全回转钻机拔桩施工技术的应用

[摘要] 介绍了全回转钻机的工作装置及工作原理。针对天津金融街世纪中心项目地下旧桩多且影响工程桩施工，采取全回转钻机进行拔桩， 施工工艺虽复杂、单桩拔除费用高，但施工效果及效益良好。

[关键词] 地下旧桩；全回转钻机；拔桩

Abstract: The devices and working principle of full rotary rig are described in this paper. As the Century Center Project of Tianjin Finance Street has many underground old piles affecting the constructin of engieering piles, the full rotary rig is employed for pile pulling, which is of favorable effects and benefits with complex construction technologies and high cost of single pile pulling.

Key words: underground old pile; full rotary rig; pile pulling

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

0前言

随着城市建设的发展，在旧建筑物原址上重建成为城市建设的主要方式，上部建筑的拆除施工相对比较成熟，但桩基础的处理还没有成熟的工艺。二十世纪八九十年代建筑的基础常采用预制方桩和沉管灌注桩等作为承载方式，旧建筑物拆除后遗留下来的旧桩处理成为施工难题。

根据天津金融街世纪中心项目的实际情况，结合旧桩的处理方法。项目自己摸索完成了原址下的旧桩处理，拓展了拔桩施工的新经验和方法。

1工程概况

金融街·世纪中心项目位于天津市南开区长江道与南开三马路交口。项目包括住宅区及公建区，住宅区有7层楼1栋，6层楼9栋，11层楼3栋，该住宅区设2层地下室，桩基础；公建区为高层住宅、写字楼、商业楼部分包括2栋39层、41层住宅楼，1栋47层写字楼和2栋24层写字楼，7栋4～5层商业楼及1栋2层附属用房，该部分整体设2层地下室，也采用桩基础。项目占地面积约7.97万m2，总建筑面积：40.8万m2，其中地下11.3万m2，地上29.5万m2。本工程现场原为厂区，场地下有原有建筑物的基础、钻孔灌注桩及预制混凝土桩等，为使工程顺利施工，必须拔除些地下旧桩后才可进行桩基施工。

2工程难点

2.1 周边环境复杂保护要求极高

本工程位于天津市南开区繁华的南京路商业圈，周边高楼林立，道路交通繁忙，地下市政管线众多。项目北侧紧邻南京路与长江道的交口，长江道下有地铁1号线停车线，其他侧均为居民区，建造年代久远，房屋结构承载力较原设计有不同程度的下降。基坑施工过程中必须对周边环境进行有效的保护，尤其是北侧一号地铁隧道不能受到影响。

2.2 施工场地狭小

基坑边紧贴红线，三轴止水帷幕最外边距红线最大距离仅为3.0 m，施工场地非常狭小，基本属于零施工场地状态，施工期间需合理安排好各工序施工顺序及场地布置。

2.3 地下障碍物多而复杂

本工程场地内的原有厂房建筑物虽已拆除，但其遗留下来的老承台旧桩基、地下室、废弃基坑、旧人防均未进行处理，旧桩的形式极为复杂，这些旧桩的存在严重影响了三轴止水帷幕、钻孔灌注桩排桩及工程桩和土方开挖的施工。项目开始后，首先翻槽，地下室、旧人防等直接采取机械破除，现场内的旧桩头翻出，测量落实到总平面图上，最后确定出影响三轴止水帷幕、钻孔灌注桩排桩及工程桩施工的旧桩。再结合投标时原厂区部分老桩图初估出旧方桩最大为400mm×400mm×18m、沉管灌注桩500×12m。

2.4 施工工期紧迫

根据业主的节点工期要求本项目的围护和桩基工程施工工期仅为40天，但其施工内容繁多，特别是场地内遗留的旧桩探测和处理施工进度尤为关键，施工期间必须有效地组织各项施工工序合理穿插开展。

3拔桩方案的选择

为了拔除影响现场施工的旧桩基础，同时还要尽量减小拔桩对周围环境的影响，对多种拔桩方式进行比较。拔桩方案选择时主要考虑：

（1） 在拔桩过程中因地质和原有基础障碍等原因，拔桩设备可能无法钻到桩底，如何采取特殊的技术措施，保证设备的正常钻进，是施工中不得不考虑的问题。

（2）如何在拔桩过程中，减少周围土体震动和压力，保证管线的安全，也是难点之一。

（3）拔桩后，桩孔填充质量的好坏将直接影响到周边土体后期的沉降情况和新桩基的正常施工，是评价拔桩成败的关键。

基于以上因素，综合考虑工期工效，分析比较目前拔桩采用钢护管法(振动式和回钻式)和高压旋喷法。

(1) 高压旋喷法对周围环境影响大；

(2) 振动式下钢护管法是采用150～200kW的振动锤，将设计的钢套管沉入桩底，然后在钢套管内用高压水将桩与钢套管内壁之间的土体冲掉，再用起拔设备直接拔出旧桩，此法在振入钢套管时，对地表振动大，对周围环境影响大；

(3) 回钻式下钢护管法是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的切削，将套管钻入地下，去除套管与桩体间的土体后，减小了桩侧的摩阻力，拔出桩，钢套管同样采用旋转方式拔出，对周围环境影响较小。

为此本工程决定选用全回转钻机拔桩工艺。通过对拔桩摩阻力计算，起拔设备采用全回转钻机RT- 150，选用钢套管直径为1200 mm，钢套管长度为18m，6m长度3节，并配备80t吊车配合拔桩即可满足现场要求。

4全回转钻机拔桩原理及施工关键技术

4.1 拔桩原理

全回转钻机在作业时产生向下压力和扭矩，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，将套管钻入地下至桩底，随着钢套筒逐步钻入的同时，对套管内土体的带动，使土体和被拔桩的固结力破坏，套管内土体和桩身相互脱离，钢套管钻到桩底后利用全回转自身起拔能力起拔钢套筒并带动灌注桩一起顶升，当顶升到一定程度后，不借助全回转的顶拔力，吊车直接可以将灌注桩拎动时，钢套筒不再起拔，先由吊车将桩拎出后，再在钢套筒内一边回填水泥土一边将钢套筒拔除，以减少对周围环境的影响。

4.2RT-150全回转钻机介绍

起拔设备采用RT-150全回转钻机，选用的钢套管直径为1200mm，钢套管主要有两方面功能：一方面将顶部驱动设备提供扭矩和压入力传递给刀头，同时在钻进的过程中还起到支护孔壁、防止孔壁坍塌的作用，钢套管长度为18m；并配备徐工集团QUY80A吊车。

4.2.1 主要技术性能参数

日本进口的RT-150全回转钻机主要技术性能参数见表1，能适合任何地质条件，用途非常广泛。

表1RT-150全回转钻机的主要技术性能参数

4.2.2 基本结构

全回转式套管装置的基本结构如图1所示。

图1RT-150基本构造

1.套管2.楔块夹紧液压缸3.楔形夹头4.套管压拨缸