全回轉套管鉆機拔樁施工技術

史俊沛

【摘 要】本文將以廣州市軌道交通七號線一期工程【施工2標】廣～石盾構區間為背景，主要介紹全回轉套管鉆機切割的特點，進行保護性拔樁的施工技術，該技術研究具有很大的社會和經濟價值，將在具體的應用中逐漸發揮其巨大的作用，對類似工程具有重要的參考價值。

【關鍵詞】 拔樁、保護、全回轉套管鉆機

一、工程概況

廣州市軌道交通七號線一期工程【施工2標】土建工程包括【石壁站】、【石壁站-謝村站盾構區間】、【廣州南站-石壁站區間】土建項目以及車站出入口、風亭、區間聯絡通道等附屬工程。 【廣州南站-石壁站區間】盾構隧道先后下穿景觀橋、石興大道南、三坊路、石洲中路、2號線石壁站A出入口，止于石壁站，采用1臺復合式盾構機進行區間隧道的施工，線路全長697m。景觀橋舊樁基為鉆孔灌注樁，樁徑為800mm，主筋為16根直徑22的HRB400鋼筋，樁長約為17-20米，均入中風化砂巖不少于500mm，C30水下混凝土澆筑。為確保盾構的正常掘進，對于景觀橋場地內與盾構區間路線沖突的部分橋樁，在盾構掘進施工前，采用全回轉套管鉆機拔樁施工技術對部分橋樁進行清除。

工程平面圖

二、施工重難點分析

本區間盾構施工工期緊迫，并且緊鄰廣州地鐵2號線隧道（處于運營狀態），如何在拔樁施工過程中，減少周圍土體震動和壓力，保證廣州地鐵2號線的安全，以及不影響本區間盾構掘進施工工期是本工程的重難點。

采用全回轉套管鉆機拔樁施工技術，對地下原狀土不破壞或破壞小，對地下土體不產生擾動或產生很小的擾動。由于鋼套管對孔壁的支撐，在鋼套管周邊的土體應力尚未釋放時，就已經將障礙物清除并及時回填，對周邊的建（構）筑物無影響，可確保廣州地鐵2號線隧道的安全；全回轉套管鉆機拔樁施工速度快，工效高，可有效縮短施工工期。

三、施工工藝

3.1.1施工工藝原理

全回轉套管鉆機拔樁施工技術是利用全回轉設備產生的下壓力和扭矩，驅動鋼套管轉動，利用管口的高強刀頭對土體、巖層及鋼筋混凝土等障礙物的切削作用，將套管鉆入地下，去除套管與樁體間的土體后，減小了樁側的摩阻力，拔出樁，最后向套管內回填C15混凝土，并在回填的同時逐節拔除鋼套管。在整個過程中套管鉆進及液壓起拔設備對鉆孔灌注樁的起拔是施工的關鍵。

3.1.2 全回轉套管鉆機設備情況

通過對拔樁摩阻力計算，拔樁設備采用RT—150型全回轉鉆機，選用鋼套管直徑為1500 mm；

1、全回轉驅動裝置

全回轉動力設備主要是為套管360?回轉以及刀頭切割障礙物提供動力，包括上下抱箍夾緊系統和一套豎向頂升系統。

上抱箍夾緊系統為主要緊鎖系統，在液壓驅動下將套管卡緊，便于給套管提供驅動扭矩和向下的壓入力。下抱箍夾緊系統為輔助緊鎖系統，在套管頂拔過程中上、下夾緊裝置交替對套管緊鎖，以防止套管出現下落的情況。豎向頂升系統主要用于對套管進行頂拔。驅動系統所能提供的最大壓入力為機身的自重，當壓入力不夠的情況下可以額外增加配重塊。在套管回轉過程中，為防止機身跟著套管一起回轉配備專用的反扭矩鎖將機身卡緊。（見下圖）

全回轉鉆機圖

2、套管

套管有兩方面功能：一方面將頂部驅動設備提供的扭矩和壓入力傳遞給刀頭，同時在鉆進的過程中還起到支護孔壁，防止孔壁坍塌的作用。套管為厚度48mm的鋼質桶式結構，根據需要鉆進的深度情況分長度不同的若干節，在管口布置刀頭。

鋼套管的選定：本次拔除的鉆孔灌注樁直徑為800mm，起拔設備采用RT—150型全回轉鉆機，選用鋼套管直徑為1500mm，鋼套管長度為21m，其中6m長度3節，3m長度1節。

配備100噸吊車以及相應的液壓沖抓斗配合清障和拔樁。

3.施工工藝流程

3.1.1主要流程施工方法

1、全回轉設備就位、固定

先將全回轉鉆機固定在鉆孔樁中心上方，然后將鉆機和動力箱、操作室相接，然后安裝反力架，反力架的另一頭停置一部100噸吊車，該吊車履帶壓住反力架，反力架的作用是當鉆機全回轉鉆進過程中防止機器發生扭動，100噸吊車同時可作為安裝鋼套筒和清障配合工作。

2、鋼套管鉆進施工

設備安裝及固定→第一節鋼套管壓入→第二節鋼套管螺栓連接→第二節鋼套管壓入→……直至鋼套管底部達到樁底（超出樁深0.5m）；隨著鋼套筒逐步鉆入，對套管內土體的帶動，使套管內土體和樁身相互脫離。

3、拔樁

采用卡塞填補樁體與鋼套管之間縫隙，鋼套管在全回轉設備驅動下進行回轉，可扭轉樁體，待樁體松動后，由人工將鎖口管和樁頂部所有鋼筋燒焊牢固，穿上扁擔，并通過鋼扁擔連接吊車的吊鉤，隨后吊車將樁體吊出。

4、套管拔出及回填加固

在確定混凝土障礙物被完全清除后，即進行管道內回填施工。回填采用C15混凝土，為避免坍孔等情況的發生，回填作業是隨起拔套管同時進行的。即套管正式起拔前，先在套管內回填一定高度的水泥土，再邊拔套管邊回填，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 。

四、經濟效益分析

1、該技術研究給出了一整套全回轉套管鉆機拔樁施工技術，施工過程中積累的經驗，將對類似工程的施工提供了重要的參考價值，避免了不必要失誤，節省了建設資金。

2、工程實踐表明，全回轉鉆機施工垂直度好、切割精度高、處理效率快。相比其它施工方法，受環境因素限制小，無需增加其它輔助設施，清障拔樁的施工效率高、對周邊環境擾動小，風險低，具有良好的經濟效益。

五、技術研究成果及應用范圍

此工法可適用于：在有礫巖，孤石，巖溶等復雜地層中、高質量完成灌注樁施工；在鋼筋混凝土結構、預應力混凝土管樁、鋼結構樁等障礙物沒有完全清除的情況下就地實施頂管、盾構隧道無障礙穿越各類樁基礎。

六、結束語

通過對全回轉套管鉆機處理深層地下障礙物的工程實踐，經多次方案優化，廣～石盾構區間的鉆孔灌注樁全部拔除。該施工技術在拔樁的過程中，不會產生任何泥漿，且施工設備低噪音，減少了施工噪聲排放，節約了工程成本，施工更加環保，施工速度快，且能保證施工質量，可保障后續工程施工。同時有效確保地鐵二號線區間的安全。該技術該技術在未來將得到更廣泛的應用。

參考文獻：

【1】鄧指軍，鋼套筒壓入對鄰近地鐵隧道的影響分析【J】施工技術，2011，40（7）

【2】朱衛杰，余喧平，郭亮，深層障礙物切割清理施工技術及其應用研究【J】地下空間與工程學報，206，（4）