一、拔樁原理分析

　　拔樁是把深埋于地下的樁(包括預制方樁、預制PHC管樁、鉆孔灌注樁等)從土壤中拿出的過程。在拿出過程中，需要克服的是樁的自重及樁與土體間的摩擦阻力。

　　從力學角度來看，在拿出過程中，拿出所需的力應大于樁自重、樁與土體間摩擦力之和(即樁自重+樁與土體間摩擦力)。

　　樁與土體間存在摩擦力，預制方樁由于與土體接觸面比較光滑，摩擦力相對較小，但鉆孔灌注樁之類的摩擦阻力就大了，再加上樁的自重，采用機械設備直接從土壤中硬拔出來是很困難的(甚至是不可能的)，那么，就需要采取技術措施進行拔除。

　　無論采用何種技術措施，從力學角度來看，無非是減小所需的拔出力，也就是減小樁自重及樁與土體間摩擦力之和。從目前技術角度來看，采取的技術措施主要有：

　　(1)隔斷樁與土體，減小摩擦阻力;

　　(2)隔斷樁與土體，將樁分成數段，既減小摩擦阻力，又減少每次拔出樁段的自重。

　　二、工程概況

　　豐北橋位于連接蕭山主城區和規劃的錢江世紀城核心區的主干道市心北路上，南北跨五堡河，全長29.8米，總寬58米，分東西兩幅。由于杭州地鐵2號線建設，豐北橋老橋西半幅樁基侵入地鐵盾構隧道限界，根據工程需要進行拔除，共需拔除樁基24根。老樁基采用鉆孔灌注樁，分Φ800、Φ1200兩種規格，樁長約24米。

　　由于該處地質條件較差，地表以下15米左右均為粉砂，粉砂下面為20米左右的淤泥質粘土，鉆孔樁主要所在土層為粉砂，對鉆孔灌注樁施工來說極易出現擴徑(從后來拔出的樁證實，原老樁擴徑嚴重)。

　　三、拔樁施工

　　3.1套管拔樁

　　根據工程實際情況，首先考慮的是拔除Φ800鉆孔灌注樁。

　　經研究討論，對Φ800鉆孔灌注樁采用套管拔樁。套管拔樁就是：采用鋼套管將樁與土體隔離，采用吊機將套管及套管中的樁一起拔出。

　　3.1.1套管拔樁原理分析

　　采用套管拔樁，其原理就是：采取措施，隔斷灌注樁與周邊土體，減小側摩阻力，將套管及套管中的樁一起拔出。

　　采用鋼套管，將灌注樁與土體隔離，這樣，灌注樁與土體間的摩擦力沒有了，取代的是鋼套管外壁與土體間的摩擦力，摩擦阻力大大減小了(鋼套管外壁與土體間的摩擦力遠小于灌注樁與土體間的摩擦力)，拔出所需的起重力克服的是樁自重、鋼套管自重及鋼套管外壁與土體間摩擦力之和(即樁自重+鋼套管自重+鋼套管外壁與土體間摩擦力)。

　　3.1.2套管拔樁施工

　　3.1.2.1主要施工設備

　　考慮到老樁可能存在較嚴重的擴徑或垂直度偏差，本工程采用Φ1500直徑的鋼套管，主要設備包括：

　　(1)150T履帶吊，用于吊放鋼套管、振動沉管設備，并整體拔出鋼套管及樁;

　　(2)Φ1500鋼套管，用于隔離樁與土體;

　　(3)振動沉管設備，用于將鋼套管振動壓入土壤中;

　　(4)輔助下沉設備，用于鋼套管下沉時噴水和氣沖洗切割樁周土體。

　　3. 1.2.2施工工藝

　　(1)挖出老樁樁頭并暴露，找出樁的中心;

　　(2)用吊機將鋼套管套在老樁樁頭上，注意鋼套管中心應與老樁中心對中(這樣避免由于中心偏位、老樁輕微擴徑，即出現鋼套管就遇擴徑混凝土無法下沉的現象);

　　(3)用振動沉管設備將鋼套管振動壓入土壤中(考慮到下沉時的阻力，采用高壓射水輔助下沉，水管和高壓氣管直接焊在鋼套管壁上)，沉管要控制下沉速度，隨時糾正垂直度;

　　(4)吊機上提鋼套管，利用預留在鋼套管內壁的鋼楔箍緊樁體，整體將鋼套管及老樁拔出。

　　3. 1.2.3拔樁效果分析

　　從最后拔樁結果來看，基本將Φ800鉆孔灌注樁拔除(除2根擴徑嚴重的樁外)，效果基本滿足要求，但也發現一些問題：

　　(1)樁若擴徑嚴重，鋼套管在下沉過程中遇阻，無法下沉到位，樁也無法拔出(有2根Φ800灌注樁擴徑嚴重，鋼套管無法下沉到位，只能采用其他方法拔除);

　　(2)鋼套管振動下沉振動及噪音過大，不適宜在市中心(或周圍有建筑，特別是民居)施工;

　　(3)鋼套管在振動下沉中，由于振動，會將附近松散的土壤振動密實，給后續拔樁帶來困難。

　　3.2全回旋切削鉆機拔樁

　　鑒于Φ800灌注樁套管拔除情況，決定Φ1200灌注樁拔除改用全回旋切削鉆機，簡稱CD機。

　　3.2.1CD機拔樁原理分析

　　CD機拔樁是將下帶切削刀頭的鋼套管利用機械動力360°回轉切削壓入土體，夾緊樁體后利用機械動力再將樁體扭斷，清理掉鋼套管內樁體后重復進行，一段段拔除，直至全部拔完。

　　采用鋼套管，同樣將灌注樁與土體隔離，減小了摩擦阻力。

　　將樁體扭斷，減少了每次拔出樁段的自重。(結構設計時不會考慮樁的抗扭，樁的抗扭強度較低)

　　由于既減小了土體的摩擦阻力，又降低了樁段的自重，拔出所需的起拔力就大大降低了。

　　3.2.2CD機拔樁施工

　　3.2.2.1主要施工設備

　　CD拔樁機為整體配套設備，整套設備包括全回轉驅動裝置、帶切削刀頭的鋼套管、液壓沖抓斗。

　　3.2.2.2施工工藝

　　CD機拔樁主要施工工藝如下：

　　(1)挖出老樁并暴露;

　　(2)將CD機置于樁上，CD機套管套住樁;

　　(3)利用動力將帶切削刀頭的套管回旋切削壓入土中;

　　(4)套管夾緊=老樁體，扭斷樁體;

　　(5)套管回上，清除套管內樁體;

　　(6)重復進行，分段拔除，直至全部清除干凈。

　　3.2.2.3拔樁效果分析

　　從最后拔樁結果來看，所剩Φ1200灌注樁及剩余2根擴徑嚴重的Φ800灌注樁，均順利拔除，且對周邊土體擾動小，基本滿足要求。但就拔樁質量來看，尚有些問題值得探討。

　　首先，由CD機套管是利用刀頭切削入土體的，除能切削土體外，對一般混凝土亦能切削截斷，這樣就存在樁體混凝土是否被清理干凈的問題：

　　若樁體擴徑較嚴重，套管切削范圍內的樁體鋼筋、混凝土能清除干凈，套管外的混凝土將被切削后留在土壤中，或許會給后面施工帶來麻煩(本工程考慮可能有擴徑的部分混凝土殘留在土壤中，給后續的盾構施工帶來麻煩，又采取了擴大半徑、重錘錘擊破碎樁體，保證盾構施工范圍內無完整混凝土塊)

　　其次，從拔樁施工效率來看，CD機拔樁效率很低，一般二、三天僅能完成一根樁。

　　四、對拔樁的進一步探討

　　本工程所拔樁均為鉆孔灌注樁，但其他工程或許會碰到其他類型的樁，如預制鋼筋混凝土方樁、預制PHC管樁、或更大直徑的灌注樁。從拔樁的原理來分析，本人認為應該是一致的，即采取一定的技術措施來減小樁自重及樁與土體間摩擦阻力之和，以減小所需的起拔力。

　　拔預制鋼筋混凝土方樁、預制PHC管樁，由于預制混凝土表面較為光滑，相應樁與土體間摩擦阻力會小一些，拔樁將相對較易。

　　拔更大直徑的灌注樁，樁的自重及樁與土體間摩擦阻力將更大，或許會有更新的技術，但原理應該一致，即減小樁自重及樁與土體間摩擦阻力之和。

　　4.1對套管拔樁工藝的再思考

　　本工程Φ800灌注樁采用套管拔除，拔除基本還是比較順利的(不考慮2根擴徑嚴重的樁)，但振動沉管振動及噪音較大，不適宜市區施工(本工程地處郊區，周圍空曠，為農田)，沉管工藝還有待改進。

　　4.2對CD機拔樁的再思考

　　CD機拔樁，從技術上看能處理各種類型的樁，由于能切削混凝土體，對擴徑嚴重的樁亦能處理，但施工效率太慢，最好能形成套管連續下沉截斷樁體，并能將截斷后樁體分段吊出來。

　　五、結束語

　　工程實踐的需要是推動技術發展的動力。相信隨著大規模城市改造及拆除工程的需要，新的技術、新的設備將不斷呈現，樁基的拔除施工將變得更加高效、快速。

　　參考文獻：

　　1、國家行業建筑標準，JGJ94-2008建筑樁基技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2009.

　　2、《建筑工程施工質量驗收統一標準》GB50300-2001.

　　3、建筑施工手冊編寫組建筑施工手冊(第四版)[M].北京：中國建筑工業出版社，2003.