▍摘 要
摘要：为研究总结拔桩清障施工对后续地下连续墙成槽施工的影响，结合绍兴高铁北站城市更新交通综合体项目的建设案例，针对在深基坑工程施工过程中，其原有地下车库和桩基严重影响该区域地下连续墙和围护桩的现状，采用全回转钻机清障、拔桩结合拉森钢板桩围护，通过桩孔回填控制和TRD工法桩槽壁加固，保障了后续地下连续墙的成槽质量，且对邻近高铁站房的扰动较小。经验证，施工方案切实可行，可为相关工程提供参考。
关键词：深基坑工程；软土地质；拔桩清障；地下连续墙成槽
▍前 言
当前，随着我国城镇化进程的不断推进与发展，城市土地资源逐渐面临短缺难题。在城镇化如火如荼发展的同时，城市规划也逐渐由“扩充增量”阶段进入“优化存量”阶段，由此出现了越来越多的城市更新项目。然而，城市更新项目的建设形式主要表现为老旧改造、改扩建以及生态修复等，其中主要的难题之一便是面临既有建（构）筑物以及周边复杂环境的综合影响，尤其是既有地下室或围护桩基结构等，对拟实施的地下结构施工造成了严重影响。
在既有地下室或桩基结构的清障方面，已有较多学者进行了分析研究，如丁剑磊依托上海某地下深埋原水管清障施工案例，采取微扰动技术、临时止水措施以及风险控制方案等举措，实现了在顺利进行地下管线清除的同时，最大限度降低了对邻近运营地铁隧道的影响。周建中等基于苏州新鸿基超高建筑工程，针对采取全套管全回转钻机进行地下清障的方案可行性问题，通过建立有限元模型进行受力模拟，并以实际处理中的受力情况开展对比，验证了模拟模型的合理性，并进一步说明应用全套管全回转钻机清障方案具备快速、彻底以及影响小等一系列优势。本文在前人相关研究的基础上，以绍兴高铁北站TOD项目基础和围护结构施工范围内地下障碍物的清理施工为例，对涉铁基坑复杂地质条件下拔桩清障对地下连续墙成槽的影响及处理措施进行了分析。
▍1 绍兴高铁北站TOD项目基坑工程概况
1.1 工程概况
近年来，TOD模式即以公共交通为导向的发展模式，在我国逐步得到重视，其在一、二线城市的发展尤为迅速，绍兴高铁北站TOD项目就是在此潮流下投入建设的一个城市更新综合体项目。绍兴高铁北站TOD综合体项目位于高铁绍兴北站站前区。场地北邻高铁站房，南靠嘉会江，东接车站东路，西贴杭绍台高速及大越路。场地呈狭长不规则形，用地东西长度约700 m，南北宽度约110 m，总用地面积约12.43万m2。项目总建筑面积49.64万m2，其中地下3层（局部4层），建筑面积21.6万m2。
根据规划设计要求，绍兴高铁北站TOD项目建设需拆除原遮阳商城、公交综合体、客运集散综合体、周边附属设施及地下车库。原地下车库基础为钻孔灌注桩，围护结构为桩加锚及双排桩支护，这些原有工程的桩基等人工基础结构会给工程的推进带来一定的困难。
1.2 深基坑工程围护设计
本工程地下部分由轨道交通1号线绍兴北站工程及绍兴市高铁北站TOD综合项目地下市政配套工程与TOD综合体项目合建，同基坑共构。基坑面积约为87 074.3 m2，支护结构形式主坑采用地下连续墙＋内支撑，局部浅坑及内坑采用钻孔灌注桩＋内支撑。TOD综合体大基坑区域实际开挖深度约14.5 m，坑中坑部分（地铁车站区域）实际开挖深度约21.0 m。本工程地下连续墙作为基坑开挖前的围护结构，1 200、1 000、800 mm厚的地下连续墙共471幅，深度36.1~48.6 m。
1.3 水文地质情况
根据地质勘察，在埋深92.0 m深度范围内，地基土主要为海湾－河流（陆）相沉积物和下伏白垩纪基岩。按其成因类型和物理力学性质，可将场地地基土划分为杂填土、黏质粉土、砂质粉土、淤泥质黏土、粉质黏土及黏土等10个工程地质层。
勘察场地地下水类型较为单一，在浅部为孔隙潜水，深部⑧号层为孔隙承压水。孔隙潜水主要受大气降水、地表水渗入补给，主要赋存于表部①号层中，勘察期间测得钻孔内地下水位在地表以下0.15~3.20 m之间，地下水位高程2.39~6.06 m；常水位高程为4.00 m。受季节性气候影响较大，水位变化幅度一般为1.0~1.5 m，水量一般较少，水质易污染，以蒸发和向低洼处以及河流排泄为主。对于深部⑧号层，孔隙承压水水量一般，其透水性较好；深部⑧号层承压处于封闭环境，地下水主要接受平层径流补给，地表至深部⑧号层分布较厚的不透水层，故潜水与承压水无水力联系；根据区域地质资料和本次勘察孔内水位观测，其水位埋深在5.00 m左右，地下水水位高程约0.40 m。
▍2 绍兴高铁北站TOD项目地下障碍物情况及清障方案
2.1 地下障碍物情况
针对现有建筑物，已收集建筑物竣工备案图纸，通过竣工图纸明确了现场既有建筑物地下结构实体位置，通过现场实测实量，复核实体位置，明确障碍物情况（图1)。
影响基坑工程施工的地下建筑物主要为地下室混凝土结构、原建筑基坑围护结构和工程桩。原地下车库基础采用钻孔灌注桩，其中抗压桩桩径600 mm，桩长41 m；承压兼抗拔桩桩径600 mm，桩长27 m；主体顶板厚180、250 mm，底板厚500、600 mm，采用井字梁布置。原地下车库围护采用桩加锚及双排桩的支护形式，采用ø700 mm@900 mm钻孔灌注桩，桩长14.9、21.3 m不等。采用ø650 mm三轴搅拌桩止水及被动区加固，桩长为12.5 m或14 m不等。
2.2 地下障碍物清除方案
2.2.1地下室凿除
1）为降低对现有高铁站房结构的影响、减少施工噪声和振动，邻近站房部位地下室拆除采取静力切割，其余部位采取常规破除。考虑到地下室钢筋混凝土底板对地下连续墙、工程桩及止水帷幕施工的影响，采取了地下室顶板、柱、墙及底板一次性全部拆除，拆除完成后回填至原地面标高的方案。
2）对于邻近高铁站房范围的地下室，首先进行站房及周边地层的监控量测布置。做好地下室侧墙与底板的斜撑体系，然后凿除地下室顶板，在地下室底板上施作工程桩，注意斜撑体系施作时避开工程桩桩位。基坑围护结构（围护墙、桩和第1道内支撑）施工完成后，基坑开挖过程中将基坑范围内的剩余地下室结构凿除。
2.2.2拔桩清障
既有地下室桩基与地下连续墙及围护桩冲突时需进行拔除，但是实际施工过程中，存在实际桩位与原结构图纸不一致的情况。既有旧桩与基坑围护桩及地下连续墙未直接冲突但距离较近时，按如下原则进行了处理：与围护桩距离较近时，现场实际施工时适当微调围护桩桩位以避开既有旧桩；与地下连续墙距离较近时，如既有旧桩与地下连续墙的净距小于1倍桩径，则将该既有旧桩也进行拔除。
由于基坑施工区域周围环境较复杂，距在营铁路线最近48 m，距高铁站房雨篷最近50 cm，附近有各种市政管网以及周边建筑地下结构等。拔桩清障过程中，需要减少对周围土体振动和压力，保证管线的安全、防止周边建筑物开裂倾斜，同时需控制土体压力平衡、阻断承压水上升，防止流砂、突涌和土体坍塌情况的发生。
根据前述条件结合地下障碍物类型，采用以下清障具体方式：拉森钢板桩围护配合全回转钻机拔除既有地下室工程桩、围护桩，清除原地下室侧墙。
▍3 拔桩清障对地下连续墙成槽影响及处理措施
3.1 拔桩清障对地下连续墙成槽的影响
在地下室凿除和清障拔桩过程中，原土体受到扰动，土体压力大小及分布发生变化。拔除旧桩后，旧灌注桩孔径内采用回填水泥土压实方法，无法完全压实。由于旧灌注桩桩长较长，拔桩桩径较小，回填水泥时每层回填厚度大、压实难度大，造成桩孔部分区域存在一定空隙，无法进行进一步密实。地下连续墙开挖成槽距离旧桩孔回填区域较近，由于旧桩回填区域部分存在空隙现象、部分土层间孔隙较大且多为欠固结土，地下连续墙灌注混凝土时容易产生类似串孔现象，造成混凝土浇筑量远大于理论设计方量。部分拔除旧桩穿透承压水层，可能发生承压水上涌，造成地层水土大量流失。在后续的地下连续墙开挖成槽过程中，发生水土流失的地层易发生槽壁坍塌，降低成槽质量，造成混凝土浪费。此外，地下连续墙成墙尺寸及形状差，后续基坑开挖过程需要花费大量机械和工期进行处理。因此拔桩清障过程中，必须采取相应的处理措施。
3.2 处理措施
1）选取合适的清障拔桩机械。本工程选取的全回转清障施工工法在钢套管内进行清障拔桩，对地下原状土破坏小，对地下土体产生的扰动也较小。由于钢套管对孔壁的支撑，在钢套管周边的土体应力尚未释放时，就已经将障碍物清除并及时回填，对周边的构筑物影响可以降到很低。全回转套管钻机进行地下障碍物的清除，套管旋转压入、360°旋转钻进切削土体，清障安全性能好，套管对四周土体及邻近建筑物影响和扰动较小，可以有效保证清除桩体的质量。
2）拉森钢板桩围护。拉森钢板桩施工关系到施工止水和安全，是地下室清障施工最关键的工序之一。清障施工过程中，凿除原地下室结构导致周围土体失去承压，易造成土体坍塌，影响高铁站房和线路安全。本工程采用了SKSP-Ⅳ拉森钢板桩，桩长15 m，采用液压振动打桩机挖土机施打。
3) 地下室凿除土方回填控制。待土方回填范围周边的封堵墙强度达到100%后，方可进行地下室土方回填。考虑地下连续墙施工阶段需设置重载道路，为减少坍孔，采用水泥拌和土进行回填，分层碾压至地面标高。
4）桩孔回填施工质量控制。桩孔填充是拔桩过程中重要的一个施工环节。桩孔填充质量的好坏将严重影响到周边土体后期的沉降情况和后期的地下连续墙施工。桩体全部清除后，一边拔除钢套管一边回填水泥土，水泥掺量为7%，当钢套管全部拔除后，水泥土也同时回填到地面。回填土方不得有大于5 cm的块体，每回填2~3 m采用冲锤进行夯实，同时根据钢套管分节位置旋转拔出回填部分钢套管，钢套管拔出过程中，套管钻头不得超出回填土面。回填、夯实及钢套管拔除交叉配合进行，直至回填到现有地面。钢套管拔除时要缓慢顶拔，始终保持钢套管底部低于回填面≥2 m，避免影响周边土体稳定。回填材料不密实、强度太低，会因后期地下连续墙成槽过程中的扰动引起土体塌陷。而回填强度太高将影响成槽抓斗正常开挖。
5）槽壁加固。为确保地下连续墙成槽质量，同时降低开挖成槽对高铁站房基础的影响，本工程高铁站房处地下连续墙采用TRD工法桩外侧3道、内侧1道进行槽壁加固，其他区域地下连续墙采用三轴搅拌桩ø650 mm@450 mm进行槽壁加固兼作止水帷幕，桩长26.7 m，水泥掺量不低于20%。
▍4 结 语
绍兴高铁北站TOD项目在旧障碍物清除施工中，采用全回转钻机清障拔桩技术，局部配合拉森钢板桩围护，通过桩孔、地下室回填施工控制、TRD槽壁加固的合理安排，有效降低了拔桩清障对原状土层的影响，保障了后续地下连续墙施工的成槽质量，减少了混凝土浪费，并且施工进度满足项目建设推进需求，节约了工程工期。表明本工程采取的清障拔桩施工方案可行，可以为类似工程提供借鉴。
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拔除各类灌注桩、预制桩施工是利用全回转全套管钻机的夹紧系统．夹紧各种直径的带特种刀头特制钢套管．再通过专门配备的液压动力站提供液压动力，驱动全回转钻机上的液压马达和升隆油缸，将钢套管旋转切入各类灌注桩、预制桩桩底(可以将桩体整体切入或者部分 切入)。然后辅以专用带自由落钩的眉带吊、冲抓斗、楔形锤、高压水等设施将套管內灌注桩、预制桩整体拔出或分段拔除。
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