全回轉(zhuǎn)鉆機在拔樁、清障中的應(yīng)用

2016年度項目管理技術(shù)總結(jié)論文第頁/共11頁全回轉(zhuǎn)鉆機在拔樁、清障中的應(yīng)用潘亮上海分公司第八工程管理部[摘要]：全回轉(zhuǎn)鉆機拔樁、清障時對周邊環(huán)境影響小，同時能保證清除樁體和回填的質(zhì)量，本文結(jié)合某工程實例介紹全回轉(zhuǎn)鉆機在拔樁、清障中的應(yīng)用，可為類似工程提供借鑒。[關(guān)鍵詞]：全回轉(zhuǎn)鉆機拔樁清障1引言在地下工程施工過程中，經(jīng)常會遇到一些地下障礙物，對于較淺的障礙物可以直接采用挖機及鎬頭機進行挖除，但對于較深的障礙物(如鉆孔灌注樁、預(yù)制樁等)，尤其是周邊環(huán)境復(fù)雜、對安全文明施工要求較高的城市密集區(qū)，對拔樁、清障方案的選擇顯得尤為重要；本文以某工程為實例，介紹全回轉(zhuǎn)鉆機在拔樁、清障中的應(yīng)用。2概況某辦公樓工程，南臨銀洲街，東靠即墨路，北側(cè)為一期已建會所及公寓，西側(cè)為一期已建一層地下車庫；周邊為住宅小區(qū)、辦公寫字樓等；擬建辦公樓工程場地北側(cè)為2層已建會所，其基礎(chǔ)為天然地基，埋深約2.4m，該會所距擬建辦公樓的地下室邊線最近約4.09m；西側(cè)緊鄰瑞苑一期一層地下車庫，天然地基，地下車庫埋深約3.7m，距離擬建辦公樓地下室邊線最近約2.7m(一期底板距擬建辦公樓地下室邊線為1.55m)；該工程場地較為復(fù)雜，整個擬建辦公樓場區(qū)地下分布有原有建筑物（已拆除）的0.40m×0.40m的預(yù)制方樁基礎(chǔ)，該樁長約23m，樁頂埋深約2.0m，根據(jù)擬建辦公樓設(shè)計圖紙的要求，現(xiàn)場需拔除位于基坑圍護的止水帷幕位置的13根預(yù)制方樁；因直接影響到鉆孔灌注工程樁的施工，還需拔除原有留在基地下的鉆孔灌注樁數(shù)量3根，該鉆孔灌注樁直徑為650mm，樁長36m；擬建辦公樓場地遍布原有建筑物拆除時殘留的建筑垃圾，最深埋深約為3.4m，基坑圍護的止水帷幕位置還需進行清障換填。圖1擬建項目與車庫、會所位置關(guān)系圖3拔樁、清障方案選擇(1)常規(guī)拔樁的方法主要有：振動沉管拔樁法、水沖法、全回轉(zhuǎn)鉆機拔樁；(2)拔樁方案比選：1)該工程地處陸家嘴繁華地帶，周邊為住宅小區(qū)及辦公樓，故安全文明施工的要求極高；因振動沉管拔樁法施工時產(chǎn)生的噪聲較大，且對周邊的影響較大，故不適宜在該工程應(yīng)用。2)若采用水沖法拔樁，可能造成會所位置的基礎(chǔ)不均勻下沉；同時，水沖法拔樁，其樁孔無法回填密實，對鉆孔灌注樁施工而言，混凝土方量控制不準，整個方樁樁孔會被混凝土灌滿，不利于附近鉆孔樁的施工；對三軸攪拌樁而言，止水帷幕附近有空洞，水泥漿會流失，且水泥漿的濃度達不到設(shè)計要求，不利于止水。3)全回轉(zhuǎn)鉆機拔樁，其施工時噪音小于70分貝，套管旋轉(zhuǎn)沉入360°旋轉(zhuǎn)鉆進，清障安全性能好，無振動、無擾動、無影響，不會對臨近構(gòu)筑物造成影響，既環(huán)保又安全。套管對四周土體及臨近構(gòu)筑物無影響和擾動，保證了清除樁體和回填的質(zhì)量。故本工程采用全回轉(zhuǎn)鉆機拔樁。(3)止水帷幕位置清障方案選型擬建場地原倉庫已拆除，但遍布拆除的建筑垃圾，最深埋深約為3.4m；東側(cè)、西側(cè)、南側(cè)均可考慮采用放坡挖土進行換填處理；北側(cè)距離會所較近，會所基礎(chǔ)埋深才2.4m,采用放坡挖土進行換填安全系數(shù)不大，若采用鋼板樁支護后再進行挖土換填，因存在建筑垃圾，無法保證鋼板樁正常壓入及鋼板樁的連續(xù)，綜上考慮，擬對會所位置采用全回轉(zhuǎn)鉆機進行換填。4全回轉(zhuǎn)鉆機施工原理、性能及參數(shù)4.1全回轉(zhuǎn)鉆機施工原理采用日本進口的RT200H全回轉(zhuǎn)設(shè)備，該設(shè)備是能夠驅(qū)動鋼套管做周回轉(zhuǎn)以將鋼套管壓入和拔除的施工機械，該設(shè)備在作業(yè)時產(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，將套管鉆入地下至樁底，然后利用液壓起拔設(shè)備將樁拔除。最后向套管內(nèi)回灌水泥土，并在回填的同時逐節(jié)拔除鋼套管。4.2全回轉(zhuǎn)鉆機設(shè)備性能4.2.1設(shè)備組成RT-200H全回轉(zhuǎn)套管鉆機主要配置有RT200H全回轉(zhuǎn)套管鉆機主機、相應(yīng)型號數(shù)量的套管、液壓動力站、操控室、反力配重、路基板及定位鋼板、沖抓斗、夾力棒、楔形錘及十字沖錘等。另需120t履帶吊、PC200挖掘機等機械配合施工。圖2全回轉(zhuǎn)鉆機4.2.2套管結(jié)構(gòu)套管為厚度48mm的鋼質(zhì)桶式結(jié)構(gòu)，首節(jié)套管帶合金刀頭；其他套管的中間為桶身，兩頭為套疊式接頭，接頭設(shè)螺孔和剪力鍵，相鄰兩節(jié)靠螺栓和剪力鍵連接傳遞荷載；套管主體材質(zhì)為16Mn鋼，兩端接口材質(zhì)為24Mn鋼。套管管壁分三層，內(nèi)外兩層各為20mm的鋼板，中間層為8mm的鋼網(wǎng)片；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；另一方面在鉆進的過程中還起到支護孔壁，防止孔壁坍塌。圖3鋼套管圖4首節(jié)套管4.2.3沖抓斗圖5沖抓斗沖抓斗是套管鉆進后進行桶內(nèi)土體和障礙物清理的重要設(shè)備部件之一。隨著套管的鉆進，套管內(nèi)的土體和被刀頭切割后的地下障礙物需要通過抓斗抓取出來。抓斗有兩扇可以活動的斗葉，整個沖抓過程中斗葉在閉合與張開兩種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。4.3全回轉(zhuǎn)鉆機設(shè)備參數(shù)表1全回轉(zhuǎn)鉆機參數(shù)型式RT－200H適用樁外徑φ1000mm～φ2000mm回轉(zhuǎn)扭矩2950／1740／1010kN?m（301／177／103t?m）低速瞬時扭矩3130kN?m（319t?m）…（只7秒有效）回轉(zhuǎn)速度0.9／1.5／2.5min－1（0.9／1.5／2.5r.p.m.）壓入力590(可變)＋250(自重)kN（60(可變)＋26(自重)tf）拉拔力3450kN（352tf）瞬時拉拔力3940kN（402t）…（只3秒有效）壓拔行程750mm輔助夾具可夾質(zhì)量200t（根據(jù)夾面的狀態(tài)進行變化）質(zhì)量本體34.1ｔ含輔助夾具35.8ｔ長×寬×高4000mm×2800mm×3000mm表2液壓動力站參數(shù)型式RTP－3H發(fā)動機型號日野P11C-UP型（帶渦輪增壓、符合建筑機械的3次排氣標準值）發(fā)動機功率243kW（330PS）/1850min－1（發(fā)動機單體測出值）燃油消耗量213g/kW?h（額定輸出時）回轉(zhuǎn)用泵型式可變型最大流量288?/min×2回轉(zhuǎn)用泵最高使用壓力34.3MPa（350kgf/cm2）壓拔夾緊用泵型式可變型最大流量320?/min最高使用壓力31.4MPa（320kgf/cm2）水平油缸用泵型式齒輪泵最大流量61?/min最高使用壓力20.6MPa（210kgf/cm2）質(zhì)量6.9ｔ(不含燃料)控制方式遠距離操作（遙控）長×寬×高5205mm×2100mm×2132mm5施工工藝流程及操作要點5.1施工工藝流程圖圖6全回轉(zhuǎn)鉆機拔樁流程圖圖7全回轉(zhuǎn)鉆機清障流程圖5.2操作要點5.2.1施工準備及鉆機就位將需要清障及拔樁的部位先進行平整壓實，測量人員對該位置進行放樣，并做好標記；鉆機就位過程如下:(1)先安放路基板，再安放定位鋼板，定位鋼板安放必須平整，且孔位中心與需清障的孔位中心精確重合，定位鋼板的四個定位基點必須全部在路基板的中心，定位鋼板的孔位中心可通過兩根細線確定，安放時與預(yù)先測量好的需清障孔位中心重合即可。(2)安放鉆機，鉆機四個支腿全部安放入定位鋼板的四個基點，安放到位后，可通過鉆機的垂直監(jiān)視系統(tǒng)或經(jīng)緯儀確定鉆機的垂直度，通過調(diào)整四個支腿油缸使鉆機安放水平。(3)液壓泵站就位，并與鉆機液壓系統(tǒng)連接完畢，檢查、調(diào)試好設(shè)備，并確保各個系統(tǒng)工作正常(啟動前須保證泵站各個系統(tǒng)工作良好，包括油料、冷卻液、油管連接、各閥門等)。(4)安裝鉆機配重架及反力配重，注意反力配重應(yīng)對稱安放。(5)安裝反力叉，反力叉安裝好后，反力叉遠離鉆機的，一端用履帶吊或者挖掘機的履帶頂死，以防鉆機帶載旋轉(zhuǎn)切削時產(chǎn)生的反力造成鉆機主機旋轉(zhuǎn)。(6)將已安裝刀具的鉆頭(1.5m長)與一截6m套筒連接好后，安放入鉆機。

圖8全回轉(zhuǎn)鉆機就位、安置反力架、套管5.2.2套管壓入需拔除樁的規(guī)格為400mm預(yù)制方樁及650mm鉆孔灌注樁，樁長分別為23m、36m；選用直徑1500mm鋼套管，選用套管主要規(guī)格長度為9m、6m；鋼套管最終鉆入長度至少需超過樁底1m；套管壓入初期施工管理的好壞，對以后套管壓入有很大影響；因此，需特別注意壓入初期、后期的施工方法和注意事項。(1)套管插入初期（自重壓入）套管壓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。在起重機將套管吊起懸空的狀態(tài)，夾緊套管。套管前端插入輔助夾盤之前，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。套管在插入初期，應(yīng)利用套管自重壓入，禁止強行壓入套管。用自重壓入套管，首先將發(fā)動機設(shè)置在高速狀態(tài)，回轉(zhuǎn)速度設(shè)置為中等速度，將液壓動力站的“壓入調(diào)整盤”向左旋轉(zhuǎn)到底，液壓回路打開，保持壓拔按鈕在“壓入”的狀態(tài)，此時因為不向推力油缸供油，套管憑借自重持續(xù)下降，在此狀態(tài)下，套管可以持續(xù)下降到推力油缸的最大行程。壓入初期不要過度使套管上下動作，應(yīng)積極配合自重進行下壓；只有當自重壓入速度變慢時，方可逐步增加壓入力。(2)后期壓入（使用液壓進行手動壓入）當采用自重壓入速度變慢時，將液壓動力站“壓入力調(diào)整盤”向右旋轉(zhuǎn)，液壓會逐步上升，此時壓拔鈕在置于“壓入”狀態(tài)時，液壓油缸向推力油缸供油，此時壓入模式轉(zhuǎn)為液壓壓入。若“壓入力調(diào)整盤”向右旋轉(zhuǎn)到底，液壓力過度上升，在超過下部機架自重時會出現(xiàn)下部機架浮起的情況，此時回轉(zhuǎn)鉆機將無法工作，若在下部機架浮起的狀態(tài)下反復(fù)進行套管壓入操作，在下部機架浮起的瞬間，有時會增加使套管傾覆的負荷，導(dǎo)致套管垂直精度變差，為防止下部機架浮起，必須使用“壓入力調(diào)整盤”調(diào)整壓入力。5.2.3沖抓出渣、樁體吊出渣土排出，采用沖抓斗。根據(jù)本工程配備的Φ1500mm的套管，選用相對應(yīng)的沖抓斗。在鋼套管逐步壓入的同時，用沖抓斗不斷的抓出套管內(nèi)土體及雜物。鋼套管旋轉(zhuǎn)沉入一定的樁身深度后，在樁體與套管之間放入夾力棒，強行擰斷樁體，利用專用鋼鏈條并將被擰斷的樁體分段吊出；在鋼套管鉆進過程中因土體的擾動，樁身會發(fā)生扭斷或破壞，特別是對于打入樁接頭部位，這樣更有利于將上部樁拔出，剩余的樁用100T吊機配合沖抓斗逐段拔出，無論上部樁是否拔出，都要在鋼套管內(nèi)不斷取土，如樁不能整根或半根拔出，則采用沖抓斗在鋼套管內(nèi)將樁逐步切斷后取土，以利于鋼套管繼續(xù)下鉆。拔除的樁體（包括整根樁、斷樁、混凝土碎塊）及時外運。圖9沖抓斗抓出土體及雜物圖10樁體分段拔除圖11拔除的樁體5.2.4樁孔回填及套管拔除樁孔回填有利于下道工序施工，增強施工安全。回填料采用水泥、粘土拌制而成的水泥土，水泥摻量不少于8%（重量比），利用挖掘機現(xiàn)場反復(fù)攪拌均勻后，用挖掘機將拌好的填充料回填至樁孔內(nèi)；如遇到下雨天氣用彩條布覆蓋以保證土源的含水量不受其影響。套管拔除采用回轉(zhuǎn)裝置反向回轉(zhuǎn)進行，套管拔除與回填應(yīng)同步進行，以保證回填材料充滿孔洞，在回填時產(chǎn)生的沖擊力使密實度增強，回填好之后，回填材料通過自重下沉進一步使密實度增強。拔管至接近地坪標高剩余6m時應(yīng)暫停拔除，然后繼續(xù)向鋼套管內(nèi)加入填充料，直至鋼套管全部加滿。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，最終回填至地坪標高。圖12樁孔回填土6施工工效及費用因工程地理位置及周邊環(huán)境制約，施工時間為早上6:00—晚上10:00，有效施工時間為12-14小時；(1)400預(yù)制方樁，樁長23m，每天可拔除1根，費用為3萬元/根；(2)直徑650mm鉆孔灌注樁，樁長36m，兩天可拔除1根，費用16萬元/根；(3)4m埋深范圍清障及換填孔(直徑1500套管，搭接300mm)，每天可換填孔數(shù)量為6個，費用為3000元/孔；7結(jié)語全回轉(zhuǎn)鉆機拔樁、清障對周邊環(huán)境影響小，環(huán)保安全，清障徹底，清除后的土體強度未受到破壞，后續(xù)止