CN111335315A - 破除地下障碍桩的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种破除地下障碍桩的方法，所述方法包括如下步骤：挖设基坑，在所述障碍桩上端的周围挖设所述基坑；凿除桩头，将所述障碍桩的桩头凿除；破除桩芯，破除所述障碍桩的桩芯，保留所述障碍桩的桩侧壁；破除桩侧壁，破除所述桩侧壁；桩回填，对所述桩芯进行填充；回填基坑，对所述基坑进行填充。该方法适用于隧道障碍桩、其他桩基工程、市政工程等。该方法具备现有人工挖孔桩破除技术的优点，解决现有人工挖孔破除方案新增支护结构的缺陷，减小破除工程量；优化了现有技术的施工工序，避免横通道破马头门施工，降低了施工风险；在应用于破除隧道障碍桩时，盾构施工前破除障碍桩不影响盾构掘进，且对施工场地要求较小。

Description

破除地下障碍桩的方法

技术领域

本发明涉及桩基工程、市政工程等，特别涉及一种破除地下障碍桩的方法。

背景技术

近年来随着城市地铁线路和市政管网的不断完善，地下工程项目的施工环境变得日益复杂。当盾构隧道与地上高架桥等建筑物交叉时，不可避免要受到建构筑物的桩基础影响。这时，除了需要对既有建构筑物加固外，必然要处理地铁施工范围内的桩基础。其他桩基工程、市政工程等障碍桩破除也存在同样的问题。

目前国内常用破桩方式有4种：1)利用盾构机刀盘切除障碍桩。适用于盾构隧道与障碍桩冲突，优点是无需地面施工场地，缺点是对于桩径大于1m钢筋直径大于28的障碍桩，盾构切削刀盘磨损严重，存在影响掘进风险；2)盾构停机，掘进仓内人工凿除。适用于盾构隧道与障碍桩冲突，盾构机切削困难，优点不会造成刀盘磨损，缺点掘进仓内工作环境恶劣存在人员安全隐患、停机作业风险较大；3)地面机械拔桩。适用于新建桩基工程与障碍桩冲突，优点地面机械施工，安全性高，缺点场地要求高，城市环境复杂应用较少。4)采用竖井横通道或人工挖孔桩破除。适用于范围较广，如公开号CN105672348A的发明公开了一种深水区砂卵石地层截除桥梁桩基的施工方法，在托换承台下方开挖破桩通道，采用人工挖孔方法最终将桩截除。该方法的优点是可以在盾构隧道掘进前破除障碍桩，且对障碍桩的桩径和钢筋直径没有限制要求，施工场地要求小。但这种方法也有明显的缺陷，需要新增横通道和桩径大于原桩的人工挖孔桩，横通道或人工挖孔桩在完成破桩后均需要破除，往往增加破除工程量及工程难度，且施工横通道破除障碍桩时有一定的施工风险。故该破桩方式的经济性和安全性均有待提高。

鉴于现有技术的破桩方式存在上述缺点，急需一种工程造价低、施工风险小的破除地下障碍桩的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种破除地下障碍桩的方法，该方法具有工程造价低、施工风险小等优点。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种破除地下障碍桩的方法，所述方法包括如下步骤：

挖设基坑，在所述障碍桩上端的周围挖设所述基坑；

凿除桩头，将所述障碍桩的桩头凿除；

破除桩芯，破除所述障碍桩的桩芯，保留所述障碍桩的桩侧壁；

破除桩侧壁，破除所述桩侧壁；

桩回填，对所述桩芯进行填充；

回填基坑，对所述基坑进行填充。

进一步地，在所述破除桩芯步骤中，利用既有的所述桩侧壁为支护结构，自上而下破除所述桩芯；优选地，采用施工界面小的机械破除所述桩芯；优选地，所述施工界面小的机械为风镐或者水钻。

进一步地，在所述破除桩侧壁步骤中，分段破除所述桩侧壁；优选地，在分段破除所述桩侧壁的过程中同时壁后注浆；优选地，桩侧壁的分段长度L小于等于1m；进一步优选地，桩侧壁的分段长度L为300mm～500mm。

进一步地，在所述破除桩侧壁步骤中，在破除所述桩侧壁的同时回填所述桩侧壁和与所述桩侧壁对应位置的所述桩芯；优选地，采用密砂或砂卵石回填所述桩芯。

进一步地，在所述破除桩侧壁步骤中，自下而上破除所述障碍桩的桩侧壁至设计位置。

进一步地，在所述破除桩芯步骤中，保留的所述桩侧壁的厚度根据地质情况计算调整；优选地，所述桩侧壁的厚度小于等于200mm。

进一步地，在所述凿除桩头步骤中，凿除的所述桩头的高度小于等于1.5m。

进一步地，在所述凿除桩头步骤中，采用静力切割分离所述桩头。

进一步地，所述障碍桩的直径不小于1m。

进一步地，在所述回填基坑步骤中，的在所述基坑内的下方采用C20混凝土填充，所述基坑内的其余部分采用砂卵石填充。

分析可知，本发明公开一种破除地下障碍桩的方法，适用于隧道障碍桩、其他桩基工程、市政工程等。该方法具备现有人工挖孔桩破除技术的优点，解决现有人工挖孔破除方案新增支护结构的缺陷，减小破除工程量；优化了现有技术的施工工序，避免横通道破马头门施工，降低了施工风险；利用既有桩侧壁作为人工挖孔支护结构，整体刚度强于常规人工挖孔桩护壁，提升了工程安全性，且分段破除桩侧壁可结合相关规范适用范围广；在应用于破除隧道障碍桩时，盾构施工前破除障碍桩不影响盾构掘进，且对施工场地要求较小。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明一实施例的托换结构与障碍桩的俯视结构示意图。

图2为本发明一实施例的托换结构与障碍桩的侧视结构示意图。

图3为本发明一实施例的施工托换承台步骤和凿除桩头步骤的结构示意图。

图4为本发明一实施例的破除桩芯步骤的视结构示意图。

图5为本发明一实施例的破除桩侧壁步骤的结构示意图。

图6为本发明一实施例的桩回填步骤的结构示意图。

图7为本发明一实施例的回填基坑步骤的结构示意图。

附图标记说明：1障碍桩；2托换桩；3既有承台；4托换承台；5盾构隧道；6桩头；7桩芯；8桩侧壁；9回填桩；10基坑；101基底；11地上建筑物。

L桩侧壁的分段长度。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1至图7所示，根据本发明的实施例，提供了一种破除地下障碍桩的方法，由于障碍桩1的位置影响工程的进行，比如障碍桩1位于盾构隧道5的施工线路上，所以需要破除。障碍桩1的芯部为桩芯7(桩芯7内没有钢筋)，在桩芯7外部的钢筋和保护层为桩侧壁8，利用该方法能够对影响施工的障碍桩1进行破除，并利用现有的围护桩或者是废弃的桩进行支撑，或者利用托换结构对障碍桩1进行替换，托换结构包括托换承台4和托换桩2。

障碍桩1位于盾构隧道5的施工线路上时，障碍桩1位于盾构隧道5的范围内，利用托换结构对障碍桩1进行替换，托换结构包括托换承台4和托换桩2，障碍桩1的上端连接既有承台2。施工托换承台4，在既有承台3的周围挖设基坑10，在基坑10内施工托换承台4，在托换承台4的下方施工托换桩2；将障碍桩1与所述托换承台4分离，凿除桩头；障碍桩1的上端连接既有承台3。

该方法包括如下步骤：

施工托换承台4步骤，如图1和图2所示，根据既有地上建筑物11的结构和盾构隧道5线路走向，结合周边的道路、管线等环境条件，确定托换桩2替换障碍桩1的施工方案。扩大既有承台3与托换承台4之间的锚固面(即图2中编号3与4之间的线条)，保证既有承台3与托换承台4之间的有效连接。

在障碍桩上端(障碍桩1位于盾构隧道5的施工线路上，可以在既有承台3)的周围挖设基坑10，基坑10的底部为基底101，障碍桩1的顶部(桩头6)位于基底101内，在基坑10内施工托换承台4，托换承台4位于既有承台3的下方，托换承台4能够为既有承台3提供支撑，为了方便在托换承台4的下方施工托换桩2，托换承台4的长度优选大于既有承台3的长度、托换承台4的宽度优选大于既有承台3的宽度。托换承台4施工完成后，在托换承台4的下方施工托换桩2，托换桩2位于盾构隧道5的两侧，托换桩2与盾构隧道5的垂直距离大于等于1m，便于施工等操作，托换桩2的顶端与托换承台4连接、托换桩2的下端位于盾构隧道5的下方，按实际地层情况计算托换桩2的深度(不考虑盾构隧道5范围内托换桩2的桩摩阻力)，在本发明的一实施例中，托换桩2的下端与盾构隧道5的底端的垂直距离大于等于1m。托换桩2用于替换障碍桩1对地上建筑物11提供支撑，加大托换桩2的高度能够确保破除障碍桩1和盾构隧道5掘进时，桩基承载力满足地上建筑物11的设计要求。

其他桩基工程、市政工程等的障碍桩破除时，利用现有的围护桩或者是废弃的桩进行支撑，不需要施工托换承台4及托换桩2，在障碍桩上端的周围挖设基坑10。

凿除桩头步骤，将障碍桩1的桩头凿除，可采用静力切割分离所述桩头，然后凿除障碍桩1的桩头6。当障碍桩1为隧道障碍桩时，如图3所示，首先采用静力切割的工艺将障碍桩1与托换承台4分离，即利用金刚石工具(绳、锯片、钻头)在高速运动的作用下，对障碍桩1与托换承台4连接处的钢筋和混凝土进行磨削切割，然后凿除障碍桩1的桩头6。凿除的桩头6的高度小于等于1.5m，凿除的桩头6的高度满足施工界面即可。

破除桩芯步骤，如图4所示，自上而下破除障碍桩1的桩芯7，保留障碍桩1的桩侧壁8，桩侧壁8的厚度可根据地层情况计算调整，一般桩侧壁8的厚度为120mm(保护层的厚度，钢筋位于保护层内)，根据障碍桩1的直径及地层情况可适当增加所保留的桩侧壁8的厚度，优选地，桩侧壁8的厚度小于等于200mm，桩侧壁8可作为人工挖孔支护结构，整体刚度强于常规人工挖孔桩护壁，提升了工程安全性；优选地，采用施工界面小的机械破除桩芯7；优选地，施工界面小的机械为风镐或者水钻。如此设置能够在破除桩芯7后保留足够厚度的桩侧壁8，使桩侧壁8作为支护结构的承载力能够满足地上建筑物11的设计要求。

破除桩侧壁步骤，如图5所示，桩芯7破除完成后，自下而上分段破除桩侧壁8，障碍桩1的钢筋及保护层为桩侧壁8，桩侧壁8破除可看作人工挖孔桩或竖井的逆施工，桩侧壁8的分段长度L可参考相关规范要求或符合当地经验的支护长度，并可根据地质情况适当调整，根据人工挖孔护壁的要求，桩侧壁8的分段长度L通常不大于1m，在本发明中，桩侧壁8的分段长度L小于等于1m，根据规范要求局部地层较差时，桩侧壁8的分段长度L减小到300mm～500mm，当桩侧壁8作为支护结构的承载力不能够满足地上建筑物11的设计要求时，可以在分段破除桩侧壁8的过程中同时壁后注浆。

破除桩侧壁8同时利用桩回填的填充物对已经破除了的桩侧壁8和桩侧壁8对应位置的桩芯7进行回填密实形成回填桩9，回填可采用水密法回填，每段回填后进行压实度检测，回填压实度不小于90％，优选地，桩回填的填充物为密砂或砂卵石；优选地，在不影响盾构隧道5施工的情况下，为了减小施工量，自下而上破除障碍桩1的桩侧壁8至设计位置，仅破除影响施工(比如位于盾构隧道5范围内)的桩侧壁8。即当障碍桩1为隧道障碍桩时，对位于盾构隧道5顶端以下的桩侧壁8进行破除，对位于盾构隧道5顶端以上的桩侧壁8进行保留。

分段破除桩侧壁8是指先破除一段桩侧壁8，然后将这段已经破除了的桩侧壁8和对应的桩芯7的位置进行回填，再继续破除下一段桩侧壁8，回填这下一段桩侧壁8和对应的桩芯7的位置，重复上述步骤直至将需要破除的桩侧壁8破除完成。分段破除桩侧壁8的主要目的是破除桩侧壁8的钢筋，中间无盾构机的作业行为。

桩回填步骤，如图6所示，破除盾构隧道5范围内桩侧壁8并回填之后，对经过破除桩侧壁步骤未回填的桩芯7的位置进行填充；对其余的9(位于盾构隧道5上方剩余的被破除的)桩芯7的位置可直接采用密砂或砂卵石回填密实。

回填基坑步骤，如图7所示，桩回填完成后，回填基坑10，对基坑进行填充。对于基坑10位于托换承台4下方的基底101采用C20混凝土进行填充，基坑10的其余部分采用砂卵石进行填充。

该方法尤其适用于障碍桩1的直径不小于1m的情况。由于常规人工挖孔桩需要800mm的作业空间，考虑预留桩侧壁8的厚度，因此障碍桩1的直径不小于1m。

实施例1

在本实施例中，地上建筑物11为桥梁，在盾构隧道掘进的线路上存在障碍桩1，地层结构为中密卵石地层，利用该方法通过如下步骤对障碍桩1进行破除：

施工托换承台步骤，在既有承台3的周围挖设基坑10，在基坑10内既有承台3的下方施工托换承台4，托换承台4的长度大于既有承台3的长度7m，托换承台4的宽度大于既有承台3的宽度1m。托换承台4施工完成后，在托换承台4的下方施工托换桩2，使托换桩2能够为托换承台4提供支撑，进而通过既有承台3为桥梁提供支撑。托换桩2的高度为21.5m。

凿除桩头步骤，首先采用静力切割的工艺将障碍桩1与托换承台4分离，然后凿除障碍桩1的桩头6，破除桩头6的高度约为1.5m。

破除桩芯步骤，自上而下通过风镐破除障碍桩1的桩芯7，保留障碍桩1的桩侧壁8作为人工挖孔桩，桩侧壁8厚度为150mm。

破除桩侧壁步骤，桩芯7破除完成后，自下而上分段破除桩侧壁8至盾构隧道5顶端，桩侧壁8的分段长度L为0.5m。破除桩侧壁8同时利用密砂对已经破除了的桩侧壁8和桩侧壁8对应位置的桩芯7进行回填密实形成回填桩9。

桩回填步骤，破除盾构隧道5范围内桩侧壁8并回填之后，对位于盾构隧道5上方剩余的被破除的桩芯7采用密砂回填密实。

回填基坑步骤，桩回填完成后，回填基坑10，对基坑进行填充。对于基坑10位于托换承台4下方的基底101采用C20混凝土进行填充，基坑10的其余部分采用砂卵石进行填充。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

一种破除地下障碍桩的方法，适用于隧道障碍桩、其他桩基工程、市政工程等。该方法具备现有人工挖孔桩破除技术的优点，解决现有人工挖孔破除方案新增支护结构的缺陷，减小破除工程量；优化了现有技术的施工工序，避免横通道破马头门施工，降低了施工风险；利用桩侧壁8作为人工挖孔支护结构，整体刚度强于常规人工挖孔桩护壁，提升了工程安全性，且分段破除桩侧壁8可结合相关规范适用范围广；在应用于破除隧道障碍桩时，盾构施工前破除障碍桩不影响盾构掘进，且对施工场地要求较小。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种破除地下障碍桩的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

挖设基坑，在所述障碍桩上端的周围挖设所述基坑；

凿除桩头，将所述障碍桩的桩头凿除；

破除桩芯，破除所述障碍桩的桩芯，保留所述障碍桩的桩侧壁；

破除桩侧壁，破除所述桩侧壁；

桩回填，对所述桩芯进行填充；

回填基坑，对所述基坑进行填充。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在所述破除桩芯步骤中，利用既有的所述桩侧壁为支护结构，自上而下破除所述桩芯；

优选地，采用施工界面小的机械破除所述桩芯；

优选地，所述施工界面小的机械为风镐或者水钻。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在所述破除桩侧壁步骤中，分段破除所述桩侧壁；

优选地，在分段破除所述桩侧壁的过程中同时壁后注浆；

优选地，桩侧壁的分段长度L小于等于1m；

进一步优选地，桩侧壁的分段长度L为300mm～500mm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在所述破除桩侧壁步骤中，在破除所述桩侧壁的同时回填所述桩侧壁和与所述桩侧壁对应位置的所述桩芯；

优选地，采用密砂或砂卵石回填所述桩芯。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在所述破除桩侧壁步骤中，自下而上破除所述障碍桩的桩侧壁至设计位置。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在所述破除桩芯步骤中，保留的所述桩侧壁的厚度根据地质情况计算调整；

优选地，所述桩侧壁的厚度小于等于200mm。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在所述凿除桩头步骤中，凿除的所述桩头的高度小于等于1.5m。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在所述凿除桩头步骤中，采用静力切割分离所述桩头。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述障碍桩的直径不小于1m。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在所述回填基坑步骤中，的在所述基坑内的下方采用C20混凝土填充，所述基坑内的其余部分采用砂卵石填充。

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