全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)拔除深樁基施工工藝

全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)拔除深樁基施工工藝摘

要

文章簡(jiǎn)述了在周?chē)h(huán)境復(fù)雜、有重要風(fēng)險(xiǎn)源的情況下，選用鋼套筒鉆進(jìn)法的RT260H全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)進(jìn)行深樁基拔除的施工工藝，既將深樁基順利拔除，又保護(hù)了臨近的污水管，還保證盾構(gòu)順利穿越拔樁區(qū)。關(guān)鍵詞

全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)

拔樁

污水管保護(hù)

盾構(gòu)推進(jìn)

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工程概況上海軌道交通7號(hào)線5標(biāo)區(qū)間隧道采用f6340mm土壓平衡盾構(gòu)施工，在中山北路、鎮(zhèn)坪路路口處，盾構(gòu)要穿越f3500mm污水總管；下行線還遇到中山北路高架B32橋墩下的1根廢棄的鉆孔灌注樁（長(zhǎng)37m、直徑1m、C30的原承重樁；樁邊線離f3500mm污水總管僅2.2m），為順利拔除該深樁基，又保證污水管線安全，還必須保證盾構(gòu)順利地在拔樁區(qū)域推進(jìn)，難度非常大。為確保拔樁期間高架道路順利通行，在拔樁前，需先施工新的樁基和承臺(tái)，搭設(shè)臨時(shí)鋼棧橋，使高架道路臨時(shí)繞道，然后拆除拔樁區(qū)域部分高架橋，破除樁基上承臺(tái)，再進(jìn)行拔樁。圖1為污水管、隧道、樁的位置關(guān)系平、剖面圖。圖1

污水管、隧道、樁位置關(guān)系平剖面圖

⑴φ3500mm污水總管為鋼筋混凝土預(yù)制管（管壁厚33cm，管節(jié)長(zhǎng)3m，F(xiàn)型鋼板接頭），管頂埋深6.2m，管內(nèi)有沼氣；與樁凈距2.72m。⑵需拔除已竣工13年的鉆孔灌注樁，其直徑為1000mm(設(shè)計(jì)值)，樁身自重達(dá)730kN；樁身上部（25m）主筋配置為8f20＋8f19，主筋抗拉極限為1920kN，下部（12m）主筋配置為8φ19，主筋抗拉極限為910kN；樁身被四周的土握裹著，若要順利拔出樁基，必須克服較大的摩阻力（估算值為3391kN）。⑶施工現(xiàn)場(chǎng)土層復(fù)雜，見(jiàn)表1。表1

土層特征層號(hào)土層名稱(chēng)含水量/%重度/kN×m-3孔隙比塑性指數(shù)液性指數(shù)內(nèi)聚力/kPa內(nèi)摩擦角/(°))標(biāo)貫/擊壓縮系數(shù)/MPaa-1壓縮模量/MPa②褐黃～灰黃色粉質(zhì)質(zhì)黏土30.219.00.8612.30.7228.022—0.326.05③1灰色黏質(zhì)粉土33.818.50.97——8.0286.70.247.50③2灰色砂質(zhì)粉土33.018.50.93——6.0309.60.199.50④1灰色淤泥質(zhì)黏土49.017.01.4120.31.3712.013—1.032.28⑤1-1灰色黏土40.917.71.1920.40.9619.011—0.762.78⑤1-2灰色粉質(zhì)黏土33.918.21.0113.80.9316.018—0.503.98⑥暗綠～草黃色粉質(zhì)黏土24.120.00.6914.20.3162.01512.00.218.16⑦1草黃色黏質(zhì)粉土28.918.90.84——10.03025.90.1810.67

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拔樁方案比選為了在拔除深樁基時(shí)，盡量減小對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，曾對(duì)多種拔樁方式進(jìn)行比較。拔除樁基，首先要減小樁周摩阻力，主要方法有下鋼護(hù)管法（振動(dòng)式和回鉆式）和高壓旋噴法。⑴高壓旋噴法對(duì)周?chē)h(huán)境影響大；⑵振動(dòng)式下鋼護(hù)管法是采用150～200kW的振動(dòng)錘，將設(shè)計(jì)的鋼套管沉入樁頂以下25m處，然后在鋼套管內(nèi)用高壓水將樁與鋼套管內(nèi)壁之間的土體沖掉，再用起拔設(shè)備直接拔出樁基，此法在振入鋼套管時(shí)，對(duì)地表振動(dòng)大，對(duì)周?chē)h(huán)境影響大；⑶回鉆式下鋼護(hù)管法是利用全回轉(zhuǎn)設(shè)備產(chǎn)生的下壓力和扭矩，驅(qū)動(dòng)鋼套管轉(zhuǎn)動(dòng)，利用管口的高強(qiáng)刀頭對(duì)土體的切削和高壓水對(duì)土體的沖刷作用，將套管鉆入地下，去除套管與樁體間的土體后，減小了樁周的摩阻力，拔出樁，鋼套管同樣采用旋轉(zhuǎn)方式拔出，對(duì)周?chē)h(huán)境影響小。本工程選用RT260H全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)進(jìn)行拔樁。

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RT260H全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)拔樁施工起拔設(shè)備采用RT260H型全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，選用鋼套管直徑為2000mm，套管有兩方面功能，一方面將頂部驅(qū)動(dòng)設(shè)備提供的扭矩和壓入力傳遞給刀頭，同時(shí)在鉆進(jìn)的過(guò)程中還起到支護(hù)孔壁、防止孔壁坍塌的作用，鋼套管長(zhǎng)度為39m；并配備德國(guó)利渤海爾120t吊車(chē)。3.1

RT260H全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)RT260H全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的性能參數(shù)見(jiàn)表2。

表2

RT260H全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)性能參數(shù)3.2

施工流程破除承臺(tái)→暴露樁基頂部，施工鋼筋混凝土路面→與樁同心，鉆入2m直徑的鋼套筒→用高壓水槍清除套筒與樁間的土體→在鋼套管內(nèi)打入注漿管→拔樁，在注漿管內(nèi)注入膨潤(rùn)土漿液→鋼套管內(nèi)灌入砂漿，拔除鋼套管。3.3

拔樁施工過(guò)程⑴在拔樁區(qū)域施工鋼筋混凝土基礎(chǔ)，作為拔樁的反力基礎(chǔ)。鋼筋混凝土層厚30cm，C30混凝土，配筋為f16@200雙層鋼筋網(wǎng)片。⑵安裝全回轉(zhuǎn)設(shè)備，見(jiàn)圖2。先將全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)固定在鉆孔樁中心上方，將鉆機(jī)和動(dòng)力箱、操作室相接；然后安裝反力架（防止全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)在鉆進(jìn)過(guò)程中發(fā)生扭動(dòng)），在反力架的另一頭置1輛120t吊車(chē)，吊車(chē)履帶壓住反力架，并配合鋼套筒的安裝和清障工作。圖2全回轉(zhuǎn)設(shè)備安裝圖

⑶用RT260H全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)將鋼套管壓入（與待拔灌注樁同心），回轉(zhuǎn)速度為1m/min，壓入深度30m（只需拔出上部25m樁）。鋼套管直徑為2000mm，長(zhǎng)度為39m（其中6m長(zhǎng)的6節(jié)，3m長(zhǎng)的1節(jié)），在鋼套管端部布置刀頭，并配置負(fù)載控制裝置(B.CON機(jī)構(gòu))，使鉆機(jī)在鉆進(jìn)過(guò)程中可任意調(diào)節(jié)套管的回轉(zhuǎn)扭矩、回轉(zhuǎn)速度、壓入力以及夾緊力等，確保刀頭的負(fù)載在最合適的范圍內(nèi)；同時(shí)還可設(shè)定發(fā)動(dòng)機(jī)的高速、中速、低速。1節(jié)鋼套管沉完后，再吊裝1節(jié)，位置對(duì)準(zhǔn)后，用高強(qiáng)螺栓連接。在鋼套管鉆進(jìn)過(guò)程中，全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)對(duì)地基壓力不大于30kN/m2。⑷在鉆入鋼套筒的同時(shí)，插入高壓水管，邊沖管內(nèi)的泥土，邊下沉，以減小鋼套筒鉆入時(shí)的摩阻力和拔樁時(shí)摩阻力。水槍插入深度要始終小于鋼管插入深度2m以上，以確保管內(nèi)底部土塞效應(yīng),防止套管外側(cè)土體進(jìn)入管內(nèi)，引起地面沉降；高壓水沖到的最終深度為樁頂以下25m，因拔除整根樁會(huì)增加對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。⑸在全回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)過(guò)程中，由于高壓水的沖刷，上部25m長(zhǎng)的樁身周邊土體已被沖掉，而下部樁周邊土體還存在，鋼套管內(nèi)的土體在擾動(dòng)力的作用下，將上部25m長(zhǎng)的樁身扭斷，然后用120t吊車(chē)將扭斷的樁吊出。由于拔樁是在鋼套筒圍護(hù)狀態(tài)下進(jìn)行的，所以對(duì)相鄰管線沒(méi)有產(chǎn)生任何影響。⑹在拔樁過(guò)程中，將膨潤(rùn)土漿液從已埋設(shè)的注漿管注入，充填到樁底空缺處，避免了樁底部形成真空而帶來(lái)的水土流失。圖3是拔樁的工況圖。圖3

拔樁工況圖⑺樁拔出后，用抓斗抓除孔內(nèi)殘土，再澆灌砂漿；因鋼套管內(nèi)充滿(mǎn)泥漿，故采用導(dǎo)管法水下澆灌砂漿。在澆灌砂漿（M10低標(biāo)號(hào)砂漿，塌落度為180～200mm，用商品混凝土車(chē)運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，由泵車(chē)負(fù)責(zé)澆灌）時(shí)，并起拔鋼套管（始終保持鋼套管底部低于砂漿頂部不少于3m），砂漿澆灌到地面后，鋼套管也隨之拔除，由于砂漿及時(shí)充填密實(shí)，避免了后期沉降給周?chē)h(huán)境帶來(lái)不利的影響；當(dāng)砂漿達(dá)到強(qiáng)度后，即可保證盾構(gòu)安全穿越。

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施工監(jiān)測(cè)⑴為監(jiān)測(cè)合流污水管道的沉降，采用鉆孔的方法，在合流污水管道直接埋設(shè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)（見(jiàn)圖1）。用普通工程鉆機(jī)鉆孔，孔徑為300～500mm，孔深控制在管道頂上（成孔中要注意不應(yīng)對(duì)管道有傷害），將預(yù)置的沉降連接管放入孔中，孔底（即管道頂上）澆筑混凝土；在沉降連接管外套上保護(hù)管，并進(jìn)行管口保護(hù)處理。⑵選用高精度水準(zhǔn)儀進(jìn)行沉降測(cè)量。根據(jù)水務(wù)部門(mén)的要求，管道沉降變化速率警戒值為3mm/d，最大累計(jì)沉降量的警戒值為10mm。從開(kāi)始鉆入鋼套管到砂漿澆灌完畢，共用了121h，監(jiān)測(cè)到最大沉降值為5.3mm，滿(mǎn)足水務(wù)局提出的要求。圖4為監(jiān)測(cè)曲線。圖4

監(jiān)測(cè)曲線

5結(jié)束語(yǔ)⑴在施工現(xiàn)場(chǎng)土層復(fù)雜，且存在敏感管線或建筑物時(shí)，常規(guī)的拔樁方法受到很大的制約，如靜壓鋼套管拔樁的方式，因地下障礙物的存在而造成鋼套管無(wú)法壓入；采用振動(dòng)式鋼套管，則會(huì)對(duì)周?chē)芫€和房屋等環(huán)境造成不利的影響；而采用全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)拔樁的施工方法，可較好地處理此類(lèi)問(wèn)題；⑵鋼套管口的高強(qiáng)刀頭，能使鉆孔樁與周?chē)馏w完全隔離，即使鉆孔樁有較大擴(kuò)孔，也可將突出的混凝土切除；⑶采用旋轉(zhuǎn)方式鉆入地下及拔出，拔樁時(shí)僅需克服樁的自重（約為730kN），且在鋼套管?chē)o(hù)下進(jìn)行的。因此，在處理及拔樁過(guò)程中，能有效地降低施工對(duì)合流污水管和周?chē)ㄖ挠绊?；⑷用高壓?/p>