩径大约1000mm。套筒下口连接有钛合金钻齿，单节套筒长度为4m，套筒之间采用机械连接。

（2）全回转套管机就位。首先使用FS80履带吊将全回转套管机及其路基板按照洒出的白灰线精确就位，然后将第一重钢套筒吊入全回转套管机内，确保全回转套管机夹持装置夹紧钢套筒后，套筒下口与洒出的白灰线相吻合。

（3）下套筒。使套筒轻轻落下，钻齿接触地面，开动全回转套管机驱动套管旋转并由液压装置对钢套筒施加一定压力，使套筒旋转沉入土层，直至套筒进入预定标高。

挖套管内土方找出旧桩头

第一重套筒旋转就位后，移开全回转套管机，使用履带吊吊装专用冲抓斗将土从套筒中逐斗抓出，直至露出旧桩头。专用冲抓斗依靠自重冲击力将抓铲沉入土中，冲抓斗直径为800～2000mm不等，冲抓斗自质量为3～8t不等。

下第二重钢套管并实施桩周分离减摩

拔桩的关键工序是对欲拔桩桩周土的剥离，可采用FCEC清障机及套管内置高压气雾喷射器，对桩周土进行切削分离减摩。

（1）FCEC清障机。FCEC清障机是切割分离桩周土的主要机械。它以履带式自行走机械为机架，由2台70～180kW（多种规格）的电动机通过减速机，形成360°快速旋转的驱动装置，再由变径连接器连接钢套管，转速 13～35rad/min，扭矩 300～800kN·m，将钢套管旋转沉入至桩底。FCEC清障机具有以下特点。

a移动便捷。由于它以履带式自行走机械作机架，故适合于施工现场场地泥泞、道路高低不平、近距离前后左右移动频繁的工况。

b拔桩范围大。凡是直径≤2m、深度在70m以内、倾角＜45°的旧桩均能拔除。

c对周边环境影响小。由于钢套管只对略大于旧桩桩径范围内土体进行切割分离，拔桩后又能及时对桩孔进行回填，故对附近的建筑物影响较小。同时，该清障机属低噪音设备，环境适应性强。

d切割能力强。FCEC专用清障机的钢套管底部镶嵌钛合金钻头，具备强大的切割破碎能力，保证钢套管顺利沉入。

e套管长度灵活可调。钢套管可以通过多节连接调整，每节长度有6、8、10m不等，满足不同长度、规格的旧桩拔除需要，灵活可变。

（2）HAS高压气雾喷射器。该设备主要由少量气加微量水（1～1.5m3/h）混合后产生气雾，通过喷射器连接第二重钢套管底部镶嵌的锯齿形钛合金，在钻头切割、切削钢筋混凝土时能起到冷却润滑作用，在切削土层时使钻头冷却润滑、加快钻进速度。

（3）下套管切割桩周土体。第二重钢套管直径比欲拔除旧桩桩径大约300mm。钢套管就位时仍以旧桩桩位点为中心，使两中心线重合。然后将内套管徐徐放入第一重钢套管内，直至套管完全罩住旧桩桩头。当套管套住桩头后，即启动旋转驱动装置，使钢套管旋转切割旧桩桩周土，与此同时HAS高压快速喷雾装置实施喷射气雾，对切割刀片降温，此时切割钻进进入正常阶段。当钢套管的第一节压入土层离外层钢套管上口300mm时，停止切割，使旋转装置脱离钢套管，将第二节钢套管就位，与第一节钢套管连接，继续下沉切割，如此重复接长，直至套管切割下沉至旧桩底端以下500 mm处。然后，将第二重钢套管拔出地面。

（4）旧桩严重倾斜时的处理措施。拔桩过程中，经常会遇到旧桩垂直度远远超出规范要求，导致第二重钢套管钻进过程中不能一次将旧桩套入管内的现象。这时，垂直钻进的第二重钢套管将旧桩斜截面切断，套管内的桩体可顺利拔出，未进入套管的残桩，如需拔出，则需重新对残桩继续进行切割，直到全部拔除为止。第二次钻进寻找残桩时，难度较大。为此，可使用岩芯钻机，预先在旧桩周围打预探孔，准确判断旧桩偏斜的方向并大致判断出旧桩的倾斜度。据此，调整好第一重管的位置，使用直径适中的第二重管，分1～2次将倾斜旧桩拔除。此法，可大大降低拔桩费用，提高拔桩工效，减小对地层的扰动。另一方面，岩芯钻机预探孔还可以预先判断旧桩的实际位置，为决定旧桩是否需要拔除提供了最直接的依据。

下钢丝绳套扣

第二重钢套管拔出后，将钢丝绳套扣套入钢套管下口钻头处的限位器内,见图1。

钢丝绳另一端由履带吊拉紧。将钢套管对准桩头重新套入，钢丝绳与套管保持同速度下沉，下沉过程中注意保持钢丝绳的绷紧状态，以防钢丝绳在下沉过程中滑落。当钢丝绳送至桩底以上1～2m后，履带吊适当放松钢丝绳，同时FCEC主机驱动钢套管快速正反旋转、上下串动，以使钢丝绳脱离钢套管，当从主机内的仪表中看出钢丝绳脱落后，即提出钢套管，履带吊收紧钢丝绳，将旧桩从桩下端勒紧，即可开始拔桩。

旧桩起拔

随着吊车钢丝绳的收紧，旧桩徐徐上升。当混凝土桩被拔出地面，露出地面1m左右时，在桩头处再系一道钢索，用吊车的副钩挂上吊索并拉紧，副钩随所拔桩同步上升，防止因混凝土桩拔出后，露出地面过长而倾倒。如果所拔桩过长，可在露出地面段的适当长度处截下一段，再继续起拔。拔桩时，由于混凝土桩身湿滑，当钢丝绳拉紧时，绳套可能会往上滑动一段距离，才能套紧桩身。

这种情况下拔桩会出现两种可能性：一是绳套滑移距离不长，仍可整桩拔出地面；另一种是绳套滑移较长的距离才能套紧桩身，这样会使绳套以下的混凝土桩在起拔时，承受拉力，而被拉断。发生第二种情况时，可将绳套以上的桩段先拔出地面，然后重新下沉第二层套管，重复上一次动作，将下半截桩套上、套紧，再上拔，直到将旧桩完全拔出为止。旧桩起拔速度不宜过快，约1～2m/min即可，否则会使桩孔周边土层扰动过大，影响后续新桩（地连墙）的成孔（槽）质量。

桩孔回填

混凝土桩拔出后应立即进行桩孔回填。回填土强度应适中，承载力太小会影响后续工程的基桩承载力，强度太高则容易使新桩施工时偏离桩位或成孔困难。回填土固结后强度应控制在0.2～0.4MPa。试验表明，回填土以粘土中掺入6%～8%的水泥即能满足强度要求。回填时，将拌和好的土方用挖掘机填入桩孔中，每填入一斗（约1m3）土方，即用专用夯锤进行夯实。夯锤为圆筒状，上下开通，锤内设三角加强翼带，其下焊接齿状钢块，以使夯锤减小空气压力的影响。夯锤质量在1.5～2.0t之间，直径应根据桩孔大小而调整。一般比桩孔小200mm即可。夯锤用履带吊牵引，对回填土进行快速夯击，落差控制在3m左右即可。

工程实例

天津渤海银行综合楼工程位于天津市河东区六纬路与六经路交口。施工场地内有2栋已拆除的原13层和8层办公楼，旧桩桩顶埋深分别为8m和4m，旧桩分别为450mm×450mm和400mm×400mm预制方桩，桩长分别为20m和24m，每根桩均分为上下2节，接头形式为角钢焊接连接。

拔桩选用了FCEC清障机；第一重钢套筒长4m和8m；筒径为 1300mm（400mm桩径）和 1500mm（450mm桩径）；第二重钢套管长度比旧桩略长，套管的直径为820mm；拔桩的钢丝绳直径16mm；平均每天拔桩1根。

共拔桩13根，影响主楼基础桩的拔除4根、影响地连墙施工的拔除9根。其中有3根旧桩最大倾斜度达到7%，采用上述措施后，均已顺利拔除。

桩孔回填土采用粘土中掺入6%的矿渣硅酸盐水泥，回填后，桩基及地连墙施工均正常成孔，孔壁质量良好。

结语

钢筋混凝土桩拔桩工艺与传统的采用大开挖或钻进破碎等方法破除旧桩基础相比在工期和经济方面优势明显，对于旧房拆除重建的基础处理具有较大的意义。但拔桩施工工艺目前仍不够成熟，如使用钢丝绳套桩时，绳扣容易滑移。如何使套绳能够一次套紧桩身，提高拔桩效率其工艺还需进一步完善。

本文工程实例介绍的是混凝土预制打入桩的拔桩过程，但混凝土钻孔灌入桩也适应本拔桩技术。因为钻孔灌入桩在成孔时孔壁总有部分泥块的脱落和存在钻头旋转钻进的不均匀性而形成孔壁的凹凸变化，使桩身形成相应的变化，故起拔此类桩时钢丝绳更容易套紧桩身。钻孔灌入桩的其他情况与预制桩基本相同。

拔桩技术可以引申到地下连续墙的拔除施工。只要将连续墙分成合适的片段，再切割其墙身侧壁土，使连续墙与周围土体分离，即可将连续墙分段拔起。如何将连续墙较快的切割分段这是工艺的关键技术，有待下一步解决。

TU473.1+3

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1008-3197（2010）06-15-03

2010-09-28

林业强/男，1954年出生，高级工程师，中建八局有限公司天津分公司，从事建筑施工技术研究和管理工作。

□高海彦/中建八局有限公司天津分公司。