城市核心區(qū)全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)清障技術(shù)研究

吳艷明

【摘要】360°全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)拔樁可廣泛應(yīng)用于廢棄工程樁、支護(hù)樁的處理，本文介紹了在拔樁過程中遇到的難點(diǎn)及處理措施，提供了較全面的施工經(jīng)驗(yàn)，為類似工程提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】老工程樁;CO探地雷達(dá);土體穩(wěn)定性;水泥土;障礙物清理

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

18.

1、工程概況

天津嘉里中心二期工程位于天津河?xùn)|區(qū)海河?xùn)|岸，東臨六緯路，東南臨八經(jīng)路;本工程由“辦公大樓”、“居住型公寓”、“商業(yè)裙樓”、“地下車庫(kù)”四個(gè)板塊建筑組成。總建筑面積約17.77萬㎡，地上建筑總建筑面積為137310㎡，地下總建筑面積40450㎡?；涌偯娣e約12800㎡，基坑延展長(zhǎng)度約為470m?；又ёo(hù)采用地下連續(xù)墻+三道鋼筋混凝土水平支撐體系組成，地連墻墻厚800mm。

2、清障施工概況

2.1障礙物概況

本工程地下存在大量施工的圍護(hù)樁及工程樁，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙障礙物平面圖顯示部分老樁及一期結(jié)構(gòu)與本期設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻存在位置沖突，地下連續(xù)墻正式施工前應(yīng)首先清除侵入槽段內(nèi)的老樁及結(jié)構(gòu)，考慮到灌注樁施工過程中不可避免的存在定位偏差、垂直度偏差、灌注樁擴(kuò)孔等問題，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)原障礙物圖紙信息對(duì)現(xiàn)場(chǎng)老樁進(jìn)行了實(shí)際探測(cè)，實(shí)測(cè)須清除老圍護(hù)樁共計(jì)36根（樁徑1000mm;深度約26m），老工程樁共計(jì)14根（樁徑800mm，深度約50m），一期結(jié)構(gòu)底板侵入地墻施工槽段須套孔處理共計(jì)59孔（布孔形式1500mm@900mm，深度15.95m）。

2.2障礙物探測(cè)

針對(duì)障礙物類型分別采取了不同的探測(cè)手段，有效的對(duì)須清除障礙物進(jìn)行了定位。

（1）老圍護(hù)樁障礙物：由于老圍護(hù)樁障礙物圖紙顯示樁頂標(biāo)高為+0.3，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地坪標(biāo)高約+3.0，樁頭埋深較淺約2.7m，對(duì)此類樁的探測(cè)采取了機(jī)械探挖的形式，使用挖掘機(jī)去除表層雜填土，露出原圍護(hù)樁頂混凝土冠梁，再將混凝土冠梁機(jī)械破除露出樁頂，采集樁中心平面坐標(biāo)位置并標(biāo)注于原設(shè)計(jì)圖紙上，對(duì)比圖紙信息判斷障礙物老圍護(hù)樁是否需要進(jìn)行拔除。

（2）老工程樁障礙物：老工程樁障礙物圖紙顯示樁頂標(biāo)高為-12.2，樁頭埋深較深（地面下15m左右），針對(duì)此類障礙物現(xiàn)場(chǎng)采用了3種方式結(jié)合探測(cè)：

①首先結(jié)合樁基的設(shè)計(jì)位置尋找灌注樁遺留的吊筋和上部返漿土的情況判斷其平面位置。

②通過先進(jìn)的CO探地雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)障礙物的平面位置及深度進(jìn)行探測(cè)，CO探地雷達(dá)系統(tǒng)使用的實(shí)時(shí)采樣技術(shù)是雷達(dá)的發(fā)射天線發(fā)出一個(gè)電磁波信號(hào)后，接收天線把不同時(shí)間的反射信號(hào)一次采集完成。CO系統(tǒng)的高動(dòng)態(tài)技術(shù)，使得信號(hào)帶寬變大，噪聲水平變低。這樣采用同樣頻率，CO系統(tǒng)有效的低頻部分更低（對(duì)應(yīng)到實(shí)際效果就是探測(cè)得更深了），高頻部分更高（對(duì)應(yīng)到實(shí)際效果就是能探測(cè)到更小的物體了）。因此，采用高動(dòng)態(tài)范圍的CO系統(tǒng)，和傳統(tǒng)雷達(dá)天線相比，探測(cè)更深，分辨率更高（可以看到更小的缺陷）?，F(xiàn)場(chǎng)利用CO雷達(dá)延圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻內(nèi)側(cè)、外側(cè)各探測(cè)一周，采集障礙物數(shù)據(jù)信息，并將探測(cè)到障礙物的位置現(xiàn)場(chǎng)做好標(biāo)記。

③根據(jù)CO雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果以及現(xiàn)場(chǎng)的標(biāo)記，現(xiàn)場(chǎng)利用小型引孔鉆機(jī)對(duì)探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)一步進(jìn)行驗(yàn)證，小型引孔鉆機(jī)鉆進(jìn)速度快，并且垂直較好，探測(cè)結(jié)果更為直觀。在標(biāo)記障礙物位置向下垂直引孔，根據(jù)鉆頭鉆進(jìn)情況及鉆桿深度情況判斷老工程樁障礙物的實(shí)際深度。

（3）一期結(jié)構(gòu)底板障礙物

由于埋深原因，現(xiàn)場(chǎng)同樣采取小型引孔鉆機(jī)的探測(cè)手段，根據(jù)圖紙信息顯示底板侵入地墻槽段區(qū)域，沿著地墻外側(cè)垂直地墻外邊線500mm（地墻施工安全保證距離）間隔5m進(jìn)行鉆孔探測(cè)。

以上探測(cè)手段均取得了較好的效果，為后續(xù)的障礙物清除施工提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。

3、清障主要施工流程

3.1設(shè)備就位

根據(jù)上述障礙物探測(cè)結(jié)果現(xiàn)場(chǎng)放出障礙物老樁中心坐標(biāo)或清障套孔中心坐標(biāo)，然后由測(cè)量人員對(duì)設(shè)計(jì)鉆孔位進(jìn)行精確放樣，復(fù)核后并做出標(biāo)記。通過履帶吊配合挖掘機(jī)將底部路基鋼板鋪設(shè)到位，再將定位鋼板放置于路基鋼板上方，定位鋼板正中心與障礙物中心、套管中心應(yīng)重合，吊機(jī)起吊全套管鉆機(jī)以定位鋼板進(jìn)行就位，就位完成后調(diào)整好設(shè)備的水平度，并隨時(shí)觀察和控制套管的垂直度使之不低于施工規(guī)范要求。鉆機(jī)就位后，開始安裝支撐反力架。反力架作用是防止全套管鉆機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的過程中產(chǎn)生位移，從而影響清障精度。

3.2套管埋設(shè)和開鉆

設(shè)備就位后，開始進(jìn)行套管的埋設(shè)和鉆進(jìn)作業(yè)。鉆進(jìn)過程依靠鉆機(jī)自身液壓力以及自重進(jìn)行壓入。首先全套管回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的套管采用Φ1500外徑的雙壁鋼套管，在成孔套管使用前，應(yīng)進(jìn)行套管順直度的檢查和校正。檢查和校正單節(jié)套管的順直度，順直度偏差應(yīng)小于1/300。

3.3套管壓入及鉆進(jìn)

每節(jié)套管連接好并檢查垂直度后，通過全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)裝置使套管進(jìn)行不小于360°旋轉(zhuǎn)，以減少套管與土體的摩擦阻力，并隨即利用套管端部的刀齒切割土體或障礙物，壓入土中，開始正常作業(yè)。通過觀測(cè)設(shè)備上的扭矩表，以此判斷套管鉆入情況，分別了解處于受壓或不受壓的狀態(tài)。當(dāng)套管壓入至樁底位置后便可進(jìn)行抓土作業(yè)，套管施工中接管高度為鉆機(jī)機(jī)高+1.2m，以便施工人員接管。抓土過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地下土體標(biāo)高，利用繩尺量取地面套管高度（h上）以及套管內(nèi)部深度（H），然后反算地下入土深度。

3.4樁身拗?jǐn)嗖⑷〕?/p>

套管已壓入至相對(duì)深度，通常鉆孔灌注樁，壓入至樁頂下方5～6m處。利用沖抓斗取出樁頂表層覆蓋土，露出樁頂。吊車吊住自制特殊插棒，利用插棒自重，迅速插入樁基旁邊土體，并使其卡住樁身。最終利用全套管旋挖鉆機(jī)自身強(qiáng)大的旋轉(zhuǎn)扭力，進(jìn)行正向旋轉(zhuǎn)，使插棒越插越緊，直至強(qiáng)行將該樁基扭斷。當(dāng)樁基完全扭斷后，仍然需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)多次。目的使樁基內(nèi)部已成為麻花形的鋼筋，徹底崩斷即可。

3.5清孔回填、套管拔出

清孔至挖出原狀土后，即進(jìn)行套管內(nèi)回填施工?；靥钔敛捎煤坏陀?%水泥的水泥土進(jìn)行回填。為避免坍孔等情況的發(fā)生，回填作業(yè)是隨起拔套管同時(shí)進(jìn)行的，考慮到清障范圍靠近地鐵，因此采用分層回填過程中用揰錘進(jìn)行夯實(shí)，以每回填2m高度水泥土后進(jìn)行夯實(shí)處理。

4、常見問題處理

4.1障礙物過大

當(dāng)套管壓入至樁底位置后便可進(jìn)行抓土作業(yè)，如遇特殊情況如地底障礙物過大，影響鉆進(jìn)速度;處理措施：可考慮抓取部分土以便減少鉆進(jìn)中的阻力。如遇到大塊的障礙物，則利用重錘進(jìn)行破碎后抓出。

4.2成孔偏差

在成孔過程中無可避免的可能產(chǎn)生偏差，因此針對(duì)成孔偏差將采取下述程序進(jìn)行糾偏：處理措施：在每節(jié)套管成孔完畢后，對(duì)地面套管外露部分進(jìn)行東西、南北兩側(cè)通過鉛垂測(cè)量?jī)A斜度。套管入土深度<5m：起拔套管100mm，利用鉆機(jī)自身水平調(diào)整設(shè)施進(jìn)行水平調(diào)整，務(wù)必確保套管的垂直度，并利用鉛垂復(fù)測(cè)。套管入土深度>5m：由于套管打設(shè)已到一定深度，地底孔位已形成相應(yīng)的“軌道”，利用水平調(diào)整設(shè)施已無法完全糾偏，故起拔套管至入土深度<5m，然后根據(jù)套管入土深度<5m糾偏方式進(jìn)行套管糾偏。

4.3堵管

樁身與套管間被土體填實(shí)，形成一體，發(fā)生堵管，斷樁無法正常取出;處理措施：履帶吊將套管拉起，利用破碎錘敲打套管外皮，反復(fù)震動(dòng)使得樁身與套管間土體松動(dòng)，樁身部分滑出套管，再將露出部分樁體混泥土破除。重復(fù)上述工序直至樁體完全破除或取出。

參考文獻(xiàn)：

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