簡易方樁拔樁器的設計及施工應用

潘 奔（中鐵十五局集團第二工程有限公司，上海 201306）

預制混凝土方樁作為傳統的常用地基處方式，也成為了經常出現的眾多地下障礙物中的一種。且通常預制方樁施工長度達 6～24 m 左右的，采用傳統開挖費時、費力、風險高、也不經濟，5 m 以上就難度極大，而專業清障設備很難隨叫隨到，且費用高、場地要求嚴苛，實在是大材小用，徒增施工成本。因此急需一種簡單有效的預制方樁拔除方法。現結合某項目工程實例，詳細介紹一種簡易拔樁器的設計及施工應用。

1 項目背景

某項目老橋拆除重建，須在原橋臺基礎處新建 4 個跨河懸臂現澆箱梁主墩。老橋橋臺下為兩排預制鋼筋砼方樁，方樁規格為 300 mm×350 mm，樁長為 24 m，施工時為 2 根12 m 預制方樁連接而成。方樁平面上每 4 個一組，組間凈距 1.3 m，組內凈距 0.7 m，具體坐標不詳，但方樁與新建樁基位置沖突的概率很大，具體情況需在開挖、放線以后才能確定，如圖 1 所示，為其中一個主墩挖開后繪制的新、老樁平面位置沖突情況示意圖。根據施工組織計劃，右幅主墩須在左幅全橋通車以后方可實施，各墩作為工程進度控制的關鍵項目，一刻也拖延不得。因此找到一種機動靈活、行之有效的方樁拔除方案，成為該橋施工推進的一個迫切需要解決的問題。

圖1 新老橋墩樁基沖突示意圖

2 清障方案分析

經過廣泛咨詢，多次討論，查閱相關資料，參考類似工程施工經驗后，初步提出沖擊鉆成樁、全回旋套管鉆機清障、自制簡易拔樁器拔除三套方案。并對三套方案的優劣，能否達到工程要求進行了判別。

2.1 用沖擊鉆成樁

作為適應性最強的成樁方式，沖擊鉆確實對突破各種地下障礙物都有其得天獨厚的優勢。但是對于沖擊方樁卻有一個很致命的問題，因為沖錘碰到方樁后勢必會向軟弱的一方偏斜，軟土地基尤其嚴重。最后的結果肯定是沿著方樁邊形成一個孔位偏差不合格的孔，達不到清障效果，也無法保證質量。而且 24 m 深度范圍內的持續障礙，也不適合采用沖擊鉆傳統的填石糾偏措施，耗時極長、還效果差。

2.2 全回旋套管鉆機清障

作為目前市場上相對常用且有效的地下清障設備，全回旋套管鉆機配合履帶吊抓斗作業確實能有效清除方樁障礙，甚至于直接成孔。首先該設備昂貴的施工費用，對這種需要反復進出場，單次體量又小的項目來說，成本就成為了最大的缺陷；其次，該設備場地要求較高，需要修筑較好的施工平臺，很多場合不適合；最后由于該設備市場存量小，作為專業設備并不容易隨叫隨到，往往容易造成工期延誤。

2.3 自制簡易拔樁器拔除

簡易拔樁器采用工地拉森鋼板樁底部增加一個帶機關的套筒改裝而來。施工時采用打拔機將帶套筒的拉森樁套著障礙方樁打入，直至機關超過方樁底，向上振動提升鋼板樁機關自然落位，接觸方樁底部后靠方樁自重鎖死，繼續向上緩慢震動提升攜帶方樁一起拔除。通過施工驗證，該拔樁器簡單有效，且制作簡單。

3 簡易拔樁器設計

為了經濟、有效的解決方樁障礙清理問題，簡易拔樁器的設計遵循了取材方便、制作簡單、配合設備常規、操作簡單的原則。僅分為主軸、套筒、卡銷三個部件，其結構如圖2 所示。

圖2 拔樁器設計結構及卡銷工作原理圖

3.1 主 軸

主軸采用拉森鋼板樁，型號不限。長度根據方樁障礙物的深度選取，有需要時可焊接接長，但要保證接頭處焊接強度，通常需拉森樁三個面內外兩側均進行加強鋼板焊接。同時對應越深的方樁、越長的主軸，往往也需要更大的打拔設備。

本次工程實例中拔除的即為 24 m 方樁，主軸采用的 2 根12 m 拉森鋼板樁接長，接頭位置在鋼板樁三個面內外兩側均設置加強鋼板滿焊，鋼板厚度為 10 mm，長度 40 cm，保證接頭處的強度。

3.2 套 筒

在主軸的一端設置一個矩形的鋼套筒，內徑尺寸為560 mm×450 mm，高度為 800 mm，具體可根據方樁斷面尺寸調整。套筒的三個面使用 35 mm 厚鋼板焊接制成 U狀槽型，將開口處焊接到鋼板樁的兩條邊上，形成一個封閉的套筒。在套筒的兩個側面對稱開孔，開孔呈長方形，寬度為 90 mm。開孔斜向上 60° 設置，從上至下離鋼板樁正面的距離越來越近，距離可由 500 mm 變化到 250 mm，方便套入樁頭，同時滿足卡住夾緊方樁的需求。

3.3 卡銷

在開孔位置插入一根卡銷，卡銷使用 φ80 mm 的圓鋼制作，兩端各外露 10～15 cm 左右（插拔過程中起到借助外部土體作用力推動卡銷落到指定位置的作用），并焊接限位鋼板確保卡銷不會脫落。

4 簡易拔樁器應用

4.1 操作步驟與工作原理

（1）挖出障礙方樁的樁頭，并做好標記。

（2）用振動錘夾持簡易拔樁器的頂端，吊起拔樁器，移動到待拔方樁的樁頭位置，一名工人配合將套筒內的卡銷推到上部，使方樁自鋼板樁和卡銷之間套入套筒。

（3）通過振動錘緩慢將簡易拔樁器套筒端振動沉入障礙方樁樁尖以下。此時套筒通過對方樁周邊土體的切割，能一定程度上有效消除土體與方樁間的吸附作用，降低后續拔樁的阻力。

（4）振動錘開始緩慢振動提升拔樁器，在提升過程中，卡銷外露部分受泥土的阻力，會移動到套筒開孔的最低位置，此時卡銷與鋼板樁正面的距離為 250 mm，小于方樁的尺寸（300 mm×350 mm）。

（5）繼續緩慢振動提升，當操作手感受到提升阻力猛然增大是，表明卡銷成功鎖住方樁的底端。否則應用振動錘重新調整拔樁器再次嘗試，通常 3～5 次均可成功。

（6）方樁樁底成功鎖死后，繼續振動提升，此時方樁受到拔樁器的提升力作用，在振動錘形成全長高頻振動環境內，逐漸上浮，直至徹底拔出。

4.2 簡易拔樁器在工程實例中的應用效果

通過使用簡易拔樁器，某橋梁工程成功拔除 4 個主墩墩臺中影響樁基施工的 11 根 24 m 長障礙方樁。在障礙樁頭已處理暴露的情況下，基本能實現 1 d 時間制作簡易拔樁器，1～2 d 時間完成單個主墩處的障礙方樁拔除的高效施工。簡單的工具、高效的作業，順利解決了工程的一大痛點，間接推動了關鍵項目的按時完工，大大為工程節約了資金和時間成本。另外，該辦法保證了老方樁的完整性，有需要的話完全可以回收再利用，以節約資源。

4.3 應用中遇到的問題和改進措施

（1）出現過多次障礙樁阻力過大，緊靠打拔機振動錘不足以克服阻力完成拔樁的情況。實際操作中采用鋼絲繩綁住拉森樁和樁身，汽車吊輔助提升。綁結的牢固程度不易控制，鋼絲繩斷絲、變形損傷嚴重，安全風險不易控制，且存在較多不便，后續可在拉森樁考上部分焊接輔助提升吊點，方便快捷安全的作業。

（2）方樁拔出大部分以后，出現過方樁大角度傾斜的情況。首次出現后，現場即用鐵鏈將方樁頂部和拔樁器進行捆綁固定，防止方樁傾覆。為防止施工疏漏，后續在拔樁器制作的時候，應在拔樁器靠上部分再加一道較小的固定套筒，起防傾覆作用。

5 結 語

地下障礙物的處理，一直是工程的痛點：費錢、費力、費時，效果還不一定好。預制鋼筋砼方樁障礙作為其中較有代表性的一種，一直缺乏一個簡單有效處理手段。本文通過工程實例，介紹了一種簡易拔樁器的設計、制作及應有過程和原理，總結對比了在處理預制方樁障礙物時該工具對比傳統辦法的優點：簡單、靈活、高效還省錢。解決了老舊方樁這類地下障礙物拔除的問題，為同類情況提供了一個極好的解決方案，具有較強的推廣實施性。通過這一簡易拔樁器的設計思路，通過設計調整，應該可以更廣泛的推廣到其他細長樁基障礙的拔除上，如松木樁等。