ST工法、水沖法、簡易法拔樁工藝綜述

徐建衛(wèi)

中鐵二十二局集團軌道工程有限公司 北京 100043

隨著近十年地下空間建設工程的飛速發(fā)展，越來越多的新建地下工程遇到原有建構筑物樁基，舊樁基成為新的地下工程施工障礙物。特別是近些年地鐵施工、高層地下室圍護結構施工常遇到原有建構筑物的樁基影響，需要將舊樁基進行清除后方可進行下一階段工程的施工。本人依據(jù)近些年行業(yè)中出現(xiàn)的類似工程項目，對ST工法和水沖法、簡易法拔樁工藝作簡單的綜述。

一、何種工況下會遇到需要拔除舊樁

分析行業(yè)里遇到的拔樁項目，一般在以下幾種情況下需要將樁基拔除：

1、地鐵車站圍護結構施工時遇到原有建筑物或構筑物的樁基。

2、地鐵盾構區(qū)間盾構掘進過程中遇到建筑物或構筑物的樁基。

3、房建工程中，新建建筑物地下室圍護結構施工或新樁基礎施工中遇到已拆除原建筑物的樁基。

4、頂管頂進區(qū)間中遇到的建筑物或構筑物的樁基，比如大城市污水管網、管線管廊施工，采用頂管頂進工藝，頂進過程中遇到的樁基礎等障礙物需要拔除。

二、三種工藝的比較

根據(jù)工況、場地條件、樁基參數(shù)等綜合因素考慮，選擇不同的拔樁工藝。目前行業(yè)里拔樁工藝大致分為三類：ST工法（全回轉工法）、水沖法、簡易法。

三種工藝的區(qū)別如下：

1、設備

圖1

圖2

圖3

①ST工法選用的施工設備：全回旋鉆機(設備簡介見圖1)、吊機、鐵楔子、沖抓斗、鋼套管等。②水沖法選用的施工設備：振動錘(120/150/200/240型，見圖2)、吊機、水泵、空壓機、鋼套管等。③簡易法選用的施工設備(見圖3)：振動錘、拉森樁、專用拔樁器。

2、成本

通常情況下，ST工法成本是水沖法成本的1.5倍左右，是簡易法的2～3倍。

3、適用工況

① ST工法施工工況

a、在對振動要求較高的施工環(huán)境，比如醫(yī)院或地鐵保護區(qū)內。b、還有就是土質特殊的情況下，比如樁基進入巖層、砂層、圓礫層，振動錘無法將鋼護筒壓入到位。c、空間不夠，不能滿足直接將樁體一次性拔出的高度。d、因為特殊需求，不需要將整根樁拔除，僅拔除整體樁長的一部分，需要擰斷樁體拔除的。

② 水沖法適用工況

a、土質較軟的地區(qū)，工期要求高。b、樁徑在1.2m以上，樁長不超過30m的情況適用于水沖法，因為超1.2m的大樁徑ST工法難以將樁體擰斷，如果樁長過高一次性拔除風險太大。c、河道或者海岸堤的護堤斜樁等。

③簡易法適用工況：深度不超過24m的單節(jié)或者兩節(jié)的方樁或者管樁。

4、功效

根據(jù)以往拔樁經驗，ST工法的施工速度一般為水沖法的施工速度的一半。比如：20m左右的樁長，直徑為800mm的樁，ST工法的施工速度為1根樁/天，而水沖法可以達到2根樁/天，水沖法的定位時間遠比全回轉設備的定位時間短；簡易法的工效更快，兩節(jié)樁拔除速度一般可以達到3～4根/天。

5、回填土

①ST工法拔樁工藝確保回填土密實度一般通過土體自由落體沖擊護筒內土體來壓實回填土，但是，在將護筒旋轉拔出時仍會帶動土體松動。②水沖法回填土是通過振動錘振動護筒來振搗密實護筒內的土體，密實度好。回填土前要抽出護筒內的泥漿，但不需要全部抽出，可以留少許泥漿在護筒中，這樣易將回填土振搗密實。③簡易法拔樁回填土體量就很少，因為樁體拔出后，孔內沒有套管護壁，等往孔洞內回填土體時，孔內已經部分縮徑或者塌孔填滿。ST工法和水沖法均是采用鋼護筒隔離樁基與樁周土體，減小樁與四周土體的摩阻力，從而將樁體拔除；但最大的區(qū)別是ST工法是將鋼護筒360度旋轉切削土體壓入到土體中，而水沖法是通過振動錘振動沖擊力并結合高壓水氣將樁周土體沖洗成泥漿后將鋼護筒壓入到土體中。

三、三種工藝的施工步驟

1、ST工法步驟：①場地布置及機械設備就位；②用全回轉鉆機旋轉切削下壓鋼套管；③下鐵楔子并擰斷樁體，如果樁長在15m以內可以直接將鋼套管壓入到樁底位置然后直接將樁體拔出；④用沖抓斗抓取樁體或者用專用錨具錨住樁的鋼筋直接拔出；⑤循環(huán)②、③、④步驟，直至將樁體全部清理完畢；⑥回填土。

2、水沖法步驟：①場地布置及機械設備就位；②用振動錘結合高壓水氣振動壓入鋼套管至樁底標高以下1m；③直接將樁體拔出；④回填土。

3、簡易法步驟：①場地布置及機械設備就位；②用振動錘將拉森樁（底部焊有專用拔樁器）壓入鋼套管至樁底標高以下1m以內；③直接將樁體和拉森樁拔出；④回填土。

四、拔樁中容易遇到的難題

1、樁徑擴徑。解決的方案是選擇適當直徑的鋼套管，鋼套管的直徑要比舊的樁基礎大50cm左右，可以避免通常的樁徑外擴后鋼套管下不去的難題，遇到極個別擴徑現(xiàn)象嚴重的情況，只能選擇ST工法，直接切削擴徑混凝土。

2、樁體傾斜。對于ST工法解決的方案是采用適當直徑的鋼套管，或者ST工法移位切樁清除；對于水沖法來說，如果傾斜角度不大的情況下，可以順著樁體傾斜的角度壓入鋼套管。但是，對于河道護堤或者海岸護堤的斜樁，最實用的拔除方法就是用水沖法來拔除，但需要設計針對樁體傾斜角度的導向裝置。

3、出現(xiàn)斷樁。出現(xiàn)斷樁情況對于ST工法沒有困難，因為ST工法本身就是利用鋼套筒的旋轉將樁體擰斷，分節(jié)將樁體拔除；對于水沖法，必須采用專用設備，將樁體夾住帶著鋼套管一起拔出。

4、出現(xiàn)悶管。這是ST工法常見的難題，通常是由于舊樁的樁徑外擴嚴重，導致外擴后的樁徑大于所選用的鋼套筒的直徑，即樁體全部充滿整個鋼套筒，使得鋼套筒被鋼筋混凝土卡死無法旋轉，這時首先要用重錘將鋼筋混凝土砸碎，再把鋼套筒回填滿土體后拔起。對于后續(xù)的解決方案，一是采用在鋼套筒刀頭位置加焊內壁刀，一般是在底節(jié)刀頭向上量取30cm位置按照90度角焊接4把，加大刀頭切削混凝土的寬度，給予除刀頭位置的鋼套筒更大的自由旋鉆空間，然后原位置下放鋼套筒鉆進；二是可以采用將全回旋鉆機移位的方式，分次拔除外擴的樁基。

5、含承壓水土層。在含承壓水土層，樁體拔除后套管內會出現(xiàn)涌砂涌水，這給拔樁工程帶來非常大的難度，周邊環(huán)境影響也很大。遇到類似工況，首先要判斷承壓水的水頭高度，如果承壓水的水頭高度在地面以下，則水沖法和ST工法可以按正常工序進行；如果承壓水的水頭高度高于地面，根據(jù)實際情況，水沖法和ST工法都可以采取加長外露地面的鋼套筒的長度，來避免地下水徑直流向地表，造成地表的大面積沉降，對于采用ST工法而言，還可以直接將鋼套筒壓入到隔水層隔斷承壓水，這樣就從根本上解決了承壓水的突涌問題。實際上，對于含有承壓水的地層，在對地質條件敏感的城市環(huán)境情況下，為了杜絕涌水涌砂帶來的地面沉降而造成的社會負面影響，建議直接采取ST工法，這樣對于地下承壓水所帶來的施工困擾，可以游刃有余的采取增加外露鋼套筒長度和隔斷承壓水的兩種方案。

五、案例

1、ST工法施工案例

杭州機場軌道快線東寧路橋與趙家港橋拆復建工程，因盾構下穿東寧路橋與趙家港橋碰到舊樁基礎，故需要拔除盾構穿越范圍內舊樁，在隧道外施工新的橋樁基礎。在樁基的拔除過程中，趙家港橋的舊樁基設計樁徑為φ1000mm，現(xiàn)場采取φ2000mm的鋼套筒鉆進，在鋼套筒鉆進到粉砂與淤泥質黏土層交界處時，遇見舊樁樁徑外擴，外擴直徑1500mm左右，直接導致鋼套管悶管，鋼套筒無法鉆進。為了解決這個問題，現(xiàn)場首先采用具有快放功能的履帶吊配合重錘將卡死鋼套筒的鋼筋混凝土樁砸碎，釋放鋼套筒自由旋轉的空間，再將土體回填滿鋼套筒后（回填土是防止鋼套筒拔出過程中，外周土體擠壓鋼套筒內的空間而造成地面塌陷）將鋼套筒拔起；然后，采取將全回旋鉆機定位中心遠離舊樁中心800mm的方法重新鉆進，給鋼套筒一部分自由空間，這樣就解決了舊樁樁徑外擴后的直徑大于鋼套筒的直徑進而導致整個鋼套筒內全部是鋼筋混凝土卡死鋼套筒的問題。

2、水沖法施工案例

上海軌道交通9號線潘家橋樁基拔除，采用水沖法。

3、簡易法的施工案例

寧波地鐵2號線8標車站地下連續(xù)墻施工范圍拔除350mm*350mm的方樁，樁長19.5m。