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    南通市地鐵二號線路段清障工程案例

    2019-2-27

    1.工程概況

    (1)拔樁工程概況

    擬建工程位于南通市港閘區,具體施工地點為通揚運河分支河道。因南通市地鐵二號線運行線路規劃需經過此處,為保證地鐵線路的正常盾構施工,特需進行此河道處橋樁拔除清障施工。

    擬建工程場地地下存有原大橋施工留置的灌注橋樁,其基本參數為:樁徑1200mm,樁深22m。為保證本工程的正常施工,需先將施工場地與河道通過筑堤隔離,并將場地硬化平整,隨后進行拔樁清障施工。

    本施工案例主要講述如何利用全套管全回轉鉆機進行拔樁清障施工,同時詳細解讀施工過程中的技術要點。

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    施工現場平面圖

    2.施工原理

    全套管全回轉鉆機在工作時會產生下壓力和回轉扭矩,帶動鋼套管回轉下壓,同時依靠鋼套管頭部安裝的高強度刀頭對舊樁周圍的土體、巖層、鋼筋砼等障礙物進行切削分離,采用沖抓斗及履帶吊將分離后的舊樁體拔出,此時鋼套管可充當護壁防止塌孔等事故導致地層沉降變化影響周圍基礎設施。舊樁體拔出后,進行鋼套管內部砂土回填。

    3.施工設備

       ① DTR2106H型全套管全回轉鉆機1臺;

       ② SCC125t履帶吊車1臺;

       ③ 挖掘機及裝載車各1臺;

       ④ 鉆機配套沖抓斗、重錘、楔形錘。

    4.施工工藝

    (1)施工流程

    單點樁位舊樁拔除施工工藝流程(分段拔除):

    施工準備→樁位放樣→鋪設工作平臺→鉆機就位→鋼套管下壓→楔形錘嵌入→回轉扭斷舊樁→拔除扭斷舊樁→沖抓斗抓取、外漏下段樁頭→重復鋼套管下壓~拔除扭斷舊樁施工→沖抓確保清障徹底→回填拔管完成舊樁拔除施工。

    (2)具體施工步驟

    a. 施工準備

    根據業主提供原有橋樁的基本信息確定樁位,同時參考舊樁的樁徑、樁深等參數選取合適的鋼套管和全套管全回轉鉆機。其中,本項目工程舊樁樁徑為1200mm,結合過往施工經驗及本項目地點的實際情況,最終選用直徑2000mm鋼套管進行舊樁拔除作業。

    b. 樁位放樣

    根據現場已經測設好的測量控制網,利用全站儀對舊樁樁位進行放樣,并用明顯物品做出標記。本項目工程舊樁體為橋樁,樁體頂端已外漏,可直接進行樁位確定。

    c. 鋪設工作平臺

    因本項目工程施工地點為河道,地表淤泥等需要提前清理并做場地硬化平整處理。同時在施工樁位地點鋪設大型工作平臺,減少鉆機中心處壓強,防止地基軟弱造成鉆機下陷或地表坍塌。

    d. 鉆機就位

      工作平臺鋪設完成后進行鉆機設備就位。首先利用十字定位法將基板吊至樁心位置,接著用履帶吊將全套管全回轉鉆機吊放在基板正上方,要求鉆機主夾具中心位置點與十字定位中心點在一條垂線上,鉆機就位后,將反力叉、反力架、配重等輔助設備與鉆機相連接。

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    e. 鋼套管下壓

      鉆機工作前,首先利用鉆機水平調節功能將鉆機自身調節至水平位置,接著用履帶吊吊裝第一節鋼套管,鉆機開始回轉及下壓動作將鋼套管旋轉壓入土體,第一節鋼套管壓入完成此時根據回轉扭矩及下壓力等參數判斷續接第二節鋼套管亦或進入楔形錘嵌入分段拔除施工。其中,第一節鋼套管的下壓的垂直度對后節鋼套管的垂直精度影響很大,因此第一節鋼套管下壓過程中必須經常從X、Y兩個軸線方向通過測錘或經緯儀檢查鋼套管是否垂直,如若出現偏斜情況需及時糾偏。

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    f. 楔形錘嵌入

    當鋼套管下壓到位后,起吊楔形錘沿鋼套管內壁自由下落,依靠楔形錘自重產生的沖擊力將楔形錘嵌入舊樁體與鋼套管之間空隙,確保嵌入塞實后進入下步工序。

    g. 回轉扭斷舊樁

    楔形錘嵌入舊樁與鋼套管內壁空隙牢實后,啟動全套管全回轉鉆機進行回轉。鉆機的強大扭矩通過楔形錘傳導將舊樁體扭斷。舊樁扭斷的表現形式為舊樁體樁頭隨鋼套管一同回轉。

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    h. 拔除扭斷舊樁

    確認舊樁已被扭斷后安排人員進入鋼套管內部對樁頭部分用鎖鏈進行捆綁或焊接等方式掛牢被扭斷舊樁體,隨后采用履帶吊和全套管全回轉鉆機相互配合將被扭斷舊樁拔出鋼套管。

    i. 沖抓斗抓取、外漏下段樁頭

    扭斷舊樁體拔除后,履帶吊起吊沖抓斗依靠吊機的大小吊鉤配合來進行沖挖作業,直至下節段舊樁樁頭外漏后停止沖抓。 

    j. 重復鋼套管下壓~拔除扭斷舊樁施工

    下節段舊樁樁頭外漏后,重復進行e、f、g、h、i工序施工作業。直至整體舊樁完全被拔除。

    k. 沖抓確保清障徹底

    根據拔出舊樁的長度判斷地下是否還存有斷節舊樁,繼續采用沖抓斗取土方式將鋼套管內部的障礙物、廢舊砼結構徹底清除干凈。

    l. 回填拔管完成舊樁拔除施工

    確認鋼套管內部清障徹底后,需要往鋼套管內部回填砂土充盈舊樁的原有空間,防止孔壁坍塌等現象對周圍土體環境產生影響。在回填的同時逐節拔出鋼套管,要求鋼套管要始終低于回填土標高2m左右,直至回填到設計標高和鋼套管全部拔出,完成該樁位點拔樁清障任務。

    (3)施工要點

    ① 鋼套管選取控制

    在拔樁清障項目中,鋼套管型號的判斷選擇是施工順利與否的關鍵。鋼套管口徑選擇過小會導致清障不徹底,甚至會產生悶管現象,嚴重影響施工進度,鋼套管口徑選擇過大會導致舊樁難以與土體分離,影響施工效率。因過往工程施工的舊樁質量無法把控,經常會出現“大肚皮”或者垂直度不高的現象,因此鋼套管口徑選擇不能一成不變,一定要結合實際來選取。

    “大肚皮”現象                      垂直度不良現象       

    ②地基處理控制

    若施工場地較為復雜或軟弱時,需要提前清理并做場地硬化平整處理。同時需要在施工樁位地點鋪設大型工作平臺,其原理是通過增大鉆機下壓力與地面接觸面積以此減少鉆機中心處壓強,防止地基軟弱造成鉆機下陷或地表坍塌。

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    ③ 舊樁拔除控制

    全套管全回轉鉆機依靠強大的扭矩將舊樁體與周圍土體分離,實現舊樁獨立拔除的前提條件,它表現在當全套管全回轉鉆機帶動鋼套管回轉時,內部樁體跟隨套管一同回轉。此時,安排人員進入鋼套管內部進行樁頭部分捆綁固定工作,根據不同的現場情況可采用捆綁、焊接等方式進行固定,固定完成后采用履帶吊車與全套管全回轉鉆機相互配合將其拔除,具體配合方式為:首先利用全套管全回轉鉆機將鋼套管及內部廢舊樁體一同起拔至一定高度,履帶吊大鉤起吊拉拔廢舊樁體(起吊力僅需拉住舊樁體即可,具體起吊力根據工況而定),此時全套管全回轉鉆機使用回轉/搖動模式并略微下壓,當履帶吊發現起吊力增加過大時,吊車司機鳴笛示意停止鉆機下壓動作,鉆機繼續回轉/搖動分散樁體與鋼套管內部土體壓密現象,當履帶吊車起吊力變小后,吊車司機通過不同的鳴笛方式指示鉆機操作人員繼續輕微下壓鋼套管,如此反復循環,直到樁體與周圍土體完全分離后履帶吊車將扭斷舊樁從鋼套管內拔除。

    ④ 測量施工質量控制

    仔細觀察拔出的樁和障礙物,嚴格控制清樁深度,清樁要徹底,殘留混凝土塊及鋼筋要抓取干凈。一般通過測量拔出舊樁長度及測量實際孔深作為判斷依據。 

    ⑤ 回填控制

    舊樁拔除后,其原有空間需要回填砂土將其充盈,防止孔壁坍塌對周圍地層環境產生影響。本項目工程回填采用符合設計要求的砂土。具體步驟為從鋼套管底部往上回填粘土,每次回填高度約2m左右,回填后用重錘夯擊數次,保證回填密實;回填過程中同步鋼套管起拔作業,要求鋼套管不能超前于回填高度,以此反復直至將回填土填至設計標高為止。

    (4)施工進度

    本項目工程中單臺全套管全回轉鉆機拔除舊樁施工效率為1.5天/根。

    (5)施工效果

    采用全套管全回轉鉆機進行拔樁清障,施工簡單便捷,清障徹底且施工過程中不會對周圍土體或建筑設施產生擾動,經濟環保。

    5.小結

    本項目工程施工最大的特點是將鋼套管鉆進壓入高密度河沙土體中,利用套管護壁作用及鉆機自身的強大扭矩,實現鋼套管內部拔樁清障施工。具體如下:

    ① 施工過程簡單可靠,無振動低噪音;

    ② 安全性能高,減少對周圍土體擾動;

    ③ 快速便捷,減少施工成本;

    ④ 適用范圍廣,經濟環保。


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