拔桩工艺技术在工程实践中的应用分析

郇翔天

（北京振冲工程股份有限公司，北京100110）

1 引言

新时期，伴随着城市化进程的加快，城市区域整体规划日新月异，不少老旧城区都面临着重新规划的情况。在城市高层建筑施工建设中，桩基础是一种非常常见的基础形式，可以保证建筑基础的稳定性，但是在建筑拆除后，对比常规基础建筑，桩基础建筑还必须对废弃桩基进行处理，以免影响其他工程顺利施工。

2 工程概况

某城市地铁2 号线施工中，火车站到市政府中间有2 站，需要穿越多处已经拆除的建筑废弃桩基，经统计，区间内存在的钢筋混凝土基桩共有70 根，采用的都是C30 混凝土，包括：灌注桩32 根，直径为400mm，长度为18m；预制方桩38 根，断面尺寸为400mm×400mm，长度为23m。如果不对这些基桩进行有效清除，在盾构施工中，刀盘需要对钢筋混凝土桩体进行切割，严重影响施工进度的同时，也会加大刀盘磨损。因此，需要施工单位提前借助相应的拔桩工艺，将区域内的基桩拔除[1]。

3 拔桩工艺概述

拔桩工艺就是对土层中存在的旧桩进行拔除的工艺，比较常见的方法有以下几种。

3.1 静力拔桩

静力拔桩法主要是借助专业的静力拔桩机对基桩进行拔除，本身的施工相对简单，操作便利，但是，如果在施工过程中静力拔桩机无法保持水平，或不能将桩体置于拔桩机的中心位置，会影响拔桩效果，甚至可能出现桩体拔断的问题[2]。

3.2 取土减振拔桩

这种方法是将桩周土体挖开后进行喷射注浆，以减少拔桩过程中产生的振动问题，但是存在施工速度慢、施工成本高的缺点，而且喷射注浆也会对周边环境产生负面影响。

3.3 振动沉管加水利切割拔桩

对比静力拔桩法和取土减振拔桩法，这种方法的施工比较简单，成本也相对较低，但是耗费的时间较长，工程进度无法保证，要提高施工效率，需要使用3～4 根高压水枪，再配合大功率振动锤，因此，施工环节产生的噪声较大，会影响周边居民的工作和生活[3]。

3.4 套管成孔拔桩

套管拔桩工艺的核心在于使用相应的拔桩套管，将桩周一定范围内的土体隔离，然后进行拔桩。在套管下沉过程中，会通过喷射高压水流的方式在套管内侧形成糊状泥浆，以降低土体相对运动的摩擦阻力。等到套管沉入旧桩桩端以下时，可以完成对桩周土体的有效隔离，然后收紧套管内壁设置的套索将旧桩套牢，再借助起吊设备将桩体拔出。

3.5 全回转拔桩

全回转拔桩工艺主要是借助全回转设备运行中产生的扭矩与下压力来驱动钢套管转动，借助设置在管口的高强度刀头对土层、岩层以及钢筋混凝土等进行切削，使套管逐步沉入地下，将管内的桩体去除，然后向套管内回填土体，并逐节对套管进行顶拔。全回转拔桩工艺最大的特点是可以通过套管的护壁作用保持土层稳定，在套管内对障碍进行清除。但是，这种工艺在实际应用中会产生较大的噪声，而且可能出现二次冲抓的问题，对周边建筑的影响较大。近几年，FCFC 全回转拔桩工艺应运而生，能够利用FCFC 清障机配合履带式自走机械，再结合360°旋转动力装置作为驱动，使钢套管高速转动，对旧桩周边的土体进行切割，以减少桩侧摩擦力，为拔桩创造有利条件[4]。

4 拔桩工艺技术应用

结合工程的实际情况，最终选择了套管成孔拔桩工艺，在施工作业中，需要关注几个要点。

4.1 套管就位

需要依照原建筑桩基施工图确定旧桩的位置，开挖至桩头露出并对覆土进行清理，确保套管准确就位。套管就位前，需要对喷水装置和携索装置进行全面检查，喷水装置组装完毕后，需要与套管连接进行试喷，确认喷水效果，携索装置检查的内容包括是否磨损以及整体性能是否良好等。确认无误后，可以将装置连接，于套管上下1/3 的位置各设置1 道套索。连接完成后，需要使用振动锤上设置的液压夹具将套管固定，起吊后对准旧桩中心线，确保套管中心线和旧桩中心线的偏差不超过10mm。

4.2 套管下沉

在实施沉管前，需要先将喷水装置启动，然后再启动振动锤实施沉管操作，沉管过程中，必须做好喷水量和喷水压力的跟踪管控，如果发现压力值突然升高，需要立即关闭设备，查看是否存在喷嘴堵塞问题。在沉管过程中，环状薄壁泥浆的存在，不仅可以将桩周土的摩擦阻力降到最低，也可以减小套管振动下沉需要克服的阻力，提高沉管效率，因此，应保证沉管过程中喷水的连续性，如果因为特殊原因导致喷水中断，则需要停止沉管，先对喷水问题进行解决，确保套管内部的泥浆隔离层能够在深度方向上保持连续性。另外，在沉管过程中，施工人员必须做好钢管垂直度的监测工作，如果发现偏差，需要及时纠正，以免套管倾斜触碰旧桩，出现无法下沉的情况。

在相关规范中，强调灌注桩的成孔深度只能深不能浅，因此，当旧桩为灌注桩时，实际长度一般都会超过设计长度，为了保证拔桩效果，应将沉管深度控制在设计桩底标高位置以下约0.5m，待沉管至设计深度后，需要继续保持喷水[5]。

4.3 旧桩拔除

套管下沉到设计标高后，需要将振动锤移除，然后启动吊车，将索套拉近，确保能够从携索装置脱离，将桩体套牢。旧桩拔除过程中，会在原本的桩体位置留下孔洞，该孔洞具备一定的真空度，如果外界空气无法及时填充，则随着桩体拔出长度的增加，负压的增大会导致旧桩无法被顺利拔出，因此，在旧桩完全拔出前，需要保证喷水的持续性，以消除负压带来的影响。

4.4 桩孔回填

依照后续工程的施工要求，确定桩孔回填的材料，一般情况下，如果没有特殊要求，会采用优质黏土或三七灰土对桩孔进行分层回填压实，单次回填的高度不能超过2m，如果施工现场不具备分层回填压实的条件，可以使用不含杂物有机质的优质黏土一次回填，回填完成后，灌注水泥浆，配合高压旋喷或单轴搅拌工艺进行加固[6]。

4.5 断桩处理

结合该工程实际情况，在拔桩过程中，出现了桩体拔断的问题，主要原因为：桩体具备的极限抗拔力会受到本身强度和桩体与桩周土体作用力的影响，而在该工程中，预制方桩采用的是接桩的形式，节点位置相对薄弱，容易发生断裂，而振冲灌注桩内部的钢筋笼长度小于桩体长度，下端为素混凝土结构，抗拔力相对不足，在拔桩环节容易发生断桩问题。

对此，为了保证地铁隧道施工的顺利进行，需要对断桩进行处理，具体来讲：（1）可以使用振动锤击的方式对摩阻减小后的断桩进行敲打，使顶部能够位于盾构机外壳底部标高0.5m 以下，以此来规避影响；（2）可以使用机械设备，将摩阻减小后的断桩部分压入盾构机外壳底部标高0.5m 以下；（3）可以使用特质夹具将断桩拔出；（4）使用多爪合金螺旋机将桩体搅碎并清除；（5）在套筒底部设置钢丝绳套，放下套筒，确保将断桩套住，然后重复上下运动，确保钢丝绳套能够将断桩套牢，以起吊装置将其拔出。

4.6 注意事项

在拔桩过程中，可能遇到倾斜桩的情况，如果桩体倾斜度较小，可以在钻进过程中逐步对钻机进行调整，如果桩体斜度较大，则需要在钻进过程中，借助底部合金钻头将倾斜桩断开，再逐节拔除。第一节倾斜桩拔除后，如果无法判断断桩的倾斜位置，可以使用喇叭钻作为引管，确保倾斜断桩能够被套入套筒内，完成拔除工作[7]。

4.7 应用效果

借助该工艺将区域内所有影响施工的桩体拔除需要约30d，对比原定的60d 工期缩短了50%，工效优势得到了充分发挥，对施工现场土层进行检测后，发现稳定性和承载力能够满足相关规范的要求，表明套管成孔拔桩技术不会对后续工程的施工建设造成负面影响，适用性良好。

5 结语

总而言之，在地铁工程施工中，需要做好拆除建筑桩基的有效处理，以避免桩体对盾构施工产生影响。在对拔桩施工工艺进行选择的过程中，需要充分考虑工程项目的实际情况，掌握区域土质、桩体埋深以及周边环境等因素的影响，切实做好施工管理工作，尽量避免出现断桩问题，一旦发生断桩，需要采取有效措施进行处理和应对，确保不会对工程施工产生负面影响，同时也需要做好统计工作，避免出现遗漏。桩体拔除后，必须及时使用恰当的材料进行回填，防止地表和周边建筑沉降的同时，为后续施工提供良好的基础条件。