郑州航空港老丈八沟桥桩基工程拆除方案研究

原学明，凡明杰，刘红杰

（黄河勘测规划设计有限公司，河南 郑州 450003）

郑州航空港老丈八沟桥桩基工程拆除方案研究

原学明，凡明杰，刘红杰

（黄河勘测规划设计有限公司，河南 郑州 450003）

对于郑州航空港老丈八沟桥桩基工程拆除，选择了全套筒拔桩法、冲击破桩法和钢护筒明挖法3种不同的方案，对各方案的工期和造价进行比较，优选了钢护筒明挖法，对钢护筒结构进行了设计，对施工工序进行了合理性分析。

郑州航空港；老丈八沟桥；拆除方案；钢护筒明挖法；钢护筒设计

0 引言

随着城镇化的快速发展和城市人口的急剧膨胀，交通拥堵已经成为制约各大城市发展的“毒瘤”。发展城市公共交通、缓解交通拥挤，是当前大城市迫切需要解决的问题。地铁由于不占用城市稀缺的地面资源，并且具有方便、快捷、安全、无污染等特点，成了解决交通拥堵的首选方案。然而，在地铁工程施工过程中，地面建筑物遗留下的桩基工程造成了重大障碍。于是，寻找安全、快速、经济的桩基拆除技术将显得十分重要。

桩基一般埋设较深，较少采用明挖法。但是，对于埋深不超过20m的桩基，在一定的支护条件下，明挖施工会取得较好的经济效果。张冠洲等总结归纳了切割法、就地破碎法、无损拔桩法和桩基托换法等4大类、8项、共23种障碍桩处理方法[1]。孙立宝等介绍了套管钻进拔桩法及其工程应用[2]。刘云生等介绍了高压射流拔桩器拔桩施工工艺[3]。在实际工程中，需要综合考虑桩径、埋深、地质以及地下水等因素，因地制宜的选出合理的处理方案。笔者探讨了河南省郑州市南四环至南站的地铁工程老丈八沟桥桩基的拆除方案。

1 老丈八沟桥概况

老丈八沟桥位于郑州市航空港区北部物流商贸区，桥长44.04m，上部结构为3m×13m预应力空心板，下部结构为桩柱式墩台。其中，桥墩桩长36m，桥台桩长30m，桩径1.3m。桥型布置如图1所示。拟建的郑州市南四环至郑州南站地铁线通过老丈八桥，与桥的东半幅桩基存在冲突。地铁隧道外轮廓是半径为3m的圆，左线和右线中心间距为15m。地铁与桩基的平面关系如图2所示，立面关系如图3所示。图2中，涂黑部分为影响盾构施工而需要拆除的桩基。

2 桩基拆除方案的选择

2.1 可采用的拆除方案

老丈八沟桥桥位处地质以粉质黏土、粉沙土为主，地下水位偏高，桩基需处理段埋深较大。其中，桥墩桩基最大埋深12.82m，桥台桩基最大埋深18.25m。综合以上因素，可采用套管拔桩法、冲击破桩法、钢护筒明挖法3种拆除方案。

（1）套管拔桩法。采用比桩基直径大20～40 cm的套管，通过静压或者振动钻进以及高压冲水钻进的方式，使桩体和周围土体分离，从而消除土体对桩基的摩擦力。然后，用起吊设备将桩基拔出。此方法方便、快捷、安全，可以减少拔桩施工对周围建筑以及土体的影响。但是，需要专业的拔桩队伍以及拔桩设备，工程造价较高。另外，对于1m以上的大桩径，国内施工案例不多。

（2）冲击破桩法。采用冲击钻将桩基破坏至设计位置。此方法简单，易操作，施工机械以及经验相对成熟。缺点是，施工效率低下（平均1天破桩长度不足1m），施工周期长，工程造价较高。并且，该方案对周围建筑以及土体的影响大，施工过程中容易塌孔，施工噪音也大。

（3）钢护筒明挖法。采用钢护筒护壁进行明挖，随着开挖深度加大，钢护筒逐渐接长，最终开挖至设计位置。此方法开挖量小、施工噪音小、对周围建筑物的影响小，价格较低。缺点是，大孔径钢护筒的稳定问题和桩基在破除完成后的钢护筒拆除问题不易解决。

图1 老丈八沟桥纵剖图（单位：m）Fig.1 Laozhangba bridge type layout(Unit:m)

图2 地铁线与桩基位置平面关系图（单位：m）Fig.2 Plane relations of subway and pile foundation(Unit:m)

2.2 拆除方案优选

套管拔桩法、冲击破桩法和钢护筒明挖的工期以及估价比较如表1所示。

由表1可以看出，套管拔桩法虽然单根桩施工周期最小，只需5 d，但是此类设备数量相对较少，只能逐桩施工，因此总工期最长。冲击破桩法采用6台钻机同时施工，工期40 d，并且造价偏高。因此，从工期和造价两方面综合考虑，推荐采用钢护筒明挖法进行桩基拆除施工。

3 桩基拆除方案设计

3.1 钢护筒特殊设计

待拆除桩径为1.3m，考虑到一定的施工空间，采用的钢护筒直径为3 m，壁厚为1 cm，竖向间隔1m增加一道加劲肋 （钢护筒详细构造如图4所示）。经过有限元计算，在土压力作用下，钢护筒变形最大为0.43mm，最大应力为29.18MPa，整体稳定系数为5.41。满足设计要求。

图3 地铁和桩基立面关系图（单位：m）Fig.3 Vertical relations of subway and pile foundation(Unit:m)

图4 钢护筒及加劲肋示意图（单位：mm）Fig.4 Steel casing and stiffener(Unit:mm)

表1 工期以及估价比选表Table 1 Comparison and selection of construction period and engineering cost

在桩基开挖完成后，需要将直径3m的钢护筒拔出，如果整体拔出，现有吊装设备的吊装能力达不到要求。因此，对钢护筒进行了专门的设计，使其能够分片拆除。即，将钢护筒从环向分为4片，竖向以1m 为一节，每片周边设置10 cm宽、1 cm厚的缀板。片与片之间、节与节之间均采用螺栓连接。

3.2 施工工序

由于桥位处地下水位偏高，在开挖过程中，采用深井降水法进行降水。其施工工序为：平整场地—钢护筒定位—开挖桩基周围土体—钢护筒下沉—破除桩基混凝土及钢筋—钢护筒接长—开挖桩基周围土体—开挖完成—分层回填并压实—拆除底层钢护筒—分层回填原状土并压实—回填完成。

4 结语

本文基于老丈八沟桥桩基拆除工程，比选了全套筒拔桩法、冲击破桩法以及钢护筒明挖法3种不同的拆除方案。比选结果表明，在桩基埋深较浅的情况下（桩长小于20m），明挖法具有相应的经济优势。

［1］张冠洲，陈立兵，凌亮，等.地下障碍桩处理技术体系探讨［J］.江苏建筑，2010（1）：66-67.

［2］孙立宝，王云春.套管钻进拔桩法及其工程应用［J］.探矿工程：岩土钻掘工程，2009（9）：59-63.

［3］刘云生，刘培勋，苏茂荣.高压射流拔桩器沉桩及拔桩施工技术［J］.工程建设与管理，2010（2）：55-57.

[责任编辑 杨明庆]

Research on Laozhangba Bridge Pile Foundation Project Demolition Scheme of Zhengzhou Air Harbour

YUAN Xueming,FAN Mingjie,LIU Hongjie
(Yellow River Engineering Consulting Co.,Ltd.,Zhengzhou 450003,Henan,China)

For the Laobazhangba bridge pile foundation project demolition of Zhengzhou air harbour,it chooses three different schemes,construction period and cost to compare with.It also optimizes the steel pile simple excavation method,designs the steel pile structure and analyzes the rationality of construction procedure.

Zhengzhou air harbor;Laobazhangba bridge;demolition scheme;steel pile simple excavation method;steel pile design

U433.15

A

1008-486X（2015）01-0023-04

2014-12-01

原学明（1981-），男，河南焦作人，工程师，硕士，主要从事桥梁设计与施工工作。