360°全回转套管机拔桩施工难题及处理措施

张天赐 杜怀珺 张俊伟

摘要：360°全回转套管机拔桩可广泛应用于废弃桩的处理，本文介绍了在拔桩过程中遇到的难点及处理措施，提供了较全面的施工经验。

Abstract： The 360° full rotary casing machine pile driving can be widely used in the treatment of abandoned piles. This paper introduces the difficulties encountered in the process of pulling out piles and the treatment measures， and provides a more comprehensive construction experience.

关键词：360°全回转；桩基拔除；处理措施；应用

Key words： 360° full rotary；pile foundation removal；treatment measures；application

中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）03-0165-03

0 引言

新台子河站～丁万河站区间采用盾构法施工，盾构机需下穿丁万河老桥废弃桩基，桩体钢筋对盾构施工产生安全隐患，必须处理干净、彻底，在选择施工工法上进行比选采用360°全回转套管机，施工过程中遇到的难点及处理措施为类似桩基拔除施工提供借鉴。

1 工程介绍

徐州地铁2号线新台子河～丁万河区间采用盾构法施工，隧道直径6.2m，纵向坡度1.2758%。下穿丁万河及丁万河老桥，由于北三环高架桥施工，原丁万河老桥被拆除，老桥桥台采用扩大基础+群桩基础，桩基为直径1.2m的钻孔灌注桩，间距3.75m×3.445m。丁万河老桥北侧桩基长17.8m，入岩深度0.94m，侵入隧道范围桩数17根；丁万河老桥南侧桩基长18.8m，入岩深度4.57m，侵入隧道范围桩数18根；为保证后期盾构顺利通过，需处理的桩基总数35根，详见图1：丁万河老桥桩基拔除平面图。

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2 方案选择比对

对于旧桩的处理通常有原桩的整体拔除方法、开挖破碎清除和利用冲击钻将桩体冲碎后清除等方法。整体拔除方法通过全回转钻机利用全套管钻进，使桩体与周边土体完全脱离后，利用起重设备将桩整体吊出。开挖破碎清除是采用直接开挖的方式，利用镐头机、风镐等破碎工具进行粉碎清障，该法多用于原有桩位浅、数量少且作业面安全有保证的工程中。利用冲击钻将桩体冲碎后清除的方法，类似于使用冲击钻成桩，在冲击钻机钻进过程中，利用泥浆循环将破碎的桩体混凝土碎块运出，随后利用电磁铁将钢筋碎屑吸出。

预制桩的拔除，在全国不乏有成功的经验，主要是采用震动式的原桩的整体拔除方法。但对于直径及深度较大的灌注桩而言，在本地区尚无施工实例。经过简单的测算，在不考虑桩的凸凹面影响，灌注桩的摩擦力加桩身自重约有200吨之重，若采用普通的拔桩设备，设备的拔力无法满足要求，且灌注桩场地有限、施工环境复杂。

DTR2605H型套管式拔桩设备则能很好地满足上述条件。套管式拔桩的方式采用新型的机械设备，采用套管回旋压入、扭断的方式，分段取桩至作业深度。这种清桩方式对桩体的大小及深度敏感度较低，尤其面对大直径的灌注桩而言，拔桩的效率大大增加，明显缩短了地下清障的时间，同时利于噪音的控制，减少了与周边环境影响。非常适合本工程的清桩作业。

3 全套管拔桩的机械设备

3.1 挖掘套管

在套管系统中，前端套管头下端设有挖掘刀具。套管与套管、套管与套管头之间的嵌合部用螺栓连接（见图2：套管系统）。套管长度有3m、6m、9m。

3.2 液压升降卡固

主要用于原桩摇动及回转，同时还附设后台作业指挥系统。

3.3 冲击式抓斗

用于取出套筒内土和处理后原有断桩。

3.4 钢楔

钢楔自重达到4.2t，利用自重，沿套管内壁自由落体，插入桩体与套管间的空隙，抵靠在套管内壁，将桩与套管别紧，利于套管旋转从而将旧桩扭断。

3.5 大型起重机

本工程采刚的起重设备为150t履带式起重机。

4 套管式拔桩的施工流程

原承台破除探找桩位（实测出桩位坐标）→作业平台施工→场地布置（机械、电力系统、后台作业指挥系统定位）→回转钻机底座就位→全回转钻机就位→套管回旋压入→下钢楔→全断面回旋扭桩→焊接吊耳→起拔断桩→分段取桩至作业深度→回填作业同时起拔套管→移机施工后续桩基。

5 拔桩难点及处理方式

5.1 桩体倾斜，垂直度较差（见图3：桩体垂直度差）

现象：套管下压至一定深度后，套管发生倾斜，且多次纠偏无效。

解决方法：对于倾斜不严重且桩深完全处于套管内的桩体，可直接拔出。

对于倾斜较严重的桩，容易出现套管钻进到一定深度后便切割到桩体（桩体无法全部处于套管内），导致套管倾斜，且纠偏困难。对于这类桩体，当套管钻进切割到桩体时，便开始扭桩，当第一节拔出后，进行二次定位并移机，将桩体全部套住再拔出第二节。当二次定位后仍无法将桩体全部套住，则可利用套管从桩体中间切割，将桩直接劈裂成两半后拔除。

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5.2 桩底桩径变大类似于“蘑菇头”

现象：在上部桩体拔除后，套管下至底部时，套管底部与桩尖完全紧贴，致使桩体与套管同步转动造成套管无法下压，同时桩体即使松动亦无法拔出。

解决方法：将上部正常部分桩体拔除后，移机利用套管从桩体中间切割，将桩直接劈裂成两半后拔除。

5.3 桩体混凝土强度不够，桩体混凝土与钢筋粘结不牢，导致吊装时钢筋笼从桩体抽出（见图4：吊装时桩体钢筋与混凝土分离）

现象：桩体扭断后吊装过程中，桩的钢筋笼与混凝土脱离。扭桩过程中，致使混凝土碎裂严重，因此在吊装时，钢筋笼容易从混凝土中抽出。

解决方法：由于扭断桩体时混凝土破碎，因此在拔出钢筋笼后，利用冲抓斗将混凝土块破碎并抓出，直至桩体混凝土完整性较好的部位，焊接吊耳，随后进行后续拔桩。

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5.4 桩体钢筋笼主筋焊接采用点焊，拔除时从焊接位置断开（见图5：吊装时桩体主筋断裂）

现象：桩体吊装过程中，主筋焊接位置无法承受桩体重量，全部从焊接位置断开，采用点焊，一个接头一般点焊1-3次，钢筋笼无法受力。

解决方法：钢筋从断开点全部抽出后，利用冲抓斗砸碎混凝土并将其抓出，人工割除桩体内剩余钢筋，每次进尺40～50cm。重复此步骤，直至清理至能焊接吊耳。随后在重复正常拔桩步骤。

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5.5 南北两侧均存在桩径过大，部分达到1.5-1.6m，局部跟套管一样大，钢楔卡位困难，且桩体扭断后无法正常吊出（S-5）

现象：钢楔无法正常卡位将桩别紧，且桩扭断后吊装过程中，由于桩体向上提，桩体断裂部位以下容易形成负压，导致吊装过程中吊车负荷超标而无法正常吊出。

解决方法：

①清理桩头，人工找出缝隙较大位置将钢楔卡入，为防止钢楔无法卡紧而倾倒，利用冲锤配合，冲锤周边焊接卡环，卡环留出钢楔宽度的缺口，下放冲锤利用卡环将钢楔卡住，并旋转套管扭断桩体。桩体扭断后，由于桩体桩径过大，导致其无法正常吊出，出现此种现象时，增焊套管内外刀片，并加快套管旋转速度，降低下压速度，使套管与土体之间的空隙增大，同时往套管内加水起到润滑作用。

②吊机与钻机配合，吊机吊住桩体不动，套管旋转上下反复活动套管，使桩体与套管相对运动，同时往套管内加水减小摩阻力。在此过程中时刻关注吊机荷载变化，防止吊筋突然断裂。

5.6 吊耳焊接，吊装过程与吊耳焊接的几根主筋脆断

现象：吊装过程中，与吊耳焊接的钢筋脆断，使得桩体无法顺利吊出。

解决方法：钢筋发生脆断后，利用冲抓斗将混凝土砸碎后并清出，找出钢筋笼焊接点继续焊接吊耳拔除，反复此工序直至拔出桩体。

5.7 南北侧场地存在斜岩面，套管下压过程中多次纠偏

现象：钢护筒下压至一定深度后，套筒发生倾斜且纠偏困难。

解决方法：拔除上部桩体后，再次进行桩位复核，若桩位准确，则可以确定是由于岩面造成，套管下压过程中由于一面在切割岩石，一面在软土中，极易发生倾斜。对于此类问题，更换套管回旋刀具，加快钢套管转速并放慢下压速度，反复下压直至成功拔出桩体。

6 结语

360°全回转套管机拔桩施工工艺是一种较为先进实用的拔桩方法，可广泛应用于废弃桩的拔除施工。尤其在城市闹市区清除桩径较大的灌注桩，其独特的工艺优势以及适用性更为明显，相信今后会在旧城改造、建筑物拆除清理中涉及到老桩清除工程中得到广泛的推广与应用。

参考文献：

[1]何相如.特殊工况下的桩基拔除施工技术[J].建筑施工， 2012（05）.

[2]周均立，徐博书.挡墙桩基拔除与重建施工技术[J].现代隧道技术，2012（05）.

[3]冷金荣，周涛，曹东.360°全回转套管机在拔桩工程中的应用[J].山西建筑，2014（28）.