鋼筋混凝土預(yù)制管樁無(wú)損傷拔除施工

劉培勛，白領(lǐng)群，展 波

（鄭州黃河水電工程有限公司，451450，鄭州）

隨著水資源相對(duì)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的日益短缺，以及黃河干支流水庫(kù)調(diào)節(jié)洪水力度的不斷加大，特別是小浪底水庫(kù)的建成運(yùn)用，黃河下游出現(xiàn)5 000 m3/s以上洪水的概率減小了，最近幾年黃河下游河道出現(xiàn)的主要是1000 m3/s左右的水流過(guò)程，與現(xiàn)有以5 000 m3/s洪水標(biāo)準(zhǔn)修建的中水河槽整治工程很不適應(yīng)，水流在2.5 km寬的河槽內(nèi)游蕩不定，一些河段畸形河勢(shì)發(fā)育?；魏觿?shì)不僅造成規(guī)劃范圍外的小水險(xiǎn)情頻發(fā)，已有工程利用效能和河道輸沙能力降低，也給將來(lái)大洪水行洪輸移提供了非常不利的基礎(chǔ)條件。

為探索遏制和歸順畸形河勢(shì)的方法和途徑，黃委河南黃河河務(wù)局利用水利部社會(huì)公益性項(xiàng)目資助開展了移動(dòng)式不搶險(xiǎn)潛壩研究與應(yīng)用，并于2009年3月1日至5月6日在鄭州南裹頭大壩下游300 m南岸黃河灘區(qū)進(jìn)行了移動(dòng)式不搶險(xiǎn)潛壩的鋼筋混凝土預(yù)制管樁無(wú)損傷拔除移動(dòng)的施工技術(shù)研究和實(shí)驗(yàn)。

一、射水拔樁原理

移動(dòng)式不搶險(xiǎn)潛壩由外徑0.5 m、壁厚0.125 m、樁長(zhǎng)15 m的 PHC預(yù)應(yīng)力C80鋼筋混凝土成品管樁按凈間距0.3 m單排直線布置而成，要實(shí)現(xiàn)壩的拆除移動(dòng)，必須將深埋于地下的鋼筋混凝土預(yù)制管樁毫無(wú)損傷地拔出來(lái)，為削減或消除管樁與其周圍土體間的摩阻力和下吸力，課題組研制了高壓射水拔樁器專用機(jī)械。該設(shè)備具體施工過(guò)程原理如圖1所示。

二、設(shè)備配備和選型

拔樁的主要施工機(jī)具和設(shè)備：高壓水泵供水系統(tǒng)、車載起重機(jī)、混凝土樁頂部壓盤連接工具、吊索具等。

拔樁器：由黃委會(huì)機(jī)械修造廠研制的高壓射水拔樁器及其配套管道系統(tǒng)（見圖 2）。

供水設(shè)備：配備6SH 6A型高壓水泵2臺(tái)。水泵揚(yáng)程67m，流量120m3/h，電機(jī)為功率45 kW。

起重設(shè)備：25 t汽車吊1臺(tái) (另1臺(tái)50 t吊車備用)，長(zhǎng)度為6 m的18～22 mm鋼絲繩2根，U形卡環(huán)2個(gè)，壓盤1個(gè)（見圖 3）。

三、拔樁器拔樁施工工藝

1.拔樁施工平面布置

在混凝土樁一側(cè)布置供水系統(tǒng)、集漿池和沉淀池，另一側(cè)布設(shè)起重機(jī)、拔樁器等設(shè)備。

2.拔樁施工工藝流程

①拔樁施工準(zhǔn)備，清理管樁頂部鋼板上的絲扣，并連接上吊裝的壓盤和鋼絲繩。

②以管樁為中心埋設(shè)護(hù)筒，并堆土固定護(hù)筒。

③將拔樁器吊裝就位，開啟水泵形成高壓水流，沖刷松動(dòng)管樁周圍已經(jīng)固結(jié)的土體，拔樁器下沉至預(yù)定深度。

④將樁頂鋼絲繩掛上起重機(jī)吊鉤，將管樁與拔樁器同時(shí)上提。

⑤將拔樁器與樁同時(shí)吊出管樁孔，放下拔樁器與管樁，拆下鋼絲繩和壓盤。

拔樁施工工藝流程見圖4。

圖4 拔樁施工工藝流程

四、拔樁施工試驗(yàn)

1.試驗(yàn)情況

試驗(yàn)期間，使用設(shè)備主要有：裝載機(jī)1輛，25 t吊車1臺(tái)，75 kW 柴油發(fā)電機(jī)組2臺(tái)，水泵供水系統(tǒng)及拔樁器1套；人員配備為：現(xiàn)場(chǎng)管理和技術(shù)人員4人，水泵供水系統(tǒng)及拔樁器配置操作人員6人。3月17日拔樁情況：工地組裝拔樁器，8人用時(shí)3 h35 min組裝完成；拔樁試驗(yàn)凈用時(shí)（扣除停機(jī)時(shí)間）18 min完成拔樁，沖樁深度12.10m，吊車上提力10t（樁自重6.2 t），多次上提振動(dòng)，樁活動(dòng)后勻速拔出。

3月18日拔樁情況：10時(shí)30分開始進(jìn)尺正常，13min內(nèi)沖深8 m；隨后水泵壓力不穩(wěn)（0.2 MPa），不能正常作業(yè)，經(jīng)多次檢修到傍晚才將樁拔出。問(wèn)題出在供水系統(tǒng)。3月19日，水泵生產(chǎn)廠人員現(xiàn)場(chǎng)檢查水泵，發(fā)現(xiàn)葉輪部位有少量雜草，且該泵為清水泵，渾水影響其正常出力。19日下午繼續(xù)試驗(yàn)，水泵壓力低，仍無(wú)法完成拔樁。

3月20日去除水泵進(jìn)水口的過(guò)濾水籠頭，增加進(jìn)水孔面積，同時(shí)用鐵簍分別套在兩臺(tái)水泵的進(jìn)水口過(guò)濾雜草。在此后的拔樁試驗(yàn)中，水泵壓力達(dá)到0.4 MPa，保持較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定，拔樁器正常工作，僅用15 min沖樁深度達(dá)14 m，拔樁一次完成。3月21日上午，試驗(yàn)水泵壓力正常，用時(shí)10 min沖深14.5 m，拔樁一次完成，吊車上提力9.6 t。

經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)改進(jìn)，用拔樁器拔樁取得了較好效果，并成功地對(duì)樁頂高度過(guò)高或過(guò)低的管樁進(jìn)行了調(diào)整。

2.拔樁施工技術(shù)要點(diǎn)

①拔樁器的控制：拔樁開始后，觀察壓力水表，供水壓力維持在0.30 MPa以上，土質(zhì)為均一的淤積型粉質(zhì)砂土層，拔樁器入土下沉過(guò)程中較均勻，沖深14.5 m約用時(shí)10～15 min，吊車的提升力約為10 t，能成功將樁拔出。當(dāng)拔樁器的底部距離管樁底部接近0.5～1.0 m時(shí)水泵要停止供水，避免過(guò)分沖刷和浪費(fèi)能源。

②拔樁時(shí)應(yīng)平穩(wěn)勻速上提，及時(shí)向孔內(nèi)充漿注水，保證在拔樁過(guò)程中不發(fā)生塌孔現(xiàn)象。

③開啟供水系統(tǒng)后，需經(jīng)常檢查水泵運(yùn)行情況，觀察水壓、水量是否滿足需要。施工中供水不能突然停止，只能逐漸減小，避免泥沙堵塞噴射水嘴和產(chǎn)生塌孔現(xiàn)象，否則情況嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)損壞高壓水泵系統(tǒng)。

④施工過(guò)程中應(yīng)做好安全工作，采取安全防護(hù)措施，在樁孔周圍鋪設(shè)防止孔壁坍塌的防護(hù)網(wǎng)或搭建工作平臺(tái)，保證施工人員的安全。

⑤完成拔樁后護(hù)筒周圍會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重塌方，若不注意容易發(fā)生安全事故。因此拔樁后應(yīng)立即用砂性土逐步回填至密實(shí)，不能用大型機(jī)械將大方量土一次把孔口蓋嚴(yán)，這樣不利于孔內(nèi)排水和沙土下沉?；靥詈髴?yīng)做好警示標(biāo)記，必要時(shí)派人看守，以防止人員、牲畜陷入。

⑥由于裝卸壓盤和吊索具費(fèi)時(shí)較多，所以在連續(xù)進(jìn)行拔樁施工時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)備多副起吊壓盤和吊索具，保證充分發(fā)揮施工機(jī)械的效率。

3.拔樁施工常見問(wèn)題及解決辦法

①拔樁過(guò)程中多次出現(xiàn)水泵壓力不足的現(xiàn)象，有時(shí)1臺(tái)工作正常而另1臺(tái)效率極低，使拔樁器無(wú)法正常工作。其原因一是拔樁過(guò)程中水泵抽的水中混有一定量的雜草，雜草淤堵水泵進(jìn)水口降低了水泵抽水效率，影響拔樁器正常工作；二是水泵抽的是清水，水泵壓力降低，水流不能帶動(dòng)樁周圍的泥沙上浮，無(wú)法繼續(xù)沖動(dòng)管樁四周的砂土。試驗(yàn)證明改善水泵的進(jìn)水口條件，減少雜草淤堵十分有效。

②試驗(yàn)證明，將壓盤上13顆螺絲全部上緊，在10 t力的拔樁過(guò)程中沒有發(fā)現(xiàn)變形及破壞，說(shuō)明壓盤裝置能夠承擔(dān)拔樁工作。但是上壓盤用時(shí)太長(zhǎng)，影響施工效率。應(yīng)改進(jìn)起吊方式和起吊工具，提高裝卸吊索具的效率。

③連接拔樁器的上水膠管過(guò)于笨重，施工過(guò)程中隨拔樁器的升降移動(dòng)管子十分費(fèi)力，且占用較多人工。因此需要改進(jìn)上水膠管移動(dòng)的方式，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。

④沖樁過(guò)程中出現(xiàn)吊裝拔樁器的兩根鋼絲繩隨拔樁器的偏轉(zhuǎn)而扭到了一起，影響拔樁器的下沉。需改進(jìn)拔樁器的噴流管，使其反沖力盡量均衡，同時(shí)要有防止鋼絲繩扭轉(zhuǎn)的外力措施。