全套管拔除柱排式鉆孔灌注樁施工技術(shù)在城際鐵路中的應(yīng)用

葛執(zhí)禮（中國(guó)鐵建十六局集團(tuán)北京軌道交通工程建設(shè)有限公司，北京 101400）

全套管拔除柱排式鉆孔灌注樁施工技術(shù)在城際鐵路中的應(yīng)用

葛執(zhí)禮（中國(guó)鐵建十六局集團(tuán)北京軌道交通工程建設(shè)有限公司，北京 101400）

鄭州機(jī)場(chǎng)至鄭州南站連接線部分工程通過(guò)采用全套管拔除柱排式鉆孔灌注樁施工技術(shù)成功拔除與老鄭機(jī)城際鐵路重合的鉆孔灌注樁數(shù)十根，本文通過(guò)對(duì)全套管拔除柱排式鉆孔灌注樁施工過(guò)程的研究提高了拔樁的速度和質(zhì)量，為類似工程的施工提供參考。

城際鐵路；全套管；拔樁

1 引 言

近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，大中型都市的城市建設(shè)再開(kāi)發(fā)項(xiàng)目、老城區(qū)改造、地鐵隧道、地下圍護(hù)結(jié)構(gòu)、橋梁改擴(kuò)建工程等項(xiàng)目的不斷增加，經(jīng)常會(huì)遇到地下巖石和殘留的舊混凝土結(jié)構(gòu)、舊樁基礎(chǔ)等障礙物需要清除，特別是老城區(qū)改造、城中村改造等工程，經(jīng)常會(huì)遇到地下殘留的舊混凝土、舊樁或其他障礙物，例如地下障礙物影響盾構(gòu)推進(jìn)、地下障礙物影響灌注樁施工、地下障礙物影響地下連續(xù)墻施工、因清除地下障礙物而影響周邊瀕臨高層建筑物安全等問(wèn)題，它們往往成為地下工程施工的棘手難題，輕則造成重新設(shè)計(jì)、部分工程半途而廢，直接影響工程的施工進(jìn)度、安全與質(zhì)量，重則造成工程改線、廢棄，特別是遺留的基礎(chǔ)舊樁由于長(zhǎng)度長(zhǎng)，體量大，清除起來(lái)極為困難。因此尋求一種快速、有效的清除舊樁的方法具有很高的實(shí)用價(jià)值和推廣價(jià)值。

2 施工背景

2.1 工程概況

鄭州機(jī)場(chǎng)至鄭州南站成就鐵路工程基坑圍護(hù)樁與原廢棄的城際鐵路基坑圍護(hù)樁部分相重疊，需拔除原（Φ1200@1400）鉆孔灌注樁50根，樁長(zhǎng)25m，然后需重新施作（Φ1000@1400）鉆孔灌注樁。本次拔除的鉆孔灌注樁數(shù)量大，且成柱排式，樁間間距20cm，施工難度非常大，國(guó)內(nèi)罕見(jiàn)。如下圖所示：

圖1 A區(qū)域城鐵拔樁部分示意圖

圖2 B區(qū)域城鐵需拔樁部分示意圖

2.2 工程水文地質(zhì)條件

2.2.1 工程地質(zhì)條件

該地區(qū)位于華北地震構(gòu)造區(qū)，為構(gòu)造結(jié)合部位，新生代以來(lái)以沉降為主，由于沉降差異，不同時(shí)期沉積厚度不一。自上而下地層主要為粉土、粉質(zhì)粘土、粉砂、細(xì)砂。

巖土分層及其巖性特征：

區(qū)域地層：粉土地層(黃褐色，潮濕，稍密-中密，手搓有砂感)；粉砂地層(淺黃色，潮濕-飽和，中密-密實(shí)，顆粒均勻)；細(xì)砂地層(呈黃褐色，飽和，中密-密實(shí)，級(jí)配較好，砂質(zhì)純凈)。

2.2.2 水文條件

地下水類型屬于第四系松散巖類孔隙水，主要含水層為粉砂、細(xì)沙和粉土層，拔樁區(qū)域地下水位位于地表下8-9m。

3 工藝原理

舊樁拔出的原理，首先采用全套管把舊樁與周圍土體剝離，然后采用吊車整體吊裝出舊樁，最后回填樁孔。具體施工工藝闡述如下：

第一步，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用挖掘機(jī)挖除舊樁樁頭，對(duì)舊樁進(jìn)行有效定位。

第二步，采用改裝后的全套管拔樁機(jī)對(duì)舊樁進(jìn)行準(zhǔn)確定位，利用360度旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)拔樁鋼套管高速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)開(kāi)啟鋼套管底部的高壓噴射器，利用高壓噴漿切割土體。

第三步，鋼套管高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，充分發(fā)揮鋼套管內(nèi)齒、中齒及外齒鈦合金削切土方及障礙物的性能，開(kāi)挖舊樁周圍的土體或障礙物，隨著削切土體或障礙物的進(jìn)度逐步下降鋼套管位置，如此往復(fù)，直至開(kāi)挖至舊樁底部下1m,最終使舊樁與地下土體或障礙物分離。

第四步，在舊樁與周圍土體或障礙物剝離后，下放鋼絲繩。

第五步，在繩索下放就位后，利用繩索鎖緊舊樁，再采用兩臺(tái)吊車把舊樁整體吊裝出地面。

第六步，拔出全套管后，采用水泥土回填密實(shí)，逐步回填至原始地面。

4 施工機(jī)械設(shè)備

本工程施工過(guò)程中所投入的機(jī)械設(shè)備見(jiàn)表1。

表1 主要配套機(jī)械設(shè)備

5 主要施工方法

5.1 施工準(zhǔn)備

包括組織、安排施工人員，物資、材料、機(jī)具準(zhǔn)備，施工現(xiàn)場(chǎng)布置，機(jī)械設(shè)備拼裝，安全、技術(shù)交底等施工前的所有準(zhǔn)備工作。

采用鎬頭機(jī)破鑿拔樁范圍露出地面的樁體至地面以下0.3m 左右。

5.2 泥漿制備

由于本工程地質(zhì)均為粉砂、細(xì)砂地層，為了確保拔樁施工期間孔壁穩(wěn)定性，此處拔樁施工時(shí)使用優(yōu)質(zhì)泥漿特殊配制泥漿，泥漿性能為比重為1.06～1.15，粘度25s～30s，PH值8-10，含砂率0%。可選用塑性指數(shù)大于25，粒徑小于0.074mm的粘粒含量大于50%的膨潤(rùn)土制漿，以提高泥漿性能指標(biāo)，摻入量宜經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定，一般Na2CO3的摻入量約為孔中泥漿土量的0.1%～0.4%

5.3 拔樁機(jī)就位

首先，采用挖掘機(jī)挖出舊樁樁頭，并夯實(shí)舊樁周期地基；其次，鋪設(shè)鋼制路基箱，攤鋪平實(shí)；然后，拔樁機(jī)移位至舊樁位置，采用測(cè)量?jī)x器精確定位，確保舊樁中心與鋼套管中心位置重合。

5.4 鋼套管快速旋轉(zhuǎn)切割沉入

首先，利用改裝后的拔樁機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)Φ1400mm鋼套管高速旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，采用鋼套管底端鑲嵌的鋸齒狀鈦合金齒頭，360度切割土體或障礙物下沉，直至舊樁底部下1m位置；即使樁身周邊存在其他障礙物，也能一并切割穿透，直至沉入到樁底以下1m。

其次，在鋼套管旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，開(kāi)啟鋼套管底部的高壓噴漿器，利用高壓漿液切割土體及渣土，一是利用泥漿潤(rùn)滑鋼套管和護(hù)壁的作業(yè)，二是利用泥漿攜帶渣土。

5.5 拔除舊樁

清障機(jī)鋼套管沉入一定深度，樁與四周土體實(shí)施分離后，便可以使用吊機(jī)將舊樁拔出清除。拔樁前通過(guò)樁身底下部，與樁身鎖扣牢固后即可用吊車將舊樁吊起。起拔時(shí)速度不宜過(guò)快。

拔出的舊樁應(yīng)查看其樁身是否完整，一般情況下，由于在鋼套管內(nèi)對(duì)舊樁進(jìn)行處理，只要舊樁斜率不大，均能夠一次性對(duì)舊樁進(jìn)行完整清除。

5.6 樁孔回填

舊樁拔出后，立即把拔樁機(jī)的全套管從樁孔中提升至地面，拔樁機(jī)移位，騰出場(chǎng)地以方便回填舊樁孔?；靥顣r(shí)，采用水泥土回填密實(shí)，并逐步回填至地面標(biāo)高。水泥土攪拌后必須在水泥初凝前使用，本工程施工要求水泥土隨拌隨用。

5.7 清障機(jī)移位

拔樁完成，清障機(jī)走行或由吊車吊裝到下一樁位位置，進(jìn)入下一拔樁施工工序。

6 質(zhì)量控制措施

本工程屬于破壞性工程后的彌補(bǔ)工程，因此拔樁期間要求將舊樁拔除干凈是新樁灌注好壞的前提，樁孔回填質(zhì)量影響后續(xù)樁的質(zhì)量。

拔樁過(guò)程中質(zhì)量控制：拔樁過(guò)程中緩慢提升，確保拔除樁的完整性，即使有部分未拔除，及時(shí)用抓斗進(jìn)行清孔，確?？變?nèi)無(wú)廢渣。

確保回填水泥原材質(zhì)量：確保水泥新鮮，無(wú)硬塊、質(zhì)量合格。

水泥土攪拌均勻：用挖機(jī)進(jìn)行水泥土的攪拌，確保一定的攪拌時(shí)間，確保水泥土的攪拌均勻。

回填水泥土后，用挖機(jī)重錘進(jìn)行夯實(shí)，確?；靥畹拿軐?shí)度。

7 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)鄭州機(jī)場(chǎng)至鄭州南站南連接線部分工程拔樁順利實(shí)施，可以看出采用全套管拔除柱排式鉆孔灌注樁綜合施工技術(shù)提高了施工效率，保證了施工質(zhì)量，成功的將障礙樁快速進(jìn)行拔除完畢，施工新的鉆孔灌注樁。通過(guò)此施工技術(shù)的成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益，同時(shí)可在類似工程中推廣應(yīng)用。

[1]無(wú)損拔樁施工技術(shù)的應(yīng)用[J]卓發(fā)成-施工技術(shù)

[2]深層清障技術(shù)縱論[J]楊石飛，顧國(guó)榮，王福林-地下空間與工程學(xué)報(bào)

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TU4

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：1003-8965(2017)02-0111-02