全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)在橫跨地鐵車站橋梁拔樁施工中的應(yīng)用

肖希

（湖北永業(yè)行評估咨詢有限公司孝感分公司 湖北省孝感市 432000）

伴隨我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的持續(xù)發(fā)展，各大城市正在建設(shè)軌道交通工程以緩解因日益流入的人口所導(dǎo)致的出行難問題，并逐漸由個別交叉線路演變?yōu)椤俺森h(huán)成網(wǎng)”，成為城市內(nèi)重要的交通工具之一。在華東地區(qū)的江南水鄉(xiāng)，部分城市內(nèi)部河道縱橫，橋梁眾多，大規(guī)模、高密度的軌道交通建設(shè)必然會遇到下穿河道、橋梁的情況，使得車站主體或附屬、盾構(gòu)隧道施工受到不同程度的影響。當(dāng)規(guī)劃設(shè)計的車站正好被橋梁橫跨，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)與橋梁下部鉆孔灌注樁基礎(chǔ)重合時，就需要對橋梁樁基進(jìn)行移除，而合理的選擇清障工藝以及施工組織對項(xiàng)目的工籌目標(biāo)達(dá)成至關(guān)重要。本文在地鐵施工實(shí)踐中橋梁橫跨車站的條件下，應(yīng)用全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)、拔樁，以期提供一種操作方便、安全高效的施工方案。

1 工程概況

車站沿道路主干道東西向布置，為12m島式站臺地下二層站，主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，槽段間采用H型鋼接頭形式，標(biāo)準(zhǔn)段及端頭井墻厚800mm，深度均為35m。車站東端頭有一跨1~10m橋梁南北向橫跨，橋?qū)?0m，為簡支板梁橋，采用單排、1200mm鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁底標(biāo)高約為-18.0m，已侵入車站主體及圍護(hù)結(jié)構(gòu)，施工時需拆除橋梁、拔樁、復(fù)建。車站基坑坑底位于粉砂層中，開挖深度內(nèi)以砂性土層為主，地下水類型主要為潛水和第I承壓水。

2 施工方案

在實(shí)施橋梁拔樁的過程中，對沖擊錘和全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)的施工工藝進(jìn)行了方案比選?？紤]到場地周邊有學(xué)校、醫(yī)院等建筑物以及后期的盾構(gòu)下穿，需要更為環(huán)保清潔、安全可靠的施工方式，結(jié)合關(guān)鍵工期節(jié)點(diǎn)要求，選擇全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)進(jìn)行拔樁施工。全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)主要由主機(jī)、不同型號套管、液壓動力站、操作室、定位鋼板、沖抓斗、楔形錘及十字沖錘等組成，另外輔助配置合適噸位的履帶吊[1]，該設(shè)備可在不破壞周邊土體的情況下進(jìn)行地下舊鋼筋混凝土清除、樁基礎(chǔ)拔除或置換、地質(zhì)條件差時的鉆孔樁施工等，具有獨(dú)特的功能優(yōu)勢。

2.1 施工準(zhǔn)備及總體流程

根據(jù)車站、橋梁圖紙以及地質(zhì)勘察報告，判定需清除障礙樁的分布位置和根數(shù)，不在影響范圍內(nèi)的不予處理，車站內(nèi)部樁基可在開挖后直接破除。同時對施工區(qū)域內(nèi)的建（構(gòu)）筑物及地下管線等進(jìn)行實(shí)地測量，涉及遷改管線、燈桿等需提前施工，使拔樁范圍內(nèi)地下無任何正在使用的市政設(shè)施。為保證車站圍蔽范圍內(nèi)的交通順暢，對橋梁拆除采用倒邊施工，先南后北。主要施工流程如下：圍堰施工→拆除欄桿→鑿除橋面鋪裝→鑿除板梁→鑿除橋臺→抽水清淤→河道回填土方→樁基拔除→清孔檢查→回填水泥土→注漿及旋噴加固。

拆除橋梁之前，首先在上下游填筑圍堰，施工臨時便道。使用帶破頭、夾石器的挖掘機(jī)，配備霧炮降塵，自上而下對橋梁進(jìn)行解體拆除。其次進(jìn)行河道抽水、清淤及查找樁位。按照從上游至下游的清淤順序進(jìn)行施工，使用鋼板鋪在淤泥上形成浮板給挖機(jī)提供站位，淤泥經(jīng)過晾曬后再裝車運(yùn)走。清淤過程中由應(yīng)隨時檢測清淤深度，避免出現(xiàn)開挖深度不夠的區(qū)域，使后續(xù)回填無法進(jìn)行。在破除橋臺找到實(shí)際需移除的棄樁后，對外露樁頭的中心點(diǎn)及圓周處三點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)采集，并將其繪制到平面圖上。為探明棄樁擴(kuò)孔和偏移的情況，可采用地質(zhì)鉆機(jī)緊貼樁位邊進(jìn)行地質(zhì)探孔，給合理選擇套管直徑提供依據(jù)。最后根據(jù)拔樁要求的標(biāo)高進(jìn)行挖填土方并分層夯實(shí)、平整碾壓，鋪設(shè)若干塊支撐鋼板，提供設(shè)備安放的場平及承載力條件。

2.2 全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)拔樁施工

（1）棄樁還原定位。樁頭大致在回填地面以下4~5m處，需根據(jù)原先采集的樁位數(shù)據(jù)，使用全站儀復(fù)原其在地面的精確位置并標(biāo)記。將點(diǎn)位同時與導(dǎo)墻邊線進(jìn)行距離測量，劃定拔樁擾動的圓形區(qū)域。

（2）全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)就位及預(yù)鉆進(jìn)。將鉆機(jī)固定在棄樁正上方，兩者中心保持一致，并調(diào)整好設(shè)備的水平度。為防止鉆進(jìn)旋轉(zhuǎn)過程中設(shè)備發(fā)送扭動，需安裝反力架并在端部使用吊車的履帶頂壓固定，同時讓其配合鋼套筒安裝和清障。進(jìn)行第一節(jié)底端鑲嵌鋸齒狀鈦合金刀頭的φ2000mm鋼套管裝配和預(yù)鉆進(jìn)作業(yè)，利用回轉(zhuǎn)裝置不小于360°旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的下壓力和扭矩，驅(qū)動鋼套管轉(zhuǎn)動切割及將套管壓入地下，調(diào)試設(shè)備各項(xiàng)指標(biāo)，為正常鉆進(jìn)作準(zhǔn)備。

（3）鋼套管回旋鉆進(jìn)施工。由鉆機(jī)液壓驅(qū)動雙壁鋼套管全回轉(zhuǎn)切削土體向深部沉入，逐步使用高強(qiáng)螺栓連接新的套管，以完全同心套住棄樁至其底部1m以下左右。起吊每節(jié)套管時速度都要緩慢，要對清障孔周邊采取圍欄等保護(hù)措施。鉆進(jìn)過程中需實(shí)時利用設(shè)備自帶的水平監(jiān)測系統(tǒng)檢驗(yàn)套管垂直度，在套管的兩個垂直方向架設(shè)經(jīng)緯儀進(jìn)行垂直度復(fù)核控制。根據(jù)地質(zhì)和障礙物變化，觀察并動態(tài)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的參數(shù)，有必要時還需調(diào)整鉆機(jī)的位置和姿態(tài)，保持套管與棄樁的交角和刀頭負(fù)載不宜偏大，要避免直接切割樁基，讓外側(cè)套管起到支孔護(hù)壁、隔離土體橫向壓力、消弭樁側(cè)摩擦的作用。

（4）棄樁的拔除。參照橋梁的設(shè)計文件，整樁重量過大，超過吊車起拔提升能力，需將其截斷后分段拔除，并且需密切關(guān)注鋼絲繩及塔架的受力情況。當(dāng)鋼套管旋進(jìn)到棄樁一定深度后，樁身可能會因土體擾動而扭斷，可使用吊車配合沖抓斗拔出或者在樁頂處焊制吊點(diǎn)引拔，將上部已斷開的樁基清出。在遇到地下承壓水層或者樁基未見明顯斷裂時，則需要將定制的楔型錘吊放入管壁內(nèi)，隨著套筒的旋轉(zhuǎn)擰斷樁體，按深度有計劃的分段拔出。需注意的是清渣、取土?xí)r管底要預(yù)留約2m的土塞，以免管內(nèi)外土體壓力差過大引起塌方。在富水砂層中鉆進(jìn)時會遇到管內(nèi)反水涌砂，管外地面沉降的問題，也要全程監(jiān)測并采用增加墊板或填土等方式處理。

（5）樁孔回填及套管拔除施工。經(jīng)過重復(fù)以上“套、斷、拔”的工序后，清樁至原狀土，應(yīng)再向下探抓數(shù)米，保證樁基徹底清除。回填材料使用散裝水泥與塑性較好的黏土進(jìn)行按5%比例拌合，拌合均勻后再投送至套管內(nèi)。為避免坍孔等情況的發(fā)生，回填作業(yè)應(yīng)與起拔套管同時進(jìn)行，始終保持套管內(nèi)填土面高于套管底面，而且要防止大的石塊落入孔內(nèi)，給后期成槽作業(yè)帶來困難。分層回填過程中用沖錘進(jìn)行夯實(shí)，最終回填至地坪標(biāo)高后，全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)再移動至下一個樁位繼續(xù)施工。

（6）地基加固施工。為增加回填土的密實(shí)度，采用水灰比0.8的純水泥漿對回填的部位（除開槽處外）進(jìn)行注漿，以填充回填土的空隙部位?？紤]到部分棄樁位于車站地連墻施工位置，上部回填的新土不實(shí)可能給成槽施工帶來塌孔或機(jī)械傾覆風(fēng)險，保險起見在拔樁結(jié)束后采用雙軸攪拌樁對拔樁深度范圍內(nèi)的槽壁兩側(cè)進(jìn)行加固處理。

3 結(jié)語

在城市軌道交通體系日趨完善的背景下，城市中心產(chǎn)業(yè)布局、土地開發(fā)和地下空間的利用將走向立體化多元發(fā)展。通過對全回旋套管鉆機(jī)在對橫跨地鐵車站橋梁拔樁的施工實(shí)踐，表明該工法具有適應(yīng)性強(qiáng)、工效高、安全環(huán)保的特點(diǎn)，是一種可在復(fù)雜施工條件下進(jìn)行地下清障的優(yōu)選工藝，在拓展地下建筑空間方面極具應(yīng)用價值。