樁基及圍護施工中遇地下障礙物的處理技術

摘 要:在樁基礎及圍護樁施工過程中，經常會碰到地下障礙物，使樁基或圍護結構無法施工。本文針對不同障礙物情況選擇不同的處理方法，如沖擊錘處理及全回轉鉆機清障。從而安全、快捷、經濟的解決施工中遇到的問題。對在今后施工中遇到的障礙物的處理具有一定的借鑒意義。

關鍵詞:地下障礙物 沖擊錘處理 全回轉鉆機清障

中圖分類號:TU47文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)01(a)-0046-02

1 引言

作為高層建筑基樁和基坑圍護的鉆孔灌注樁以及作為“兩墻合一”的地下連續墻在樁基及圍護施工中應用十分廣泛，施工中特別是在舊城改造或特殊地層中，經常會遇到各種地下障礙物，給地下結構施工帶來很大困難。以往處理地下障礙物一般采用人工清除或大開挖方法整體清除，然后回填后夯實再進行施工作業。但對大型地下障礙物地埋深較大的障礙物，不僅整體清除工程量大，耗時長，費用高，而且多采用經開挖作業擾動及地下水浸擾挖出的土方回填，這樣的回填土呈流塑狀不易夯實，給后續施工增加了難度，還會影響施工質量。

根據多年的實踐，我們在地下結構施工中摸索出處理地下障礙物的一些行之有效的方法。

2 沖擊錘鉆機處理方法

2.1 沖擊錘鉆機原理

沖擊錘鉆機原理是用沖擊式裝置或卷揚機提升鉆錐(一般采用8JZ125型沖擊錘鉆機)，上下反復沖擊，靠沖錐的重量和沖擊功能直接沖擊，將土石劈裂、劈碎，部分擠入井壁之內，由泥漿懸浮鉆渣，使鉆錐每次都能沖擊到孔底新的土層，沖擊一定時間后，放入掏渣筒掏渣，提出外倒掉，泥漿一方面起懸浮鉆渣作用，另一方面起護壁作用。

2.2 施工方法

2.2.1 安裝鉆機

(1)鉆機穩定地安裝在鉆孔的一側，鉆機支承墊木不得壓在孔口鋼護筒上;

(2)調整鉆機，使鉆錐起吊滑輪緣，鉆錐中心和樁孔中心三者在同一垂線上，即鉆錐的起吊鋼絲繩和樁孔的中心在同一直線上，穩定好鉆機和扒桿纜風繩。

2.2.2 泥漿配制

為保證沖擊錘鉆機成孔過程中能有效的懸浮鉆渣和保持孔壁穩定，必須配制較高性價比的泥漿。泥漿用量為成孔體積的1.5倍。每立方泥漿中，配合比(重量比):水∶粘土(黃泥)＝1∶2。

2.2.3 測量放樣

采用全站儀進行樁位放樣，在測放樁位前，先復?；c，閉合測量，符合誤差允許要求后，再測放樁位。樁位測放允許偏差不大于20mm，并做好標志。

2.2.4 埋設護筒

護筒是保護孔口，隔離上部雜填松散物，是防止孔口塌陷的必要措施。由于沖擊錘的具有的特殊性，施工震動較大，造成對周圍墻體的影響軟大，因此，在沖擊錘施工前必須埋設護筒。護筒選用鋼制護筒，直徑應大于樁徑，且不影響沖擊錘正常施工。護筒埋入深度以滿足隔離雜填土，防止孔口塌陷為準(一般為1.5～2.0m)，護筒外周間隙用粘土回填并搗實，以確保護筒穩定牢靠。

2.2.5 鉆機鉆進

(1)開始鉆孔時應先在孔內灌注泥漿，泥漿比重指標根據土層情況而定。采用Φ800mm，高2.0m，重1.5～3.0T重錘(利用工程樁作為立柱樁上部成孔時采用直徑為Φ1000mm重錘)，鉆進時應保持鉆錐穩定，應采用小沖程，慢速，使初開孔堅實，豎直能起導向作用，避免碰撞護筒;

(2)鉆進過程中，根據鉆進中的實際地質情況隨時調整泥漿及鉆錐的落距，沙層、礫石、卵石、巖石落距控制在1.5～2.5m，并調大泥漿比重;

(3)鉆進過程中隨時檢查，鉆錐的起吊鋼絲繩和樁孔中心是否在同一直線上，如不在同一直線上，應調整鉆機使其符合要求再鉆進;

(4)因故停鉆時，孔口應護蓋，嚴禁鉆錐留在孔內，以防埋鉆;

(5)在鉆孔排渣、提鉆、除土或因故停鉆時，應保持孔內有規定的水頭和符合要求的泥漿密度、粘度，以防坍孔。

2.3 工程實例-杭州來福士廣場

該工程位于杭州市正在興起的錢江新城核心位置，毗鄰杭州市民中心、杭州大劇院和國際會議中心。項目占地面積40355m2。

由于場地原部分為池塘后經過回填形成，根據地質勘察報告，場地填土厚度大(最大填土厚度7.8m)，填土成分復雜，回填材料中分布有較多塊石、建筑垃圾，對于樁基及基坑支護結構施工帶來影響。根據前期于現場開挖后揭示的地下障礙情況及樁基施工過程中所遇的情況看，位于地塊東北區分布較大范圍的深層地下障礙物，塊石尺寸一般為300～600mm，埋藏深度可達18.0m。該區域地下障礙物對于樁基工程施工影響較大。

該項目于2010年7月2日～2010年12月3日期間采用沖擊錘鉆機進行地下障礙處理。共完成處理243孔，障礙物深度為5.0～20.0m，圖1，圖2。

3 全回轉鉆機處理方法

3.1 全回轉鉆機工作原理

3.1.1 就地清障法

全回轉鉆機:整套設備包括全回轉驅動裝置、鋼套管、液壓沖抓斗，為了實現對切割后的大體積混凝土進行破碎，有些情況下還配有專用鉆頭、液壓重錘和鉛錘。

全回轉動力設備夾緊套管進行360°回轉鉆進，并將鋼套管壓入，利用管口的高強刀頭對土體、巖層及鋼筋混凝土等障礙物進行切削，利用套管的護壁作用。在套管內部重錘對套管內的大體積混凝土障礙物進行破碎，用沖抓頭清除套管內土體和障礙物，抓斗有兩扇可以活動的斗葉，在整個沖抓過程中斗葉在閉合與張開兩種狀態之間轉換，實現破碎和抓取。

該設備定位快捷、準確、鉛直精度高，施工速度快，噪音低，無污染，是一種新型的清除地下障礙物施工工藝。

3.1.2 無損清障法(全回轉鉆機拔樁)

通過減少或解除樁側土體摩阻力后將舊樁整體吊出，外側套管(振動或回旋鉆進)作為護壁，內側采用高壓水幕或內套管反向鉆進等，將舊樁周圍的土體及障礙物切削后實施土體分離減摩，在舊樁拔出時只需考慮樁的自重無需再考慮樁周圍的摩阻力。其特點是適用范圍廣泛，清障徹底、無環境污染，無需工人下到孔底，即安全又快速，是一種實用性很強的先進施工方法。

3.2 施工方法

3.2.1 套管回轉

全回轉鉆機采用楔形夾緊機構將回轉鉆機的回轉支承環與套管固定，楔形夾緊機構與套管的咬合與松開由夾緊油缸控制，當夾緊油缸向上提升時，楔形塊跟著上升，夾緊機構松開;當夾緊油缸向下收縮，楔形塊也隨之下降，從而牢靠地將套管和回轉支承裝置咬合。套管回轉由液壓馬達驅動。

3.2.2 套管壓入

套管插入初期的好壞可以說是對以后的套管壓入有很大影響，因此，初期、后期的套管壓入施工方法和注意事項是不一樣的。

(1)套管插入初期(自重壓入)

在套管插入初期會對以后套管的垂直精度有很大影響，所以必須慎重壓入。

夾緊套管時，應用在起重機將套管吊起懸空的狀態下抓緊。

套管前端插入輔助夾盤之間，先用主夾盤抓住套管，收縮推力油缸落下套管，以防止鉆頭與輔助夾盤的碰撞事故。

用自重壓入套管，首先將發動機設置在高速狀態，回轉速度設置為中等速度。

(2)后期壓入(使用液壓進行手動壓入)

進入挖掘中期，當采用自重壓入速度變慢時，啟動液壓壓入模式。若液壓力過度上升，在超過下部機器自重時會出現下部機架浮起的情況，此時回轉鉆機將無法工作，應在鉆機兩側放置配重。

3.2.3 渣土與廢樁的排出

渣土與廢樁排出采用沖抓斗。沖抓斗對于全回轉產生的渣土以及破碎的障礙物都有較好的適應性，可以排出大型的巨礫。在利用沖抓斗抓除套管內土體時，如遇到大塊的鋼筋混凝土等障礙物時，則利用重錘進行破碎后抓出。

3.2.4 樁孔回填套管拔除

套管拔除在回轉鉆進到預定標高并將套管內渣土及障礙物全部清除后完成。拔除采用回轉裝置反向回轉進行，回填采用水泥土，拔除與回填應同步進行，以保證回填材料充滿孔洞并保證回填的密實。拔管至接近地坪時應暫停拔除，先在套管內回填一定高度的水泥土，再邊拔套管回回填，始終保持套管內填土面高于套管底面一定高度，最終回填至地坪標高。

3.3 工程實例-湖州蘇寧電器廣場

湖州蘇寧電器廣場位于浙江省湖州市紅旗路商圈，西至人民路，北至府廟前，東至府廟街，南至明珠商廈?？傆玫孛娣e5，439.3m2。整個南面地下為原湖州大劇院基礎，基礎類型為325mm素砼沉管灌注樁，樁間距為1.5m，樁位布置為正方形滿布，樁頂埋深為地下1.5～2.0m之間，樁長為15～20m;為了確保圍護施工能繼續進行，須拔除圍護樁及三軸攪拌樁施工區域內的325mm素砼沉管灌注樁。

在該位置的障礙物處理存在以下難題:(1)舊房(居民樓)的保護要求高，在本工程的基坑施工過程中，要控制該位置的土體的側向位移，從而減小施工對該樓房的影響。(2)為了確保施工的順利進行，需要對該位置的原老樁(障礙物)進行清理，在清理的同時要兼顧減小對南側居民樓的影響。(3)場地狹小，施工操作安排局限性大。

為了解決以上難題，確保本工程順利施工，采用全回轉鉆機進行清障及拔樁施工。

拔樁清障工程于2011年5月5日開始施工至2011年6月25日結束，共套管192個，拔除325mm老樁132根，圖5，圖6。

4 結語

通過以上不同的障礙物處理措施，可將不同特征的障礙物進行有效的清除，以保證樁基或圍護結構的順利施工。沖擊錘鉆機的特點是處理費用節省，但工效較低，且對周邊環境影響及場地文明施工不利。全套管處理方法對周邊位移和環境影響小、施工速度快，特別適用于臨近建筑物或地鐵周邊施工時的障礙物清除，處理費用較高。全回轉鉆機由于有全回轉套管的保護，對周邊的影響能夠達到最小，樁處理的過程基本都是在套管內完成的，能夠將樁體無保留的清理出來，是一種實用性較強的先進施工方法。該工法處理費用頗高。通過以上方法處理后的空孔部位，一般回填7%水泥摻入比的水泥土，以確保地下連續墻成槽或樁基成孔施工。