广东建发工程管理有限公司 广东广州 510000
摘要:拔桩施工技术是深基坑工程施工中的重要施工技术之一，关系到周边建筑物和地下管线的安全。本文分析了“零距离”拔桩施工技术的难点，对该拔桩施工技术进行了详细的介绍，以期能为相关工程拔桩施工的开展提供参考。
关键词:拔桩技术；旋挖机；难点；施工工艺
引言
随着我国城市建设的快速发展以及施工技术的不断进步，地下工程施工日益增加，原有建筑工程桩的拔除施工也越来越多。由于地下工程施工环境的复杂性以及周边环境等因素，对拔桩施工技术提出了较高的要求。如何确保拔桩施工的顺利进行，避免对周边建筑物及市政管线造成影响是当前的一个重要课题。基于此，笔者进行了相关介绍。
1 施工技术难点分析
(1)通常需拔除的桩体范围内土质情况为粉质黏土、淤泥质土、粉细砂、人工填土(夯实)，土质特性导致对灌注桩束缚性较差，在土层内可能会存在扩径较严重的情况，拔桩施工前应分析桩体周围土体剪切摩擦力及桩径扩大处混凝土剪切力，根据其受力特点与大小选用相匹配的机械设备。桩体摩阻力数值统计如表1所示。
(2)因为土层变化、桩径变化等，如何通过研究分析来确定拔桩过程中所采取的特殊拔桩技术、机械设备，保证其正常钻进。
(3)施工区域周围环境较复杂，拔桩范围内有各种市政管网，如煤气管道、电力电缆、给水排水管道以及旧建筑地下结构等。拔桩过程中，如何减少对周围土体振动和压力，保证管线的安全，防止旧建筑物开裂倾斜，是本次分析研究的重大难点。
(4)拔桩过程中，如何控制土体压力平衡，防止流砂、突涌和土体坍塌情况的发生。
基于以上施工技术难点分析，并综合考虑施工机械、工期及成本，本文研究分析自主设计钢护筒、利用旋挖机提供动力，并对旋挖机进行改装，可以实现全回转钻机拔桩工艺。
2 工艺流程及原理
2.1 工艺原理
由于桩体自身在地下与周边土体紧密联系，经数年的固结，灌注混凝土支护桩基本与土体形成整体，且相邻支护桩的间距较小，施工过程中易产生孔壁坍塌串孔现象。因此，桩体与周边土体的实际摩擦力远比理论计算值要大。所以，拔桩前利用改装后的旋挖机将定制钢护筒旋转压入桩周土体，钢护筒压入深度应低于桩底设计标高1m，以保证将桩身与周边土体或相邻桩身完全分离，减小桩身摩擦力。再利用钢丝绳及锁扣锁住钢护筒，利用钢护筒的环箍效应将桩身带出桩孔，达到将旧桩拔除的目的。
若钢护筒的环箍效应无法将桩身从桩孔内带出，则将钢护筒留在孔内，用钢丝绳捆住桩身吊出钢护筒。桩体吊出桩位后应立即采用合适的材料对桩孔进行回填并压实。
2.2 工艺流程(见图1)
图2 动力转换构件
旋挖机动力转换头包括内外圆环、平衡垫片、定位钢板和起定位加强作用的加劲钢板。动力转换头的内圆环与外圆环通过平衡垫片的定位钢板焊接连接。在相应定位钢板两侧分别有1块加劲钢板，该加劲钢板与动力转换头的内外圆环通过焊接方式进行连接。
平衡垫片穿过定位钢板的中心圆孔固定，通过可调节的平衡垫片，可以保证动力连接头的垂直度；另外，在内外圆环上对称分布的4个位置各设有锚栓孔，可通过该锚栓孔与动力连接头及旋挖机动力头相连接，从而保证整个旋挖体系的稳定性。
3.2 动力连接头
动力连接头包括与旋挖机相连接的带耳圆环、连接头外扩圆环、钢护筒连接件、平衡螺栓垫块和定位环加劲板。带耳圆环与平衡垫片通过常规焊接方式相连，在2个耳翼上各设有1个圆孔与其动力连接头相对应，并且可对圆口周边进行加固，从而较好地防止了局部集中应力过大的情况。钢护筒连接部与带耳翼圆环及连接头外扩圆环焊接连接，形成整体。
为防止旋挖过程中钢护筒间出现错位现象，在连接钢护筒下部设置了限位环，限位环与连接钢护筒通过加劲钢板焊接连接，形成一体系统，从而起到限位作用。
3.3 钢护筒(见图3)
图3 钢护筒
为方便钢护筒的定位与连接，在钢护筒连接部下部设置凹槽，且在内部留置一个台阶，壁厚减小为原壁厚的一半，并在凹槽上部开设螺栓孔，凹槽与螺栓孔位置相互错开，以防止应力集中。
在下部连接的钢护筒顶部的外面设置台阶，壁厚减小为原壁厚的1/2，在对应上部凹槽的位置设置凸隼，并且在对准螺栓孔的同一投影位置开孔，使其螺栓能够准确贯穿。为保证钢护筒在旋挖机扭矩的作用下顺利压入桩身周围，在钢护筒前端增设1个带合金钻头的钢护筒。
4 受力分析计算
1)钢护筒旋挖时扭矩计算
旋挖施工过程中用刀头切割混凝土所承受力矩与钢护筒侧壁摩阻力引起力矩之和作为旋挖过程中的抵抗矩。即:
WR=Wd+Wc (1)
Wd=πl弧长sτr；Wc=2πrHqsa
式中:WR为旋挖过程中抵抗矩之和；Wd为刀头切割混凝土时产生的抵抗矩；Wc为套筒360°回转时侧摩阻力产生的抵抗矩；l弧长为桩间混凝土分布的范围，取l弧长为1/12周长，l弧长=0.26m(可根据实际情况进行取值)；s为套筒壁厚，s=22mm；τ为C25混凝土剪切强度试验值，为3.15MPa；r为套筒半径，r=0.5m；H为套筒钻进深度，H=15m；qsa为土层侧摩阻力特征值，粉细砂土层qsa=28kPa，淤泥质土层qsa=10kPa。
根据式(1)进行抵抗矩计算，计算结果如表2所示。
本工程旋挖机最大扭矩WS=390kN?m，当旋挖机扭矩大于总抵抗矩时(即WR＜WS)，旋挖机可旋挖至桩底。
本工程支护桩拔除时，根据地勘报告，参照(12m厚淤泥质土+3m厚粉细砂)项，选用XRS1050型旋挖机，该旋挖机最大扭矩为360kN?m＞315kN?m，能满足支护桩拔除时扭矩要求。
5 关键技术
(1)旋挖钻进过程中，钢护筒内灌入泥浆，使泥浆液面保持和地面水平，每沉降完一节钢管再吊装上一节钢管。保证位置对准以后，用高强螺栓连接进行钻进。
(2)钢护筒在钻进过程中要轻压慢钻，以减少对周围土体的影响。
(3)钢护筒旋挖钻进过程中如遇桩体存在扩径突出的情况，不得强行钻进。应将钢护筒拔出，安装钨钢齿，重新定位后摩擦桩体继续钻进。这样一方面保证桩体完整性，便于拔出，另一方面有效防止了钢套管倾斜。
(4)拔桩过程中，严格控制施工顺序及钢护筒垂直度，始终保持钢护筒底部要低于桩底＜1m，以减少对周围环境的影响。
(5)如遇部分土体内桩体阻力过大，顶拔力达到350t(3500kN)时仍无法拔动时，为防止对地表稳定产生不利影响，应先将钢护筒和锁口管分离，然后上下转动钢护筒(幅度不宜过大)，使桩体与周边土体分离，同时反复利用高压水枪冲孔减摩，然后再起拔至桩体顺利拔出。
(6)旋挖拔桩后，桩孔回填是至关重要一个环节。桩孔填充质量的好坏将直接影响周边土体后期的沉降情况和后续工程的正常施工。桩体起吊出后，此时钢护筒内泥浆浆液升至地面，然后边拔钢护筒边在钢护筒内进行同成分的土体回填，整个过程中应始终保持钢护筒底低于回填土顶标高≥2m。
6 结语
综上所述，原有的工程桩拔除施工会对周边环境的稳定性及安全产生巨大的影响，其施工技术关系到工程施工的顺利进行及周边环境的安全。因此，在工程拔桩施工中，施工人员要结合工程地质环境情况，利用合理的施工技术进行施工，从而确保工程的施工效益和经济效益。本文介绍了利用机械改装拔桩施工技术，具有较好的应用价值。
参考文献:
[1]某基坑工程超长拉森钢板桩拔桩施工技术研究[J].刘剑.广东土木与建筑.2016(Z2)
[2]FCEC全回转拔桩技术在越江隧道地下清障中的应用[J].张中杰,汤翔,王福林,朱士传.地震工程学报.2015(S2)
论文作者:刘瑞明
论文发表刊物:《防护工程》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/8
标签：圆环论文; 施工技术论文; 钢板论文; 动力论文; 过程中论文; 挖机论文; 螺栓论文; 《防护工程》2017年第19期论文;