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    全套管全回轉鉆機拔樁清障施工工法

    2018-10-15

    1. 引言

      近年來,隨著國內經濟的飛速發展,大中型城市的舊城區改造、市政建設、地鐵隧道、橋梁改建等相關項目建設工程也在不斷增加,在項目進行中經常會遇到地下殘留的舊鋼筋混凝土結構及廢棄的樁基,給施工帶來阻礙,為使建設工程順利進行,必須在不影響周圍基礎設施環境的原則上將廢棄障礙物清除。本文將針對以上問題提供一種全套管全回轉鉆機無損拔除舊樁的施工方法。

    2. 施工原理

      套管全回轉鉆機是集成機電液為一體,驅動鋼套管360度回轉,并將鋼套管壓入和拔出的新型鉆機設備。全套管全回轉鉆機在工作時會產生下壓力和回轉扭矩,帶動鋼套管回轉下壓,同時依靠鋼套管頭部安裝的高強度刀頭對舊樁周圍的土體、巖層、鋼筋砼等障礙物進行切削分離,采用沖抓斗及履帶吊將分離后的舊樁體拔除,此時鋼套管可充當護壁防止塌孔等事故導致地層沉降變化影響周圍基礎設施。舊樁體拔除后,進行鋼套管內部回填,并起拔套管完成施工。

    3. 工法特點

      本施工工法最大的特點是可將鋼套管鉆入有巖層或高強度回填障礙物的土體,利用套管護壁作用及鉆機自身提供的強大扭矩和下壓力,實現套管內部拔樁清障施工。

      3.1 施工特點

      全套管全回轉鉆機拔樁清障施工法與傳統清障方法相比具有以下優點:①施工過程簡單可靠,噪聲低,振動小,施工現場整潔文明,很適合市內施工。②安全性能高,因全程鋼套管護壁的作用,減少對周圍土體擾動,可靠近既有建筑物施工。③快速便捷,配合不同型式沖抓斗,幾乎可在各種地層施工,減少施工成本。④清障效果好,全程鋼套管跟進,能有效判斷舊樁體取出情況,同時可在套管內反復抓取,確保清障徹底。⑤適用范圍廣,廢棄工程基礎樁、橋樁、混凝土結構等僅需針對不同情況特殊處理外,均可利用本方法進行施工。

    4. 適用范圍及設備

      4.1 范圍

      配合各種類型抓斗,可在不同地層施工,同時現階段根據鋼套管的選用,適用于直徑2.0m以下的廢舊樁基拔除施工。

      4.2 設備

      全套管全回轉鉆機(含動力站等輔件)、履帶吊車、挖掘機、裝載車、沖抓斗、鋼套管、楔形錘、重錘等。

    5. 施工工藝流程

      5.1 單點樁位施工流程

      施工準備→樁位放樣→鋪設工作平臺→鉆機就位→鋼套管下壓→楔形錘嵌入→回轉扭斷舊樁→拔除扭斷舊樁→沖抓斗抓取、外漏下段樁頭→重復鋼套管下壓~拔除扭斷舊樁施工→沖抓確保清障徹底→回填拔管完成舊樁拔除施工。

      5.2 具體施工步驟

      5.2.1 施工準備

    根據業主提供地下原有廢棄樁基的基本信息確定樁位,同時參考舊樁的樁徑、樁深等參數選取合適的鋼套管和全套管全回轉鉆機作業。

    5.2.2 樁位放樣

    根據現場已經測設好的測量控制網,利用全站儀對舊樁樁位進行放樣,并用明顯物品做出標記。

    5.2.3 鋪設工作平臺

    若施工場地地基較為軟弱需提前進行場地硬化平整處理。同時在施工樁位地點鋪設大型工作平臺,減少鉆機中心處壓強,防止地基軟弱造成鉆機下陷或地表坍塌。當施工場地原有地基滿足工作要求時,可省略本工序。

    5.2.4 鉆機就位

    工作平臺鋪設完成后進行鉆機設備就位。利用十字定位法將基板吊至樁心位置,隨后用履帶吊將全套管全回轉鉆機吊放在基板正上方,要求鉆機主夾具中心位置點與十字定位中心點在一條垂線上,鉆機就位后,將反力叉、反力架、配重等輔助設備與鉆機相連接。

    5.2.5 鋼套管下壓

    全套管全回轉鉆機工作前,首先利用鉆機水平調節功能將鉆機自身調節至水平位置,接著用履帶吊吊裝第一節鋼套管,鉆機開始回轉及下壓動作將鋼套管旋轉壓入土層,第一節鋼套管壓入完成時根據回轉扭矩及下壓力等參數判斷續接第二節鋼套管亦或進入楔形錘嵌入分段拔除施工工序。

    5.2.6 楔形錘嵌入

    當鋼套管下壓到位后,起吊楔形錘沿鋼套管內壁自由下落,依靠楔形錘自重產生的沖擊力將楔形錘嵌入舊樁體與鋼套管之間空隙,確保嵌入塞實后進入下步工序。

    5.2.7 回轉扭斷舊樁

    楔形錘嵌入舊樁與鋼套管內壁空隙牢實后,啟動全套管全回轉鉆機進行回轉。鉆機的強大扭矩通過楔形錘傳導將舊樁體扭斷。舊樁扭斷的表現形式為舊樁體樁頭隨鋼套管一同回轉。

    5.2.8 拔除扭斷舊樁

    確認舊樁已被扭斷后安排人員進入鋼套管內部對樁頭部分用鎖鏈進行捆綁或焊接等方式掛牢被扭斷舊樁體,隨后采用履帶吊和全套管全回轉鉆機相互配合將被扭斷舊樁拔除鋼套管。

    5.2.9 沖抓斗抓取、外漏下段樁頭

    扭斷舊樁體拔除后,履帶吊起吊沖抓斗依靠吊機的大小吊鉤配合來進行沖挖作業,直至下節段舊樁樁頭外漏后停止沖抓。    

    5.2.10 重復鋼套管下壓~拔除扭斷舊樁施工

    下節段舊樁樁頭外漏后,重復進行5.2.5-5.2.9工序施工作業,直至整體舊樁完全被拔除。

    5.2.11 沖抓確保清障徹底

    根據拔出舊樁的長度判斷地下是否還存有斷節舊樁,繼續采用沖抓斗取土方式將鋼套管內部的障礙物、廢舊砼結構徹底清除干凈。

    5.2.12 回填拔管完成舊樁拔除施工

    確認鋼套管內部清障徹底后,需要往鋼套管內部回填砂土充盈舊樁的原有空間,防止孔壁坍塌等現象對周圍土體環境產生影響。在回填的同時逐節拔出鋼套管,要求鋼套管要始終低于回填土標高2m左右,直至回填到設計標高和鋼套管全部拔出,完成該樁位點拔樁清障任務。



     

     

    5.3 施工要點

    5.3.1 鋼套管選取控制

    在拔樁清障項目中,鋼套管型號的判斷選擇是施工順利與否的關鍵。鋼套管口徑選擇過小會導致清障不徹底,甚至會產生悶管現象,嚴重影響施工進度,鋼套管口徑選擇過大會導致舊樁難以與土體分離,影響施工效率。因過往工程施工的舊樁質量無法把控,經常會出現“大肚皮”或者垂直度不高的現象,因此鋼套管口徑選擇不能一成不變,一定要結合實際來選取。

    5.3.2 地基處理控制

    若施工場地較為復雜或軟弱時,需要提前清理并做場地硬化平整處理。同時需要在施工樁位地點鋪設大型工作平臺,其原理是通過增大鉆機下壓力與地面接觸面積以此減少鉆機中心處壓強,防止地基軟弱造成鉆機下陷或地表坍塌。


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    5.3.3 鋼套管垂直度控制

    鋼套管的垂直度將影響拔樁清障作業時的回轉阻力大小,嚴重時甚至導致清障不徹底。其中,第一節鋼套管的下壓的垂直度對后節鋼套管的垂直精度影響很大,因此第一節鋼套管下壓過程中必須經常從正交的兩個軸線方向通過測錘或經緯儀檢查鋼套管是否垂直,如若出現偏斜情況需及時糾偏。

    5.3.4 舊樁拔除控制

    全套管全回轉鉆機依靠強大的扭矩將舊樁體與周圍土體分離,實現舊樁獨立拔除的前提條件,它表現在當全套管全回轉鉆機帶動鋼套管回轉時,內部樁體跟隨套管一同回轉。此時,安排人員進入鋼套管內部進行樁頭部分捆綁固定工作,根據不同的現場情況可采用捆綁、焊接等方式進行固定,固定完成后采用履帶吊車與全套管全回轉鉆機相互配合將其拔除,具體配合方式為:首先利用全套管全回轉鉆機將鋼套管及內部廢舊樁體一同起拔至一定高度,履帶吊大鉤起吊拉拔廢舊樁體(起吊力僅需拉住舊樁體即可,具體起吊力根據工況而定),此時全套管全回轉鉆機使用回轉/搖動模式并略微下壓,當履帶吊發現起吊力增加過大時,吊車司機鳴笛示意停止鉆機下壓動作,鉆機繼續回轉/搖動分散樁體與鋼套管內部土體壓密現象,當履帶吊車起吊力變小后,吊車司機通過不同的鳴笛方式指示鉆機操作人員繼續輕微下壓鋼套管,如此反復循環,直到樁體與周圍土體完全分離后履帶吊車將扭斷舊樁從鋼套管內拔除。

    5.3.5 測量施工質量控制

    仔細觀察拔出的樁體和障礙物,嚴格控制清樁深度,清樁要徹底,殘留混凝土塊及鋼筋要抓取干凈。一般通過測量拔出舊樁長度及測量實際孔深作為判斷依據。 

    5.3.6 回填控制

    舊樁拔除后,其原有空間需要回填砂土將其充盈,防止孔壁塌方對周圍地層環境產生影響。常見回填物有粘土、混合砂漿等。具體回填方式如下:

    5.3.6.1 粘土類

    從鋼套管底部往上回填粘土,每次回填高度約2m左右,回填后用十字重錘夯擊數次,保證回填密實。回填過程中同步鋼套管起拔作業,要求鋼套管不能超前于回填高度,以此反復直至將回填土填至設計標高為止。

    5.3.6.2 混合砂漿類

    該回填方法類似于鉆孔灌注樁灌注混凝土的施工方法。首先吊裝續接導管下放至距離孔底50cm左右,然后導管頂端安裝料斗進行混合砂漿灌注,灌注過程中需及時起拔導管及鋼套管,直至混合砂漿灌注至設計要求標高為止,完成混合砂漿回填工作。

    (注:根據不同的現場情況及設計要求進行回填)

    1. 應用實例

      上海市塘橋渡口輪渡站旁,泵站主體工程建設時原有廢舊基礎樁阻礙施工,需對相應場地進行拔樁清障施工。該處全套管全回轉鉆機拔樁清障的廢舊樁基其基本參數為:樁徑600mm,樁深23m。于要求工期內,完成所有清障任務。

      南通市港閘區長泰路與樹西路交叉口位置,具體為通揚運河分支河道。因南通市地鐵二號線運行線路規劃需經過此處,為保證地鐵線路的正常盾構施工,特需進行此河道處橋樁拔除清障施工。該工程場地地下存有原大橋施工留置的灌注橋樁,其基本參數為:樁徑1200mm,樁深22m。采用全套管全回轉鉆機拔樁清障施工工法施工,以高效的施工效率及施工效果,受到業主方和其他施工單位的高度贊譽。