中铁二局集团有限公司 云南昆明 650033
摘要：昆明市轨道交通1号线西北延工程弥勒寺站～金碧广场站区间上方省委综合楼桩基侵入区间隧道，需要对原有桩基进行拔除施工，拔桩施工场地位于省委1号院范围内，周围建构筑物密集，拔桩施工限制大型设备进场和施工时间，为了适应有限作业空间和施工时间，拟采用专业改装液压振动拔桩机配合特制钢套筒进行拔桩施工，不仅可以减小施工占用场地，减少对周边重要场所的影响，降低拔桩施工成本，而且在拔桩过程中采用的特制钢套筒避免了拔桩时出现断桩情况的发生。
关键词：城市交通；场地狭小；液压振动拔桩机；钢套筒；桩基；快速拔出
0 引言
在目前地铁建设中，特别是穿越城市中心的地铁隧道，往往需要对侵入隧道的桥梁、市政设施、建构筑物的桩基进行拔除。李小刚[1]、赵笑鹏[2]、张中杰[3]、石平[4]、高贤胜[5]、李振勇[6]等对各种型号的全回转清障拔桩施工设备桩基拔除施工进行研究，在正常施工环境下完全满足施工要求。但是在建构筑密集、施工场地狭小，且超高、超宽设备不能使用的施工环境下，既有的工法施工设备无法使用，故在不占用大面积的施工场地且未超高的同时快速拔除埋于地下桩基是拔桩施工的重点。
昆明市轨道交通1号线西北延工程弥勒寺站～金碧广场站区间上方省委综合楼桩基侵入区间隧道，需要对原有桩基进行拔除施工，拔桩施工场地位于省委1号院范围内，周围建构筑物密集，拔桩施工限制大型设备进场和施工时间，为了适应有限作业空间和施工时间，拟采用专业改装的液压振动拔桩机配合特制钢套筒进行拔桩施工，不仅可以减小施工占用场地，减少对周边重要场所的影响，降低拔桩施工成本，而且在拔桩过程中采用的特制钢套筒避免了拔桩时出现断桩情况的发生。
1 工程背景
1.1 工程概况
昆明市轨道交通1号线西北延工程弥勒寺站～金碧广场站区间位于金碧路上线路沿弥勒寺站出站后以R=350 m左拐下穿省委大院拐入金碧路，后沿金碧路南侧直行过复兴花园后以R=1 500 m的半径左拐后以直线段进入金碧广场站。其中省委综合楼桩基侵入区间隧道，省委综合楼为地上6层，副楼3层，复打灌注桩基础桩桩径377 mm，桩长10 m，约151根，区间隧道正穿该桩基，盾构掘进前需对桩基进行拔除。
1.2水文地质条件
（1）地质条件
该拔桩区域主要涉及到的地层为：（1）1人工填土、（2）1-3粉质黏土、（4）10-2的圆砾土、（3）10-2的圆砾土、（4）1-3的粉质黏土夹层、（4）5-2的粉砂夹层、（4）1-3的粉质黏土夹层。从地勘报告上来看，该拔桩区域大部分处在（4）10-2的圆砾土地层中，其性质如下：
（4）10-2层圆砾土：褐灰色，稍密，饱和，高等压缩性，砾石为主，充中粗砂及少量黏土，σ/0=250kPa，岩土施工工程等级为Ⅱ级。全部钻孔揭露该层，层厚1.20～19.50m，平均厚度7.84m。层面埋深5.00～26.00m。
（2）水文条件
拔桩区域主要存在地下水，主要分布在（3）10-2圆砾层中，初见水位7.20m，静止水位6.50m，承压水头高度0.70m，稳定水位标高1885.83m。水位相对较高，故拔桩区域考虑使用钢板桩围堰将桩基围起来抽排水便于拔桩施工。
2液压振动拔桩机拔桩原理概述
桩基拔除采用液压振动拔桩机与桩基同心打设钢套筒，利用液压振动拔桩机的高频振动，以高加速度振动钢套筒，将机械产生的垂直振动传给钢套筒，从而使钢套筒周围的土体结构因振动发生变化，强度降低。钢套筒内外侧土体液化，减少钢套筒与土体的摩擦阻力，然后依靠挖机下压力、振动锤与钢套筒的自重将钢套筒沉入土中，拔桩时，在振动的同时利用挖机上提力将桩拔起。
1）利用振动向下的力使钢套筒深入土体，直至钢套筒下部旋转钢板达到设计桩底深度；
2）再利用振动功能和旋转钢板的自重使旋转钢板旋转向下至水平，托住桩底；
3）接着利用振动向上的力拔除桩基，完全可以保证拔桩过程中不出现断桩、脱桩情况，最后进行原桩位回填，如图4.1。
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4.1 拔桩施工原理示意图
3 施工要点及现场应用
3.1 工艺流程
拔桩施工工艺流程为：施工准备→改装液压振动拔桩机→钢套筒加工→钢套筒振动下放→拔桩施工→原桩位回填。
3.2 施工控制重点
（1）改装液压振动拔桩机
根据省委综合楼桩基尺寸及桩基范围内地质对Cat340挖机进行专业改装成液压振动拔桩机，增加17 m机械臂，配备350液压振动锤。
（2）钢套筒加工
采用φ800 mm、10 mm厚的螺纹钢筒，40 mm厚钢板，φ100 mm的钢棒，加工为长度为11m的钢套筒。钢套筒四周预留200 mm×200 mm的出土孔洞，下放时土体可以从孔洞挤出，从而加快下放速度；在钢套筒下部0.5～1 m处安装钢板，钢板与钢套筒采用钢棒作为旋转轴进行连接，加工成具有开合能力的旋转钢板。
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（a）旋转钢板、钢棒（b）旋转轴（c）出土孔
图5.2.2钢套筒加工
（3）钢套筒振动下放
液压振动拔桩机与桩基同心打设钢套筒，利用液压振动拔桩机的高频振动，以高加速度振动钢套筒，将机械产生的垂直振动传给钢套筒，从而使钢套筒周围的土体结构因振动发生变化，强度降低。钢套筒内外侧土体液化，减少钢套筒与土体的摩擦阻力，然后依靠挖机下压力、振动锤与钢套筒的自重将钢套筒沉入土中。如图5.2.3-1；
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图5.2.3-1 钢套筒振动下放示意图
钢套筒振动下放到位，旋转钢板振动放平：旋转钢板到达设计桩底以下位置后，利用液压振动锤振动效果和旋转钢板自重，将旋转钢板振动放平，如图5.2.3-2。
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图5.2.3-2 旋转钢板振动放平示意图
（4）拔桩施工
旋转钢板振动放平后，先进行试拔，确保旋转钢板托住桩基底，再慢慢利用拔桩机的上拔力，边振动边向上拔钢套筒，使桩基和钢套筒整体提升，如图5.2.3-3。
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图5.2.3-3 钢套筒提升示意图
（5）钢板桩围堰
当施工区域地下水较丰富时，在破除桩基承台时需要进行局部地下水抽排，此时需要施工钢板桩围堰，钢板桩围堰打设与钢套筒下放施工类似，也是利用拔桩机的振动向下的力，将钢板桩插入一定深度，如图5.2.3-4。
（5）原桩位回填
为防止后续施工出现塌孔，拔桩后的桩孔必须进行填充加固，桩孔填充是一个要求很高的关键施工环节。采取3～5%水泥掺量的水泥土回填施工方法：
1）材料选择：回填的土方选用不得有大于5cm以上的块体，不得有建筑垃圾等掺合物，水泥采用32.5以上的普通硅酸盐水泥；
2）水泥土的搅拌：水泥掺量控制在3～5%左右，即每立方土中加入80kg水泥，强度控制在0.3～0.5mPa左右。搅拌时采用挖机翻拌，要求搅拌均匀，不得出现水泥块堆结现象，水泥土搅拌后必须在水泥初凝前使用，本工程施工要求水泥土随拌随用；
3）水泥土的回填：水泥与土搅拌后的水泥土回填采用挖机一斗一斗灌入孔内，由于水泥土填入孔内是松土，回填过程中通过土体的自然冲击力使土体密实，边回填边拔除钢套管，当填筑至上部后拔出钢套管移除拔桩机械，因上部土体冲击力较小，可用挖机或重锤击实，经过多处拔桩回填结果表明，该施工方法回填的土体密实度较好，在后继施工中未出现塌孔现象。
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（a）钢套筒下放（b）钢套筒及桩基提升
图5.2.3-4 现场拔桩施工
4质量措施
施工质量管控重点是钢套筒加工及液压振动拔桩机操作：
1）成品螺纹钢筒整体强度可以保证，但是在四周开了出土孔后，破坏了钢筒整体性，有时需要在出土孔四周补焊钢板以增强整体强度，在补焊钢板时，需要对钢板四周进行堆积焊，且焊缝表面要光滑；
2）旋转钢板外接的钢棒旋转轴与旋转钢板的焊接应牢固、可靠，并采用双面堆积焊，不能出现假焊、虚焊和焊点松脱裂纹；
3）焊接完成后，需要对钢套筒表面进行打磨，保证表面光滑，减少钢套筒下放时的阻力；
4）在下放钢套筒时，液压振动拔桩机所占地面要平稳，钢套筒要与桩基同心，避免钢套筒倾斜与桩基产生摩擦；
5）钢套筒下放至桩底以下0.5 ～1 m，保证旋转钢板稳稳托住桩底，避免断桩或无法拔出的情况出现；
6）钢套筒携带桩基提升时，在上拔的同时也要进行液压振动，减少周边土体对钢套筒的摩擦力；
7）桩基拔除后须对每根桩长度进行测量，确保桩基完全拔除，在孔中无残留。
5结语
（1）昆明市轨道交通1号线西北延工程弥勒寺站～金碧广场站区间上方省委1号院综合办公楼复打灌注桩基础桩采用液压振动拔桩机配合钢套筒拔桩施工，1 d可以拔除20根桩，且没有出现断桩现象，施工总工期共节约4 d；保证了省委1号院的要求和工期目标；
（2）旋转钢板顺利下放拖住桩基底部是拔桩的关键工序，务必保证旋转钢板的焊接质量，且钢套筒下放至桩底以下0.5 ～1 m，保证旋转钢板稳稳托住桩底后，先进行试拔，上拔过程中也要进行液压振动，减少周边土体对钢套筒的摩擦力；
（3）采用液压振动拔桩机施工占用场地小，对周边重要场所的影响小，拔桩施工成本低，可广泛推广于施工场地狭小、建构筑密集或邻近如省委建筑群等重要场所拔桩施工中。
参考文献：
[1]李小刚，李永乾，郝庆.全回转套管钻机在小型方桩拔除施工中的应用[J].江西建材，2021（04）：149-150+152.
[2]赵笑鹏，王茂东，张世宏.全回转工艺在管幕暗挖法清障施工中的应用[J].施工技术，2018，47（S4）：1227-1229.
[3]张中杰，汤翔，王福林，朱士传.FCEC全回转拔桩技术在越江隧道地下清障中的应用[J].地震工程学报，2015，37（S2）：197-200.
[4]石平.全回转套管钻机在盾构隧道桩基清障中的应用[J].城市道桥与防洪，2015（06）：130-132+15.
[5]高贤胜.FCEC全回转桩基清障施工技术[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2012（04）：177-178.
[6]李振勇.侵入隧道桩基提升清障施工技术[J].工程建设，2017，49（06）：66-69.