原學明，凡明杰，劉紅杰

（黃河勘測規(guī)劃設計有限公司，河南 鄭州 450003）

鄭州航空港老丈八溝橋樁基工程拆除方案研究

原學明，凡明杰，劉紅杰

（黃河勘測規(guī)劃設計有限公司，河南 鄭州 450003）

對于鄭州航空港老丈八溝橋樁基工程拆除，選擇了全套筒拔樁法、沖擊破樁法和鋼護筒明挖法3種不同的方案，對各方案的工期和造價進行比較，優(yōu)選了鋼護筒明挖法，對鋼護筒結構進行了設計，對施工工序進行了合理性分析。

鄭州航空港；老丈八溝橋；拆除方案；鋼護筒明挖法；鋼護筒設計

0 引言

隨著城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展和城市人口的急劇膨脹，交通擁堵已經(jīng)成為制約各大城市發(fā)展的“毒瘤”。發(fā)展城市公共交通、緩解交通擁擠，是當前大城市迫切需要解決的問題。地鐵由于不占用城市稀缺的地面資源，并且具有方便、快捷、安全、無污染等特點，成了解決交通擁堵的首選方案。然而，在地鐵工程施工過程中，地面建筑物遺留下的樁基工程造成了重大障礙。于是，尋找安全、快速、經(jīng)濟的樁基拆除技術將顯得十分重要。

樁基一般埋設較深，較少采用明挖法。但是，對于埋深不超過20m的樁基，在一定的支護條件下，明挖施工會取得較好的經(jīng)濟效果。張冠洲等總結歸納了切割法、就地破碎法、無損拔樁法和樁基托換法等4大類、8項、共23種障礙樁處理方法[1]。孫立寶等介紹了套管鉆進拔樁法及其工程應用[2]。劉云生等介紹了高壓射流拔樁器拔樁施工工藝[3]。在實際工程中，需要綜合考慮樁徑、埋深、地質以及地下水等因素，因地制宜的選出合理的處理方案。筆者探討了河南省鄭州市南四環(huán)至南站的地鐵工程老丈八溝橋樁基的拆除方案。

1 老丈八溝橋概況

老丈八溝橋位于鄭州市航空港區(qū)北部物流商貿(mào)區(qū)，橋長44.04m，上部結構為3m×13m預應力空心板，下部結構為樁柱式墩臺。其中，橋墩樁長36m，橋臺樁長30m，樁徑1.3m。橋型布置如圖1所示。擬建的鄭州市南四環(huán)至鄭州南站地鐵線通過老丈八橋，與橋的東半幅樁基存在沖突。地鐵隧道外輪廓是半徑為3m的圓，左線和右線中心間距為15m。地鐵與樁基的平面關系如圖2所示，立面關系如圖3所示。圖2中，涂黑部分為影響盾構施工而需要拆除的樁基。

2 樁基拆除方案的選擇

2.1 可采用的拆除方案

老丈八溝橋橋位處地質以粉質黏土、粉沙土為主，地下水位偏高，樁基需處理段埋深較大。其中，橋墩樁基最大埋深12.82m，橋臺樁基最大埋深18.25m。綜合以上因素，可采用套管拔樁法、沖擊破樁法、鋼護筒明挖法3種拆除方案。

（1）套管拔樁法。采用比樁基直徑大20～40 cm的套管，通過靜壓或者振動鉆進以及高壓沖水鉆進的方式，使樁體和周圍土體分離，從而消除土體對樁基的摩擦力。然后，用起吊設備將樁基拔出。此方法方便、快捷、安全，可以減少拔樁施工對周圍建筑以及土體的影響。但是，需要專業(yè)的拔樁隊伍以及拔樁設備，工程造價較高。另外，對于1m以上的大樁徑，國內(nèi)施工案例不多。

（2）沖擊破樁法。采用沖擊鉆將樁基破壞至設計位置。此方法簡單，易操作，施工機械以及經(jīng)驗相對成熟。缺點是，施工效率低下（平均1天破樁長度不足1m），施工周期長，工程造價較高。并且，該方案對周圍建筑以及土體的影響大，施工過程中容易塌孔，施工噪音也大。

（3）鋼護筒明挖法。采用鋼護筒護壁進行明挖，隨著開挖深度加大，鋼護筒逐漸接長，最終開挖至設計位置。此方法開挖量小、施工噪音小、對周圍建筑物的影響小，價格較低。缺點是，大孔徑鋼護筒的穩(wěn)定問題和樁基在破除完成后的鋼護筒拆除問題不易解決。

圖1 老丈八溝橋縱剖圖（單位：m）Fig.1 Laozhangba bridge type layout(Unit:m)

圖2 地鐵線與樁基位置平面關系圖（單位：m）Fig.2 Plane relations of subway and pile foundation(Unit:m)

2.2 拆除方案優(yōu)選

套管拔樁法、沖擊破樁法和鋼護筒明挖的工期以及估價比較如表1所示。

由表1可以看出，套管拔樁法雖然單根樁施工周期最小，只需5 d，但是此類設備數(shù)量相對較少，只能逐樁施工，因此總工期最長。沖擊破樁法采用6臺鉆機同時施工，工期40 d，并且造價偏高。因此，從工期和造價兩方面綜合考慮，推薦采用鋼護筒明挖法進行樁基拆除施工。

3 樁基拆除方案設計

3.1 鋼護筒特殊設計

待拆除樁徑為1.3m，考慮到一定的施工空間，采用的鋼護筒直徑為3 m，壁厚為1 cm，豎向間隔1m增加一道加勁肋 （鋼護筒詳細構造如圖4所示）。經(jīng)過有限元計算，在土壓力作用下，鋼護筒變形最大為0.43mm，最大應力為29.18MPa，整體穩(wěn)定系數(shù)為5.41。滿足設計要求。

圖3 地鐵和樁基立面關系圖（單位：m）Fig.3 Vertical relations of subway and pile foundation(Unit:m)

圖4 鋼護筒及加勁肋示意圖（單位：mm）Fig.4 Steel casing and stiffener(Unit:mm)

表1 工期以及估價比選表Table 1 Comparison and selection of construction period and engineering cost

在樁基開挖完成后，需要將直徑3m的鋼護筒拔出，如果整體拔出，現(xiàn)有吊裝設備的吊裝能力達不到要求。因此，對鋼護筒進行了專門的設計，使其能夠分片拆除。即，將鋼護筒從環(huán)向分為4片，豎向以1m 為一節(jié)，每片周邊設置10 cm寬、1 cm厚的綴板。片與片之間、節(jié)與節(jié)之間均采用螺栓連接。

3.2 施工工序

由于橋位處地下水位偏高，在開挖過程中，采用深井降水法進行降水。其施工工序為：平整場地—鋼護筒定位—開挖樁基周圍土體—鋼護筒下沉—破除樁基混凝土及鋼筋—鋼護筒接長—開挖樁基周圍土體—開挖完成—分層回填并壓實—拆除底層鋼護筒—分層回填原狀土并壓實—回填完成。

4 結語

本文基于老丈八溝橋樁基拆除工程，比選了全套筒拔樁法、沖擊破樁法以及鋼護筒明挖法3種不同的拆除方案。比選結果表明，在樁基埋深較淺的情況下（樁長小于20m），明挖法具有相應的經(jīng)濟優(yōu)勢。

［1］張冠洲，陳立兵，凌亮，等.地下障礙樁處理技術體系探討［J］.江蘇建筑，2010（1）：66-67.

［2］孫立寶，王云春.套管鉆進拔樁法及其工程應用［J］.探礦工程：巖土鉆掘工程，2009（9）：59-63.

［3］劉云生，劉培勛，蘇茂榮.高壓射流拔樁器沉樁及拔樁施工技術［J］.工程建設與管理，2010（2）：55-57.

[責任編輯 楊明慶]

Research on Laozhangba Bridge Pile Foundation Project Demolition Scheme of Zhengzhou Air Harbour

YUAN Xueming,FAN Mingjie,LIU Hongjie
(Yellow River Engineering Consulting Co.,Ltd.,Zhengzhou 450003,Henan,China)

For the Laobazhangba bridge pile foundation project demolition of Zhengzhou air harbour,it chooses three different schemes,construction period and cost to compare with.It also optimizes the steel pile simple excavation method,designs the steel pile structure and analyzes the rationality of construction procedure.

Zhengzhou air harbor;Laobazhangba bridge;demolition scheme;steel pile simple excavation method;steel pile design

U433.15

A

1008-486X（2015）01-0023-04

2014-12-01

原學明（1981-），男，河南焦作人，工程師，碩士，主要從事橋梁設計與施工工作。