1 前言
近年来，随着我国经济的快速发展，大中型城市规划建设过程中普遍存在的地铁、地下商场、地下车库等地下空间工程项目不断增加，在设计和施工过程中，经常会遇到新建地下工程与原有地下废弃工程交叉重叠，残留地下的废弃结构直接影响了工程的施工进度与质量。因此，清除地下障碍物的工作十分重要。
根据建筑领域的发展和需求，全套管钻机最早于上世纪50年代在法国面世，后被日本、德国和英国等引进和研制，机型和施工方法得到快速发展。我国于上世纪90年代开始引进，用于桥梁和铁路的建设。2011年，徐州盾安重工机械制造有限公司开始对全回转钻机进行深入研究并开始研发制造，2012年1月，第一台国产全回转全套管钻机DTR1505在盾安重工下线并成功推广应用。该设备可以在不破坏周边土体的情况下，将地下废旧钢筋混凝土结构钻进切割清除、桩基础无遗留拔除或置换，也可进行钻孔灌注咬合桩硬咬合围护结构施工。此后，全套管钻机广泛应用于城市轨道交通、大型越江隧道施工、清除地下超深障碍物和施作各类咬合桩基础。
2 工法特点
2.1扰动小、安全可靠
采用本工法清除废旧超深地下连续墙时，施工全过程均在钢套管内进行，施工时对套管周围的地下土体不产生扰动或产生很小的扰动，对周围原状土不造成破坏或破坏极小。
由于钢套管对孔壁本身存在的支撑护壁作用，在钢套管周边的土体应力尚未释放时，就已经将障碍物清除完成并及时回填，对周边的构筑物不会产生不利影响，安全可靠。
2.2风险小、质量稳定
全回转清障施工工法对废旧超深地下连续墙行切割清障拔除时，一般情况下能顺利达到施工目的。即使遇到特殊情况，采用履带式起重机悬挂小型液压冲抓斗进入钢套管内将剩余的断桩或障碍物抓出，也能100%确保清障彻底，能够保证后续施工不受影响。
在清障施工钻进切割过程中，成孔直径标准，成孔垂直度便于掌握，垂直度可以精确至1/500，清障时质量稳定可靠。
2.3投入少、环保经济
本工法清障是利用钢套管360度旋转沉入地下切割切削废旧超深地下连续墙，相比其它施工方法，受环境因素限制小，除配套设备外，无需增加其它辅助设施，施工时空间占用少。
利用本工法清障施工过程中，不会产生任何泥浆，且施工设备噪音低，振动小，环保性好。清障、拔桩的施工效率高、风险低，具有良好的经济效益。
适用范围
该工法适用于清除废旧的地下结构，特别是超深地下连续墙，以保证新建地下工程安全质量可靠。
3 工艺原理
本工法的主要原理是利用全套管钻机抱箍系统抱紧带有高强度合金刀头的钢套管，动力箱后台向钻机抱箍系统输送旋转动力的同时，给钻机液压系统输送压拔动力，钢套管在旋转力和下压力的组合作用下，旋转下沉接触到障碍物，使高强度合金刀头持续不断切割障碍物，最终形成以套管内径尺寸为横截面的柱状结构。然后使用履带吊将倒三角锤插入到障碍物与钢套管之间的弧形空隙，将上部柱状结构与钢套管牢牢固定，驱动钢套管来回旋转扭动，最终将已切割部分的柱状结构扭断，使其与下部未切割到的整体结构分离。最后再使用履带吊带动液压冲抓斗抓取出扭断部分的柱状结构。持续分段钻进切割清除障碍物，直至将障碍物彻底清除。
总体工艺流程图
4.1安装套管
刀头焊接首节套管吊装试压及调整套管垂直度复核套管垂直度及是否偏位
4.2垂直钻进切削
启动动力箱持续输送动力控制钻进速度和垂直度复核套管垂直度及是否偏位
4.3扭断墙体
插入倒三角锤抱紧套管反复转动扭断拔出
4.4抓取障碍物
1）更换液压冲抓斗抓取障碍物
2）更换重锤冲击套管内障碍物更换液压冲抓斗抓取障碍物
4.5持续钻进
持续钻进更换刀头加装钢套管复核套管垂直度及是否偏位
4.6完全清除障碍物
持续钻进超过设计深度抓取套管内的障碍物检测清障深度
4.7孔位回填
选取回填土壤水泥拌合回填拔管
5 效益分析
5. 1节约成本、降低风险
采用全套管清除废旧超深地下连续墙，使新建地下连续墙能够连续成槽施工，减少了新旧地连墙相交接头处的MJS止水加固桩，大大节约了施工成本。
采用本工法将新老地连墙交叉接头位置的老地连墙清除完全后，保证了新建超深地下连续墙能够连续成槽施工，从而能够有效隔基坑内外的断承压水，降低了基坑开挖后，因新老地连墙交叉接头位置处里不当引起的渗水涌沙、承压水突涌等高风险事故。
5.2缩短工期、提高质量
传统的清障工法中，清除地下障碍物一般使用冲击钻。相比使用冲击钻清除交叉部位原有地下连续墙，全套管钻进清障速度较冲击钻反复冲击障碍物达到清障目的要快得多，从而明显缩短了施工工期。
采用冲击钻清除交叉部位原有地下连续墙时，清障孔位的垂直度及偏位情况不易控制，一旦发生偏位，不易纠偏修孔。且使用冲击钻清障时，冲击锤无法将墙体内的钢筋全部整齐冲断，无法保证清障部位干净彻底。而采用全套管清障时，钻进切削过程中，全套管的垂直度通过钻机液压系统可以轻易调整控制，全套管钻进过程中，完全由钻机抱箍系统夹片夹紧，钻机与履带吊牢固连接成整体，不易发生偏位。即使发生轻微偏位情况，套管重新切削纠偏可行度也极高。通过全套管切削形成的空腔，内壁光滑无残留钢筋混凝土结构，空腔内的障碍物可通过液压冲抓斗完全清除。从而提高了清障质量。
5.3安全文明、环保卫生
相较于使用冲击钻清除废旧超深地下连续墙，使用全套管时，施工全过程均在钢套管内进行，施工时震动小，对套管周围的地下土体扰动极小，对周围原状土破坏性极小，对周围的构筑物影响极小，大大降低了安全隐患。
采用全套管清除废旧超深地下连续墙，设备运行时震动小，噪音低，且由于套管本身具有护壁作用，施工时不需要护壁泥浆，空间占用少，不产生任何其他污染物。环保卫生。
5.4综合分析
综合以上分析，本工法在节约成本、降低风险、缩短工期、提高质量、安全文明施工、保证环保卫生等方面都具有独特的优势，同时也能够带来良好的社会效益。
6应用实例
总包单位：中铁二局集团有限公司
项目名称：杭州地铁6号线一期工程SG6-17标新老地连墙交叉部位清障工程
工程概况：设计为800mm厚地下连续墙结构清除
工程地点：杭州市萧山区民祥路与平澜路交叉路口
丰北站新建地下连续墙与由原有的老地连墙存在多处交叉、密贴，交叉、密贴处旧墙无法有效隔断承压水，且可能存在墙体倾斜、鼓包，造成新建地下连续墙施工无法连续成槽。废弃的旧墙未隔断承压水，存在较大的渗水通道（承压水层厚15~20m），又因孔隙承压水水位较高、埋深不足，车站底板以下隔水层抵抗突涌能力不够，其基坑开挖、结构施工期渗水突涌风险极高。
为保证新建地下连续墙能够顺利连续成槽施工，采用本工法清除了交叉部位原有地下连续墙，随着该部位新建地下连续墙的顺利施工，通过查看新建地下连续墙成槽超声波影像资料及新建地下连续墙混凝土灌注记录，成槽时垂直度良好，混凝土充盈系数良好，实现了预期目标。
相较原设计方案，直接减少了约1700万的MJS止水加固桩施工成本，降低了地连墙接头渗水涌沙、基坑突涌等安全质量风险，施工起来简单快捷，平均20天就能完成一个深度约43米的新旧地连墙交叉清障点位。这样一方面加快了工期，节省了费用，也保证了工程质量，产生了较好的社会反响和经济效益。
论文作者:张俊平
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/21
标签：套管论文; 障碍物论文; 地下论文; 钻机论文; 冲击钻论文; 柱状论文; 工法论文; 《防护工程》2018年第32期论文;