城市核心區全回轉套管鉆機清障技術研究

吳艷明

【摘要】360°全回轉鉆機拔樁可廣泛應用于廢棄工程樁、支護樁的處理，本文介紹了在拔樁過程中遇到的難點及處理措施，提供了較全面的施工經驗，為類似工程提供借鑒。

【關鍵詞】老工程樁;CO探地雷達;土體穩定性;水泥土;障礙物清理

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

18.

1、工程概況

天津嘉里中心二期工程位于天津河東區海河東岸，東臨六緯路，東南臨八經路;本工程由“辦公大樓”、“居住型公寓”、“商業裙樓”、“地下車庫”四個板塊建筑組成。總建筑面積約17.77萬㎡，地上建筑總建筑面積為137310㎡，地下總建筑面積40450㎡?；涌偯娣e約12800㎡，基坑延展長度約為470m。基坑支護采用地下連續墻+三道鋼筋混凝土水平支撐體系組成，地連墻墻厚800mm。

2、清障施工概況

2.1障礙物概況

本工程地下存在大量施工的圍護樁及工程樁，根據設計圖紙障礙物平面圖顯示部分老樁及一期結構與本期設計圍護結構地下連續墻存在位置沖突，地下連續墻正式施工前應首先清除侵入槽段內的老樁及結構，考慮到灌注樁施工過程中不可避免的存在定位偏差、垂直度偏差、灌注樁擴孔等問題，現場根據原障礙物圖紙信息對現場老樁進行了實際探測，實測須清除老圍護樁共計36根（樁徑1000mm;深度約26m），老工程樁共計14根（樁徑800mm，深度約50m），一期結構底板侵入地墻施工槽段須套孔處理共計59孔（布孔形式1500mm@900mm，深度15.95m）。

2.2障礙物探測

針對障礙物類型分別采取了不同的探測手段，有效的對須清除障礙物進行了定位。

（1）老圍護樁障礙物：由于老圍護樁障礙物圖紙顯示樁頂標高為+0.3，現場實際地坪標高約+3.0，樁頭埋深較淺約2.7m，對此類樁的探測采取了機械探挖的形式，使用挖掘機去除表層雜填土，露出原圍護樁頂混凝土冠梁，再將混凝土冠梁機械破除露出樁頂，采集樁中心平面坐標位置并標注于原設計圖紙上，對比圖紙信息判斷障礙物老圍護樁是否需要進行拔除。

（2）老工程樁障礙物：老工程樁障礙物圖紙顯示樁頂標高為-12.2，樁頭埋深較深（地面下15m左右），針對此類障礙物現場采用了3種方式結合探測：

①首先結合樁基的設計位置尋找灌注樁遺留的吊筋和上部返漿土的情況判斷其平面位置。

②通過先進的CO探地雷達系統對障礙物的平面位置及深度進行探測，CO探地雷達系統使用的實時采樣技術是雷達的發射天線發出一個電磁波信號后，接收天線把不同時間的反射信號一次采集完成。CO系統的高動態技術，使得信號帶寬變大，噪聲水平變低。這樣采用同樣頻率，CO系統有效的低頻部分更低（對應到實際效果就是探測得更深了），高頻部分更高（對應到實際效果就是能探測到更小的物體了）。因此，采用高動態范圍的CO系統，和傳統雷達天線相比，探測更深，分辨率更高（可以看到更小的缺陷）。現場利用CO雷達延圍護結構地下連續墻內側、外側各探測一周，采集障礙物數據信息，并將探測到障礙物的位置現場做好標記。

③根據CO雷達探測數據結果以及現場的標記，現場利用小型引孔鉆機對探測數據進一步進行驗證，小型引孔鉆機鉆進速度快，并且垂直較好，探測結果更為直觀。在標記障礙物位置向下垂直引孔，根據鉆頭鉆進情況及鉆桿深度情況判斷老工程樁障礙物的實際深度。

（3）一期結構底板障礙物

由于埋深原因，現場同樣采取小型引孔鉆機的探測手段，根據圖紙信息顯示底板侵入地墻槽段區域，沿著地墻外側垂直地墻外邊線500mm（地墻施工安全保證距離）間隔5m進行鉆孔探測。

以上探測手段均取得了較好的效果，為后續的障礙物清除施工提供準確的數據信息。

3、清障主要施工流程

3.1設備就位

根據上述障礙物探測結果現場放出障礙物老樁中心坐標或清障套孔中心坐標，然后由測量人員對設計鉆孔位進行精確放樣，復核后并做出標記。通過履帶吊配合挖掘機將底部路基鋼板鋪設到位，再將定位鋼板放置于路基鋼板上方，定位鋼板正中心與障礙物中心、套管中心應重合，吊機起吊全套管鉆機以定位鋼板進行就位，就位完成后調整好設備的水平度，并隨時觀察和控制套管的垂直度使之不低于施工規范要求。鉆機就位后，開始安裝支撐反力架。反力架作用是防止全套管鉆機進行旋轉的過程中產生位移，從而影響清障精度。

3.2套管埋設和開鉆

設備就位后，開始進行套管的埋設和鉆進作業。鉆進過程依靠鉆機自身液壓力以及自重進行壓入。首先全套管回轉鉆機的套管采用Φ1500外徑的雙壁鋼套管，在成孔套管使用前，應進行套管順直度的檢查和校正。檢查和校正單節套管的順直度，順直度偏差應小于1/300。

3.3套管壓入及鉆進

每節套管連接好并檢查垂直度后，通過全回轉鉆機的回轉裝置使套管進行不小于360°旋轉，以減少套管與土體的摩擦阻力，并隨即利用套管端部的刀齒切割土體或障礙物，壓入土中，開始正常作業。通過觀測設備上的扭矩表，以此判斷套管鉆入情況，分別了解處于受壓或不受壓的狀態。當套管壓入至樁底位置后便可進行抓土作業，套管施工中接管高度為鉆機機高+1.2m，以便施工人員接管。抓土過程中實時監測地下土體標高，利用繩尺量取地面套管高度（h上）以及套管內部深度（H），然后反算地下入土深度。

3.4樁身拗斷并取出

套管已壓入至相對深度，通常鉆孔灌注樁，壓入至樁頂下方5～6m處。利用沖抓斗取出樁頂表層覆蓋土，露出樁頂。吊車吊住自制特殊插棒，利用插棒自重，迅速插入樁基旁邊土體，并使其卡住樁身。最終利用全套管旋挖鉆機自身強大的旋轉扭力，進行正向旋轉，使插棒越插越緊，直至強行將該樁基扭斷。當樁基完全扭斷后，仍然需要進行旋轉多次。目的使樁基內部已成為麻花形的鋼筋，徹底崩斷即可。

3.5清孔回填、套管拔出

清孔至挖出原狀土后，即進行套管內回填施工?；靥钔敛捎煤坏陀?%水泥的水泥土進行回填。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，考慮到清障范圍靠近地鐵，因此采用分層回填過程中用揰錘進行夯實，以每回填2m高度水泥土后進行夯實處理。

4、常見問題處理

4.1障礙物過大

當套管壓入至樁底位置后便可進行抓土作業，如遇特殊情況如地底障礙物過大，影響鉆進速度;處理措施：可考慮抓取部分土以便減少鉆進中的阻力。如遇到大塊的障礙物，則利用重錘進行破碎后抓出。

4.2成孔偏差

在成孔過程中無可避免的可能產生偏差，因此針對成孔偏差將采取下述程序進行糾偏：處理措施：在每節套管成孔完畢后，對地面套管外露部分進行東西、南北兩側通過鉛垂測量傾斜度。套管入土深度<5m：起拔套管100mm，利用鉆機自身水平調整設施進行水平調整，務必確保套管的垂直度，并利用鉛垂復測。套管入土深度>5m：由于套管打設已到一定深度，地底孔位已形成相應的“軌道”，利用水平調整設施已無法完全糾偏，故起拔套管至入土深度<5m，然后根據套管入土深度<5m糾偏方式進行套管糾偏。

4.3堵管

樁身與套管間被土體填實，形成一體，發生堵管，斷樁無法正常取出;處理措施：履帶吊將套管拉起，利用破碎錘敲打套管外皮，反復震動使得樁身與套管間土體松動，樁身部分滑出套管，再將露出部分樁體混泥土破除。重復上述工序直至樁體完全破除或取出。

參考文獻：

[1]JGJ942008建筑樁基技術規范

[2]冷金榮.360°全回轉鉆機在拔樁工程中的應用

[3]張冠洲.地下障礙樁處理技術體系探討

[4]秦軍.利用全回轉設備清除鉆孔灌注樁