城市中心區域地下障礙物清除工藝研究

李 穎

上海市機械施工集團有限公司 上海 200072

1 工程概況

上海市黃浦區小東門街道616、735街坊地塊項目總建筑面積約1 137 000 m2，地上建筑面積約702 000 m2，地下建筑面積約435 000 m2，基坑總面積為141 000 m2，其中北塊基坑總面積為74 089 m2（圖1）。

圖1 平面布置

2 障礙物分布情況

根據現場實際情況，已統計地下障礙物共計35處：根據人防辦提供的圖紙，共計描繪人防23處，用紅色塊表示。同時根據現場物探結果，在圖紙上描繪新增地下障礙物12處，用藍色塊表示（圖2）。

現場發現舊廠房地下室墻板處于施工地下連續墻范圍內，影響地下連續墻及槽壁加固施工。墻厚約240 mm，深約3 m，長約48 m。該墻板平行于地下連續墻方向，處于地下連續墻中心位置。墻板內側存在地下室底板，板厚未知，尚未探明底板下是否存在工程樁。根據業主提供的勘探報告，發現F1區東南角處可能存在人防設施（圖3）。

圖2 障礙物分布

圖3 地下室板墻現場

3 淺層障礙物清除

1）施工現場設置臨時塑料圍擋，占用部分人行道，盡量減少對于圍墻外道路通行的影響。

2）擬清障區域與現有圍墻距離較近，且與中山南路市政道路最小距離僅2 m。由于現場前期開挖樣溝發現F1區東側施工地下連續墻段上部是厚約3 m左右的雜填土，在清障施工時如果大面積開挖將造成塌方，此次清障區域距離中山南路極近，將會對中山南路造成嚴重破壞。故在清除舊地下室板墻時采取分段開挖，以減少塌方對中山南路的影響，在距離圍擋不足2 m區域采取2 m一段分段式開挖，大于2 m區域為3～5 m一段。清除障礙物后及時回填并壓實，然后施工下一段，禁止大面積開挖（圖4）。

圖4 板墻清障施工示意

4 拔除樁基處理方案

施工區域上部原為7層混凝土結構老房屋，基礎中可能存在著樁基，根據施工經驗，老基礎樁基類型主要為木樁、預制方樁，可采用如下方法進行老樁基的清除工作。

4.1 木樁處理方案

木樁基本為圓木樁，要求底板清除完畢后進行拔除。木樁拔除時先用千斤頂將木樁頂拔松動，再采用100 t履帶吊（結合現有吊車）進行拔除。

拔除前的準備工作：拔樁由南向北進行，將樁基南側的場地進行平整壓實，使拔樁機械能可靠行駛。木樁的鋼混凝土承臺必須拆除清理干凈，挖出樁頭部位的土方并露出500 mm木樁樁頭。

拔除方法：采用樁頭鋼制夾具4只，長度為400 mm，扁鋼厚度為25 mm，每套夾具錨固在木樁樁頭250 mm處，采用鋼絲繩卸甲扣牢在夾具下，然后進行起吊拔出。

4.2 預制方樁（板樁）處理方案

預制方樁拔除時，考慮到早期的預制方樁多節樁的連接節點為硫磺膠黏結，再加上采用打樁機強制打擊定位，在打擊的情況下黏結節點可能已受損，若采用拔樁機械直接拔除，可能導致下面的節樁斷離，此現象一旦發生將加大施工難度且增加施工費用，因此建議采用全回旋鋼套管清障鉆機方案進行方樁的拔除[1-2]。

4.2.1 全回旋鋼套管清障鉆機方案一

將鋼套管樁對照原工程樁位置，采用振動錘振壓，使套管樁振壓到樁尖位置，然后采用大噸位的起重機連同鋼套管樁中的預制節樁一同拔出基坑。當鋼管樁打擊到預制樁樁尖的位置時，套管樁頂部樁底的泥土受擠壓后填滿預制樁與鋼管套管樁的空隙，產生環箍效應，從而保證在拔出鋼管樁時預制方樁不脫樁，跟隨鋼管樁一同拔出。

4.2.2 全回旋鋼套管清障鉆機方案二

該方案在多節樁相接且在壓樁時沒有焊接連接或拔樁時出現脫節時使用。該方案在方案一的基礎上，在鋼套管的下部增加2只板式鋼卡，套管樁振動壓入至預制方樁底后，管內的2根牽制鋼卡的鋼絲繩由機械制動向上牽拉，鋼卡從鋼管臂的暗盒中向管內且向上移動，使倒拔鋼卡卡住方樁的樁尖，保證預制方樁隨套管樁一同拔出地基（圖5）。

圖5 預制樁清障施工示意

為防止多節樁在拔樁時脫節，影響拔樁質量，在鋼套管樁的樁底部位設計一個制動倒拔鋼卡裝置，管內的預制樁在拔樁時受倒拔鋼卡的擠托隨同套管樁一同拔出。

考慮鋼套管樁振動壓樁的正摩擦阻力，影響振動壓樁速度，倒拔鋼卡設置不宜過多；且鋼套管樁與預制樁的最大間隔為管臂與預制樁的4個面，其中一個面需設1個φ15 mm的鋼透氣管來減小拔樁時鋼套管樁對樁底的空氣吸力；鋼套管上設計2只倒拔鋼卡。

鋼套管樁在達到預定深度時，倒拔鋼卡才能發揮其作用。在鋼套管樁的外臂設置2個暗盒，打樁時用鋼銷鎖定鋼卡在暗盒中，拔樁時拔出鋼銷，由機械牽拉使鋼卡從暗盒中向上移動卡住預制樁，然后拔出鋼套管樁。

4.2.3 預制方樁從鋼套管圓管樁中退樁的工藝流程

退樁采用50 t的履帶吊機使預制樁從鋼管套管樁中退出。首先對鋼管套管樁進行固定。因鋼管套管樁頂部有鋼鉚固板裝置，故只能從套管樁的底部退樁。退樁前先卸下鋼卡，然后采用高壓沖洗水槍，沖出套管樁中的擠壓泥土，再在預制樁的樁尖焊接鋼絲繩的錨扣，使用履帶吊從鋼管套管樁的端部拉出預制樁。

4.2.4 拔除后樁孔的人工灌砂處理

該地基土的物理性質較差，地下水位高，為防止塌方，在鋼套管樁拔除后應立即對樁孔進行灌砂施工。

5 旋挖機清障

障礙物位置靠近教堂圍墻時，無法放坡開挖，且CD機清障沒有足夠距離，故采用旋挖機清除障礙物。采用此方案能節約施工工期并減少對保護建筑物的影響（圖6）。

旋挖機清障相較放坡開挖無需較大施工場地且可以清除較深的障礙物，相較CD機清障占用較少施工場地且移動方便。不足之處為在清除較深的障礙物時存在動力不足的情況。

圖6 旋挖機清障施工示意

6 結語

1）放坡式開挖清障可用于場地空曠且為淺層障礙物的情況，該方法的優點為可大面積清除障礙物，費用較低。但也存在局限性，如無法清除較深的障礙物，同時軟土地基中放坡開挖超過3 m以上時占用場地較大，容易造成塌方。

2）CD機清障一般用于較深的灌注樁障礙物及較厚的地下室底板情況下。優點為能夠清除較深障礙物，且擾動非常小；缺點為清障速度慢，占用場地，需吊車配合拔樁且移動不便捷，在障礙物密集區域有優勢，但清障成本較高[3-4]。

3）旋挖機清障可應對淺層及一般深度小于30 m的障礙物。優點為占用場地小，清障深度較深，清障成本較低；缺點是對于較深處障礙物存在清障動力不足情況，對素混凝土障礙物可進行處理，但處理較厚的鋼筋混凝土結構時容易損壞鉆頭。