盾构施工磨桩情况已经非常常见，且磨桩技术已经成熟，但是在富水地层磨桩风险过大，且对桩基变的既有结构会造成破坏，在水土压力过大的地下对盾构本身的安全风险难以控制，使用拔桩方式对废弃桩基进行拔出清障是非常有效的消除风险方式，清障后盾构机即可安全平顺通过，不仅消除了安全风险，而且确保了盾构施工质量及进度。

一、废弃桩基对盾构工程施工的影响

此区间位于泉城济南市，地下水类型为第四系松散层孔隙水，分别为第四系孔隙潜水含水层和第四系孔隙微承压水含水层。勘察期间，在钻孔中揭露第四系松散层孔隙水埋深约2-4m，水位标高约27.00～27.30m，隧顶距离水位12-14m。第四系松散层孔隙水主要含水层为粘性土、粉土、碎石土层。根据现场勘察和区域资料分析，本区间沿线范围内对工程有不利影响的地层和特殊性岩土主要有人工填土层、淤泥质粉质黏土、含碎石粉质黏土层和胶结砾岩。

在富水地层及特殊性岩土中，盾构磨桩基过程中会造成周边土体扰动严重，水土极不稳定，易发生突涌、地面塌陷、既有构筑物破损等严重安全风险；桩基钢筋会对刀盘产生一定程度磨损，如有刀具磨损在此处复杂地质环境下很难加固环刀，且换刀安全风险更高。在治本攻坚三年行动的方针下，安全是重中之重。

在富水地层及特殊性岩土中，盾构磨桩基过程由于推力及姿态难以控制，极易造成管片安装及成型隧道质量下降，管片容易产生超出规范要求的错台、破损等情况；成型隧道易出现椭圆度超出规范要求或隧道轴线偏差超过规范要求。

在盾构磨桩基过程中，盾构机要控制推力及刀盘扭矩，这会导致盾构机功效下降，在磨桩过程中严重影响盾构掘进施工进度。

综上影响，在盾构施工前提前拔除桩基是消除风险，控制质量，提高进度最好的方式。

二、富水地层拔桩清障技术

2.1设备选型

根据本工程特点，考虑到设备的垂直度、刀头受力均匀程度、刀头磨损等因素，结合障碍物的特殊性，以及调查调研咨询论证结果，最终确定选用盾安重工生产的DTR1605H型360°全回转套管钻机进行桩体的清除。

经查阅桩基资料计算得出单根桩身自重0.35*0.35*3.14*16*2.4*10=147.7KN。选用DTR1605H全回转钻机，设备套管起拔力2444KN，瞬时起拔力2690KN；2444KN＞147.7KN，起拔力满足要求；套管直径A800～A1600，满足要求。

2.1套管钻机平面布置示意图

套管360°旋转沉入钻进，清障安全性能好，无振动、无扰动、无影响，不会对临近构筑物造成影响，既环保又安全。套管对四周土体及临近构筑物无影响和扰动，保证了清除桩体和回填的质量。

根据360°全回转套管钻机施工要求及现场施工情况，还需配备50T履带式吊车一台配合施工。

2.2套管结构

套管选用外径为1.5m的套管进行桩基的清除，套管有两方面功能：

（1）将顶部驱动设备提供的扭矩和压入力传递给刀头。

（2）在钻进的过程中还起到支护孔壁，防止孔壁坍塌。

套管为厚度48mm的钢质桶式结构，根据需要钻进的深度情况分长度不同的若干节。该拔桩工程所选用的套管长度有：8m、6m、4m三种。最底部一节长度一般为8m，在管口布置刀头，其他套管的中间为桶身，两头为套叠式接头。接头设螺孔和剪力键，两节套管连接靠螺栓和剪力键固定连接传递荷载。套管主体材质为16Mn钢，两端接口材质为24Mn钢。

2.2套管及刀头结构

2.3冲抓斗

冲抓斗是套管钻进后进行桶内土体和障碍物清理的重要设备部件之一，随着套管的钻进，套管内的土体和被刀头切割后的地下障碍物需要通过抓斗抓取出来。抓斗有两扇可以活动的斗叶，整个冲抓过程中斗叶在闭合与张开两种状态之间转换。

2.3冲抓斗示意图

2.4工艺流程：

拔桩施工采取分段拔除：将套管钻进埋入桩顶部以下5m～6m（分段），插入倒三角锤，套管机夹紧并驱动钢套管360度旋转切割沉入，进行桩身与土体有效分离，用抓斗或专用设备将钢丝绳下放与桩身牢固锁扣，然后50t履带吊配合将桩基拔除，最后向套管内回填低C20素混凝土，并在回填的同时逐节拔除钢套管。

三、拔桩功效与清障后盾构掘进效果

拔桩长度18.5m，桩体为700mm直径钻孔灌注桩，因地质复杂，灌注桩施工过程中塌孔严重，桩体非标准圆柱体，不规则塌孔导致桩径不规则变大，形状不一，甚至有的两根桩个别部位会连接起来。这种特殊状况为拔桩增加了更大的难度，导致护筒下沉效率低下，护筒齿破损严重。拔桩功效急剧下降，经统计此类桩拔桩功效平均每根桩3d/台套。

清障后盾构掘进一切正常，因有袖阀管注浆加固，盾构机掘进扭矩、推力值微偏大，既有构筑物、地表、管线未发生明显沉降情况，成功消除盾构施工范围废弃桩基风险源。

工程质量符合国家、地方及行业部门现行有关施工质量验收规范和标准要求，一次性通过验收并达到合格标准，工程项目质量事故率0%。

工程安全零事故，零死亡；不发生未遂事故、涉险事故、险情事件。

针对市区施工的特点，科学安排、合理组织、严格管理、精心施工，以减少对周围环境及居民正常生活的影响；

以成熟的施工技术及先进的设备和施工工艺，确保施工安全和工程质量，按期为业主提供一个优质的工程产品；

四、结语

随着市政工程盾构隧道的迅猛发展，复杂情况层出不穷，针对盾构掘进风险首要考虑的时消除掉，无法消除的才可以采用其他方式控制风险。针对泉城富水地层盾构施工范围废弃桩基采用清障方式可以有效消除施工风险，确保盾构安全顺利通过，既确保了施工安全、又确保了施工质量，还确保了施工进度。

参考文献：

[1]廖武戈. 建筑工程中桩基础施工技术的应用研究[J]. 建材与装饰,2018,(14):10-11.
[2]郑万林. 桩基础施工技术在建筑工程中的应用研究[J]. 居舍,2018,(10):5.