全回轉(zhuǎn)套管鉆機拔樁施工技術(shù)

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(biāo)】廣～石盾構(gòu)區(qū)間為背景，主要介紹全回轉(zhuǎn)套管鉆機切割的特點，進行保護性拔樁的施工技術(shù)，該技術(shù)研究具有很大的社會和經(jīng)濟價值，將在具體的應(yīng)用中逐漸發(fā)揮其巨大的作用，對類似工程具有重要的參考價值。

【關(guān)鍵詞】 拔樁、保護、全回轉(zhuǎn)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(biāo)】土建工程包括【石壁站】、【石壁站-謝村站盾構(gòu)區(qū)間】、【廣州南站-石壁站區(qū)間】土建項目以及車站出入口、風(fēng)亭、區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道等附屬工程。 【廣州南站-石壁站區(qū)間】盾構(gòu)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(fù)合式盾構(gòu)機進行區(qū)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(fēng)化砂巖不少于500mm，C30水下混凝土澆筑。為確保盾構(gòu)的正常掘進，對于景觀橋場地內(nèi)與盾構(gòu)區(qū)間路線沖突的部分橋樁，在盾構(gòu)掘進施工前，采用全回轉(zhuǎn)套管鉆機拔樁施工技術(shù)對部分橋樁進行清除。

工程平面圖

二、施工重難點分析

本區(qū)間盾構(gòu)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(tài)），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(qū)間盾構(gòu)掘進施工工期是本工程的重難點。

采用全回轉(zhuǎn)套管鉆機拔樁施工技術(shù)，對地下原狀土不破壞或破壞小，對地下土體不產(chǎn)生擾動或產(chǎn)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(yīng)力尚未釋放時，就已經(jīng)將障礙物清除并及時回填，對周邊的建（構(gòu)）筑物無影響，可確保廣州地鐵2號線隧道的安全；全回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)套管鉆機拔樁施工技術(shù)是利用全回轉(zhuǎn)設(shè)備產(chǎn)生的下壓力和扭矩，驅(qū)動鋼套管轉(zhuǎn)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(cè)的摩阻力，拔出樁，最后向套管內(nèi)回填C15混凝土，并在回填的同時逐節(jié)拔除鋼套管。在整個過程中套管鉆進及液壓起拔設(shè)備對鉆孔灌注樁的起拔是施工的關(guān)鍵。

3.1.2 全回轉(zhuǎn)套管鉆機設(shè)備情況

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

1、全回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置

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

上抱箍夾緊系統(tǒng)為主要緊鎖系統(tǒng)，在液壓驅(qū)動下將套管卡緊，便于給套管提供驅(qū)動扭矩和向下的壓入力。下抱箍夾緊系統(tǒng)為輔助緊鎖系統(tǒng)，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(xiàn)下落的情況。豎向頂升系統(tǒng)主要用于對套管進行頂拔。驅(qū)動系統(tǒng)所能提供的最大壓入力為機身的自重，當(dāng)壓入力不夠的情況下可以額外增加配重塊。在套管回轉(zhuǎn)過程中，為防止機身跟著套管一起回轉(zhuǎn)配備專用的反扭矩鎖將機身卡緊。（見下圖）

全回轉(zhuǎn)鉆機圖

2、套管

套管有兩方面功能：一方面將頂部驅(qū)動設(shè)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(zhì)桶式結(jié)構(gòu)，根據(jù)需要鉆進的深度情況分長度不同的若干節(jié)，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(shè)備采用RT—150型全回轉(zhuǎn)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(jié)，3m長度1節(jié)。

配備100噸吊車以及相應(yīng)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(zhuǎn)設(shè)備就位、固定

先將全回轉(zhuǎn)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(dāng)鉆機全回轉(zhuǎn)鉆進過程中防止機器發(fā)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(shè)備安裝及固定→第一節(jié)鋼套管壓入→第二節(jié)鋼套管螺栓連接→第二節(jié)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(nèi)土體的帶動，使套管內(nèi)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(zhuǎn)設(shè)備驅(qū)動下進行回轉(zhuǎn)，可扭轉(zhuǎn)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(dān)，并通過鋼扁擔(dān)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(nèi)回填施工。回填采用C15混凝土，為避免坍孔等情況的發(fā)生，回填作業(yè)是隨起拔套管同時進行的。即套管正式起拔前，先在套管內(nèi)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(nèi)填土面高于套管底面一定高度，最終回填至地坪標(biāo)高 。

四、經(jīng)濟效益分析

1、該技術(shù)研究給出了一整套全回轉(zhuǎn)套管鉆機拔樁施工技術(shù)，施工過程中積累的經(jīng)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(jié)省了建設(shè)資金。

2、工程實踐表明，全回轉(zhuǎn)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(huán)境因素限制小，無需增加其它輔助設(shè)施，清障拔樁的施工效率高、對周邊環(huán)境擾動小，風(fēng)險低，具有良好的經(jīng)濟效益。

五、技術(shù)研究成果及應(yīng)用范圍

此工法可適用于：在有礫巖，孤石，巖溶等復(fù)雜地層中、高質(zhì)量完成灌注樁施工；在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土管樁、鋼結(jié)構(gòu)樁等障礙物沒有完全清除的情況下就地實施頂管、盾構(gòu)隧道無障礙穿越各類樁基礎(chǔ)。

六、結(jié)束語

通過對全回轉(zhuǎn)套管鉆機處理深層地下障礙物的工程實踐，經(jīng)多次方案優(yōu)化，廣～石盾構(gòu)區(qū)間的鉆孔灌注樁全部拔除。該施工技術(shù)在拔樁的過程中，不會產(chǎn)生任何泥漿，且施工設(shè)備低噪音，減少了施工噪聲排放，節(jié)約了工程成本，施工更加環(huán)保，施工速度快，且能保證施工質(zhì)量，可保障后續(xù)工程施工。同時有效確保地鐵二號線區(qū)間的安全。該技術(shù)該技術(shù)在未來將得到更廣泛的應(yīng)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(shù)，2011，40（7）

【2】朱衛(wèi)杰，余喧平，郭亮，深層障礙物切割清理施工技術(shù)及其應(yīng)用研究【J】地下空間與工程學(xué)報，206，（4）