摘要：介绍了广州地铁四号线南延段广隆桥桥桩侵入盾构隧道，结合周边环境特点，采用全回转钻机清障工技术进行桩基拔除，并对施工机械设备、施工工艺特点进行阐述，实践证明，该工艺高效、对环境影响小。
关键词：桥梁桩基；全回转钻机；拔桩清障；施工技术
近年来，随着城市轨道交通大力发展，盾构工法越来越普及，通常地铁线路沿城市主干道设置，但由于城市高层建筑多、河道纵横、桥梁众多，难免遇到建筑或桥梁桩基侵入盾构隧道，根据盾构工法特点，在盾构通过前就需将侵入隧道的桩基进行拔除。因此，选择一种高效低污染拔桩工艺，保质保量安全完成清障任务尤为重要。
1 工程概况
广州市轨道交通四号线南延段广隆桥拆复桥工程，广隆桥位于地铁区间隧道之上，原桥桥桩侵入隧道，成为盾构推进的障碍物，因此需将原桥桥桩拔除新建新桥。根据现场查勘和广隆桥竣工资料显示，广隆桥为钻孔灌注桩基础，为直径1.0米的摩擦端承桩，桩长42m，其中桩基上部25m设有钢筋笼，下部为素混凝土结构。桩顶以下15米范围布置16根直径25 mm螺纹钢，15～25m范围布置8根直径25 mm螺纹钢，盾构断面范围为桩顶下8.64m～14.92m，即盾构隧道位于桩基钢筋加密区。共有15根桥桩，需拔除4根。桥桩地层主要为素填土、杂填土、淤泥质土、淤泥质粉细砂层、淤泥质中粗砂层和粉质粘土等。桥桩周边有2层民房鱼米之乡饭店，距离桥桩10米，框架结构、无基础，房屋临河修建。
由于施工场区位于河流，周边房屋临河修建，无基础，抗振动能力极差，根据周边复杂环境条件，本工程选用了安全、质量可靠、对环境影响极小的全新拔桩工艺。全回转拔桩采用全液压驱动镶嵌有合金钻头的钢管套360°旋转切割、边旋转边下压安全、无振动、低噪声，不会对临近建筑造成影响，既快速又安全，并可保证拔除桩体和回填的质量。
2 施工机械配置
2.1机械设备配置表
采用设备为徐州盾安DTR1505型全套管全回转钻机及配套设备和75t履带吊。明细如下：
机械设备表
2.2设备参数
全套管全回转钻机
主机型号DTR1505
钻孔直径（mm）Ø800~ Ø1500
回转扭距（kN·m）1500/975/600瞬时1800
回转速度（rpm）1.6/2.46/4.0
套管下压力（KN）最大360KN+ 自重210KN
套管起拔力（kN）2444瞬间2690
压拔行程（mm）750
工作装置重量（ton）31+7
液压泵站发动机型号五十铃AA-6HK1XQP
发动机功率（kw）183.9kw/2000rpm
发动机燃油消耗率（g/kwh）226.6（最大功率时）
2.3重要部件介绍
1、套管
本工程采用直径1.5m的钢套管，套管壁厚3cm，共4节，其中底管长10m，其余连接管分别为8m、8m和5m。套管采用套叠式接头，接头设螺孔和剪力键，相邻两节靠螺栓和剪力键连接传递荷载。底管刀盘设内外反向合金刀头，内壁镶嵌内刀。套管有两方面功能：一方面将顶部驱动设备提供的扭矩和压入力传递给刀头；另一方面在钻进的过程中还起到支护孔壁，防止孔壁塌孔。
套管及刀头示意图
套管接头 底管刀盘
2、冲抓斗
冲抓斗是套管钻进后进行套筒内土体和障碍物清理的重要设备部件之一，随着套管的钻进，套管内的土体和被刀头切割后的地下障碍物需要通过抓斗抓取出来。抓斗有两扇可以活动的斗叶，整个冲抓过程中斗叶在闭合与张开两种状态之间转换。通长采用履带吊的小钩吊住冲抓斗，抓取完成后在孔外通过履带吊的大钩配合开斗叶卸物。
3、楔块
本工程进场楔块1个，呈三角形，内弧面与桩基基本吻合，外弧面与套筒内壁吻合，且外弧面带有竖向突起条纹已增加与套筒摩擦力。
4、十字冲锤
当桩基扭断过长无法整体吊出时，或者套筒内有钢筋混凝土障碍物导致无法下套索或者无法进行吊出等情况下，采用重锺反复冲击，破碎后用冲抓斗挖掘。
3 施工工艺
3.1工艺原理
利用全回转设备产生的下压力和扭矩，驱动钢套管转动，利用管口的高强刀头对土体、岩层及钢筋混凝土等障碍物的切削作用，将套管钻入地下，去除套管内桩体，最后向套管内回填土体并逐节顶拔套管。在整个过程中套管钻进与套管顶拔是整个施工的关键。该工法最大的特点是可将套
管钻入有岩层或高强障碍物的土层，利用套管的护壁作用，在套管内进行清障。
3.2施工准备
拔桩施工前，采用块石进行河道回填，采用16t压路机进行压实，在桩基周边硬化4.4*4.6m钢筋混凝土工作平台，平台采用c30混凝土浇筑，厚度30cm，预留下套管位置。平台上铺设2块2cm厚钢板，然后再上垫定制路基板（下垫于主机下，中间预留套管位置）。主机自重约21t，最大起拔力269t，在起拔工况下，地基承载力要求最高，固地基基础是关键之一。主机底部自带4个液压伸缩脚用以调节主机水平，固地基平整度要求并不高。
3.3施工流程
1、测量放样：放出原桩中心，画出原桩位置，指导主机就位。
2、主机就位：主机四个支腿安放于路基板的四个基点，安放到位后检查主机垂直度，通过调整四个支腿油缸使主机水平。
3、液压泵站就位及管路连接：在拔桩施工前即可进行，一般在主机就位前及进行联机调试。
4、安装反力架：主机就位后，安装反力架并与之与主机连接，同时履带吊就位用履带卡住反力架另一端。
5、下底管，进行垂直度观察：履带吊吊装底管到位，主机紧抱正反方向反复旋转下压套管下钻；同时在主机两临边通过吊铅锤方式观察套管垂直度，垂直度需定时观测，并及时调整主机垂直度，确保套管垂直度。
6、套管下钻、取出套管内土体及障碍物：在套管下钻过程中采用冲抓斗及时取土和清除套管内障碍物，直至下至预期深度。
7、下楔块，断桩：套管下至预期深度，并清除套管内障碍物后，采用履带吊吊起重达4t的楔块，楔块与套筒内壁紧贴，通过重楔块的自由落体砸入桩基与套筒之间的空隙，反复冲砸直至楔块楔至一定深度。主机紧抱套管进行旋转，依靠套筒、楔块和桩基的摩擦力，与原桩下部与土层的摩擦力及握裹力形成反向扭矩，扭断原桩。
8、套取桩头：套取桩头一般采用两种形式。一是采用穿孔钢板套取原桩主筋，通长需要套取50%以上主筋。二是采用锁链套取原桩桩头，锁链一般要套在桩头下1米以上位置。在原桩与套筒之间空隙较小时无法下锁链时，采用第一种形式。
9、吊出原桩；采用履带吊吊出扭断的原桩。当无法吊出时，采用十字冲锤进行冲桩，一定的进尺后重复第8点和第9点，直至原桩吊出或冲桩至要求深度。
10、孔位回填：隧道及上下2m范围内采用瓜米石：石粉渣=2：1的配比拌合后回填，上部采用c15素混凝土回填5m进行封口，顶部采用土体回填。
4 施工总结
4.1工程进度
根据本工程施工统计，单台全套管全回转钻机拔除直径1m长23米的桩需1-2天。
4.2 工艺需注意事项
1、需详细了解原桩所处地层，根据地层特性初步判定原桩施工扩孔或鼓肚子的概率，合适选取全回转钻机型号及套管尺寸，以便于增加原桩与套管之间的空隙，便于锁链套取桩头拔出原桩。
2、全回转钻机极其配套设备均较重，同时有履带吊行走，场内地形应较平整，地基基础需满足履带吊行走要求，尤其注意钻机平台，必要时进行换填及施做钢筋混凝土路面平台，平台尺寸稍大于主机尺寸。
3、选择合适的拔桩方案，是分节拔除还是整体拔除，尽量少采用冲桩。
4、根据设计图纸及后续施工需要计算原桩拔除长度，从而细化拔桩方案并选取施工机具。一种是逐步下套管，分节扭断原桩吊出，此方案所需履带吊起重重量较小。另一种是一次套管到位，整体扭断原桩吊出，此方案所需履带吊起重重量较大。
5、根据规划单次拔除桩长度合理选择吊出设备履带吊型号，避免履带吊起吊重量不够无法吊出，从而只能采用冲锤破碎。
6、选择合适的楔块及楔块数量，楔块不配套或过少不易楔紧原桩，楔紧原桩需花费大量时间。
5 结束语
全回转钻机清障施工技术安全可靠，对周边土体扰动小，施工速度快、质量高，且适用范围广泛，节能环保、优质高效，对工程进展有良好的保障作用，此技术在后续的工程实践中可得到更加广泛的应用。
参考文献：
[1]朱卫杰，余喧平，郭亮，深层障碍物切割清理施工技术及其应用 [J].地下空间与工程学报，206（4）
[2]汪海天，FCEC内螺旋钻外全套管钻机超深桩基清障施工技术[J].建筑施工：2010，32（11）15-16.
论文作者:陈冬,郑新亮
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/25
标签：套管论文; 桩基论文; 钻机论文; 主机论文; 桥桩论文; 障碍物论文; 盾构论文; 《基层建设》2019年第6期论文;