全回旋钻机拔桩技术在工程上的运用

程金雄

（武汉市汉阳市政建设集团公司，湖北 武汉 430050）

在新建工程遇到既有钻孔灌注桩时，一般都需要拔除既有钢筋混凝土灌注桩，而这些钢筋混凝土灌注桩自重大，与土体间的摩擦力较大，拔除相对较困难。灌注桩拔除技术在沿海城市运用较多，但在武汉运用较少。武汉市宝丰路硚口路快速化（建设大道～京汉大道）改造工程施工过程中就遇到此类问题，本文就以此工程施工进行拔桩施工方法的阐述。

1 工程概况

宝丰路硚口路快速化（建设大道～京汉大道）改造工程位于武汉市硚口区，该工程所还包含宝丰路四层互通式立交上跨中御公馆地面广场，其桥梁桩基在中御公馆地下室原基坑支护桩上，另外规划地铁十四号线区间受支护桩影响，共20根支护桩，为保证立交桥及后期地铁施工，需对这20根支护桩进行拔除处理。支护桩采用钻孔灌注桩，为钢筋混凝土结构，桩径1.2m，有效桩长21.3m，桩顶距离地面距离3.7m。另外，在地下室施工阶段有一次换撑设计，撑板厚200mm，宽度为外墙与排桩之间的距离，为格构式，长度为3米。如图1所示。

图1 待拔桩与建筑物位置关系

2 施工难点分析

（1）桩基与地下室基础间的净间距很小。支护桩桩径1.2米，与地下室外墙轴距仅2.6米，原地下室基础采用直径500mm的管桩。在如此小的净距内对该区域进行隔离是非常困难的，因为在拔桩施工过程中必然会造成周围土体松动，从而影响地下室管桩与土体的摩擦力，故必须选择适当的拔桩工艺，尽量减小对周围土体的扰动。

（2）地下室外墙与支护桩间存在连接板。在地下室施工阶段有一次换撑设计，撑板厚200mm，宽度为外墙与排桩之间的距离，为格构式，长度为3米。在拔桩过程中需要破坏换撑板，在破坏过程中应尽量较小振动，否则有可能对地下室外墙防水造成破坏，造成地下室漏水；也有可能破坏外墙墙体，影响结构安全，这样必须选择合适的设备切除换撑板。

（3）地质条件较差。原地下室施工过程中，肥槽回填一般为杂填土，土质松散，且工程离汉江较近，地下水丰富，一般在4米左右。

（4）后期沉降控制难度大。该工程共需拔除20根桩，每根长度21.3米，拔出后需回填，因孔位较深，回填难以达到密实，后期土体沉降难以控制。

3 拔桩工艺选择

针对工程特点及影响因素，在目前各种先进工法的综合比选后，采用全回转套管机进行本工程拔桩施工，该工艺主要有3个方面的优点。

（1）施工对土体扰动小。全回旋钻机拔桩是利用全回转设备将钢套管插入土体，然后在套管内实施拔桩和回填。钢套管作为孔壁支护结构，全过程对套管外侧土体应力变化较小，而且全过程不需要射水减摩，不会影响地下水位的变动，故全过程对周围土体扰动基本可以忽略。

（2）适用范围广。全回旋钻机拔桩适用于任意桩长，因为该工艺拔桩可以分段拔除，可以不进行整体作业，降低了施工风险。而且，因为是分节拔除，对吊车等级要求大大降低。

（3）操作灵活。全回旋钻机拔桩可以同其他辅助方法一同使用，对断桩、碎桩进行拔除，降低了特殊情况处理的难度，起到了缩短工期和费用的作用。

4 拔桩施工过程

（1）施工机械选择。①全回转套管钻机（如图2）。工程采用进口的SRD-2000HL全回转套管钻机，主要配置有SRD-2000HL全回转套管钻机主机、相应型号数量的套管、液压动力站、操控室、反力配重、路基板及定位钢板、冲抓斗、反力叉等。另需80t清障专用履带吊、EX200挖掘机等械配合施工。施工过程中由全回转套管钻机液压驱动双壁钢套管全回转切割钻进。双壁钢套管底端镶嵌钛合金刀头，具备很强的切割切削能力，可将地下抛石、残留旧桩、旧钢筋混凝土、钢桩等障碍物一并清除。

图2 全回转套管钻机

②钢套管。该工程待拔桩桩径1.2m，桩长21.3m，考虑到桩基施工过程中可能存在扩孔现象，选用直径为2000mm钢套管，套管为厚度45mm的钢质桶式结构，根据需要钻进的深度选用4节长度6m的钢套管，最底部一节在管口焊接1.5米长的合金刀头，其他套管的中间为桶身，两头为套叠式接头。

（2）施工准备。施工前需将带拔桩冠梁破除，露出桩头，并对场地进行清理及硬化，确保地基满足全回转套管钻机及80t清障专用履带吊等设备施工。

（3）钢套管钻进。在全回旋钻机就位后，开始进行套管的埋设和钻进作业。钻进前应进行试运转；试运转应从低转速逐步调整至高转速，钻机回转液压马达调至0位，启动夹紧油缸按钮，确认钻机夹紧机构已将套管夹紧后，方可启动回转驱动系统，回转马达初始启动必须低转速运行，待回转阻力稳定且低于设定值时，方可适量调高转速。试运转正常及垂直度修正完成后，开始正式钻进，正式钻进同样是发动机高转速，全回旋钻机低转速，压力、扭矩稳定且未达到设定值时，可适量调整转速及收缩支腿油缸进行钻进。一般初始5米以内，钻机转速控制在3～5转/分钟，旋转扭矩稳定在额定最大扭矩的30%～50%左右，以确保初始钻机设备的稳定及钻进垂直度。施工过程中每节套管压入的精度都将直接影响钻孔的施工质量，特别是上部5m范围的精度最为重要。每节套管放入夹管装置，收缩夹管液压缸，利用钻机和导向纠偏装置将套管的垂直度精度调整到要求的范围内。钻进过程中随时利用设备自带的水平监测系统检验套管垂直度，并每孔三次在套管的两个垂直方向架设经纬仪进行垂直度复核控制。每节套管连接好并检查垂直度后，通过全回转钻机的回转装置使套管进行不小于360°的旋转，以减少套管与土体的摩擦阻力，并随即利用套管端部的刀齿切割土体或障碍物，压入土中，开始正常作业。

（4）灌注桩清除。在钢套管入土约2节后，将楔形铁放入钢套管与桩间间隙中，继续转动钢套管，使桩体与钢套管一起转动，将桩体扭断，然后反向转动钢套管，使楔形铁松动，取出楔形铁，用吊车吊出截断的桩体，完成第一次截桩。再次重复钢套管钻进，进行第二次截桩，依次类推，直至桩体全部取出。

（5）桩孔回填及套管拔除。桩孔回填和钢套管拔除是同步进行的，由于钢套管拔除后，土体将会向桩孔流动，土体的应力产生变化，这样将会对管桩产生一定的影响，减小管桩与土体间的摩擦力，从而对地下室结构产生影响，所以必须保证回填材料的密实度，一旦回填密实度达不到要求，后期也会出现沉降，甚至导致地表塌陷。同时，拔桩区域还要进行桥梁桩基施工，回填达不到要求也将会导致桥梁桩基施工过程中出现塌孔，处理更加困难。为保证回填密实，孔内回填材料采用水泥土，采用硫铝酸盐快干水泥，掺量在15%左右，施工时先回填至第一节钢套管处，然后拔除第一节钢套管，拆卸后，进行第二节回填，依次类推，直至最后一节拔除完成。整个拔除工作完成后，拔除区域应自然沉降1个月，沉降区域再次补填，然后恢复路面，正常使用一定时间后再进行桥梁桩基施工。该工程在后续桥梁桩基施工过程中，未出现塌孔现象，说明该回填效果可靠。

5 结语

通过该工程的实际运用，得到如下几个结论：（1）全回旋钻机拔桩施工在离建筑物较近的情况下能够安全的使用。（2）全回旋钻机拔桩能够很好的拔除较长的灌注桩。（3）钢套管钻进过程对土体扰动很小，可以忽略不计。现今，基础建设的投入将不断加大，拔桩工艺的运用也将会更加频繁，在拔桩过程中最为重要的是钢套管的钻进和桩孔回填。做好这两点，整个拔桩施工过程就能安全可靠的完成。今后，可以在不良地质情况下桩孔回填质量上进行深入研究，确保不良地质情况下桩孔回填质量。

参考文献：

[1]JGJ94-2008，建筑桩基础技术规范[S].

[2]JGJ79-2012，建筑地基处理技术规范[S].

[3]GB50026-2007，工程测量规范[S].

[4]GB50194-2014，建设工程施工现场供电安全规范[S].