全套管全回转钻机拔桩清障施工工法

上海工程机械厂有限公司

陈建海

1.引言

近年来，随着国内经济的飞速发展，大中型城市的旧城区改造、市政建设、地铁隧道、桥梁改建等相关项目建设工程也在不断增加，在项目进行中经常会遇到地下残留的旧钢筋混凝土结构及废弃的桩基，给施工带来阻碍，为使建设工程顺利进行，必须在不影响周围基础设施环境的原则上将废弃障碍物清除。本文将针对以上问题提供一种全套管全回转钻机无损拔除旧桩的施工方法。

2.施工原理

全套管全回转钻机是集成机电液为一体，驱动钢套管360度回转，并将钢套管压入和拔出的新型钻机设备。全套管全回转钻机在工作时会产生下压力和回转扭矩，带动钢套管回转下压，同时依靠钢套管头部安装的高强度刀头对旧桩周围的土体、岩层、钢筋砼等障碍物进行切削分离，采用冲抓斗及履带吊将分离后的旧桩体拔除，此时钢套管可充当护壁防止塌孔等事故导致地层沉降变化影响周围基础设施。旧桩体拔除后，进行钢套管内部回填，并起拔套管完成施工。

3.工法特点

本施工工法最大的特点是可将钢套管钻入有岩层或高强度回填障碍物的土体，利用套管护壁作用及钻机自身提供的强大扭矩和下压力，实现套管内部拔桩清障施工。

3.1施工特点

全套管全回转钻机拔桩清障施工法与传统清障方法相比具有以下优点：①施工过程简单可靠，噪声低，振动小，施工现场整洁文明，很适合市内施工。②安全性能高，因全程钢套管护壁的作用，减少对周围土体扰动，可靠近既有建筑物施工。③快速便捷，配合不同型式冲抓斗，几乎可在各种地层施工，减少施工成本。④清障效果好，全程钢套管跟进，能有效判断旧桩体取出情况，同时可在套管内反复抓取，确保清障彻底。⑤适用范围广，废弃工程基础桩、桥桩、混凝土结构等仅需针对不同情况特殊处理外，均可利用本方法进行施工。

4.适用范围及设备

4.1范围

配合各种类型抓斗，可在不同地层施工，同时现阶段根据钢套管的选用，适用于直径2.0m以下的废旧桩基拔除施工。

4.2设备

全套管全回转钻机（含动力站等辅件）、履带吊车、挖掘机、装载车、冲抓斗、钢套管、楔形锤、重锤等。

5.施工工艺流程

5.1单点桩位施工流程

施工准备→桩位放样→铺设工作平台→钻机就位→钢套管下压→楔形锤嵌入→回转扭断旧桩→拔除扭断旧桩→冲抓斗抓取、外漏下段桩头→重复钢套管下压~拔除扭断旧桩施工→冲抓确保清障彻底→回填拔管完成旧桩拔除施工。

5.2具体施工步骤

5.2.1施工准备

根据业主提供地下原有废弃桩基的基本信息确定桩位，同时参考旧桩的桩径、桩深等参数选取合适的钢套管和全套管全回转钻机作业。

5.2.2桩位放样

根据现场已经测设好的测量控制网，利用全站仪对旧桩桩位进行放样，并用明显物品做出标记。

5.2.3铺设工作平台

若施工场地地基较为软弱需提前进行场地硬化平整处理。同时在施工桩位地点铺设大型工作平台，减少钻机中心处压强，防止地基软弱造成钻机下陷或地表坍塌。当施工场地原有地基满足工作要求时，可省略本工序。

5.2.4钻机就位

工作平台铺设完成后进行钻机设备就位。利用十字定位法将基板吊至桩心位置，随后用履带吊将全套管全回转钻机吊放在基板正上方，要求钻机主夹具中心位置点与十字定位中心点在一条垂线上，钻机就位后，将反力叉、反力架、配重等辅助设备与钻机相连接。

5.2.5钢套管下压

全套管全回转钻机工作前，首先利用钻机水平调节功能将钻机自身调节至水平位置，接着用履带吊吊装第一节钢套管，钻机开始回转及下压动作将钢套管旋转压入土层，第一节钢套管压入完成时根据回转扭矩及下压力等参数判断续接第二节钢套管亦或进入楔形锤嵌入分段拔除施工工序。

5.2.6楔形锤嵌入

当钢套管下压到位后，起吊楔形锤沿钢套管内壁自由下落，依靠楔形锤自重产生的冲击力将楔形锤嵌入旧桩体与钢套管之间空隙，确保嵌入塞实后进入下步工序。

5.2.7回转扭断旧桩

楔形锤嵌入旧桩与钢套管内壁空隙牢实后，启动全套管全回转钻机进行回转。钻机的强大扭矩通过楔形锤传导将旧桩体扭断。旧桩扭断的表现形式为旧桩体桩头随钢套管一同回转。

5.2.8拔除扭断旧桩

确认旧桩已被扭断后安排人员进入钢套管内部对桩头部分用锁链进行捆绑或焊接等方式挂牢被扭断旧桩体，随后采用履带吊和全套管全回转钻机相互配合将被扭断旧桩拔除钢套管。

5.2.9冲抓斗抓取、外漏下段桩头

扭断旧桩体拔除后，履带吊起吊冲抓斗依靠吊机的大小吊钩配合来进行冲挖作业，直至下节段旧桩桩头外漏后停止冲抓。

5.2.10重复钢套管下压~拔除扭断旧桩施工

下节段旧桩桩头外漏后，重复进行5.2.5-5.2.9工序施工作业，直至整体旧桩完全被拔除。

5.2.11冲抓确保清障彻底

根据拔出旧桩的长度判断地下是否还存有断节旧桩，继续采用冲抓斗取土方式将钢套管内部的障碍物、废旧砼结构彻底清除干净。

5.2.12回填拔管完成旧桩拔除施工

确认钢套管内部清障彻底后，需要往钢套管内部回填砂土充盈旧桩的原有空间，防止孔壁坍塌等现象对周围土体环境产生影响。在回填的同时逐节拔出钢套管，要求钢套管要始终低于回填土标高2m左右，直至回填到设计标高和钢套管全部拔出，完成

该桩位点拔桩清障任务。

楔形锤嵌入工序废旧桩体拔除图废旧桩体拔除图

5.3施工要点

5.3.1钢套管选取控制

在拔桩清障项目中，钢套管型号的判断选择是施工顺利与否的关键。钢套管口径选择过小会导致清障不彻底，甚至会产生闷管现象，严重影响施工进度，钢套管口径选择过大会导致旧桩难以与土体分离，影响施工效率。因过往工程施工的旧桩质量无法把控，经常会出现“大肚皮”或者垂直度不高的现象，因此钢套管口径选择不能一成不变，一定要结合实际来选取。

5.3.2地基处理控制

若施工场地较为复杂或软弱时，需要提前清理并做场地硬化平整处理。同时需要在施工桩位地点铺设大型工作平台，其原理是通过增大钻机下压力与地面接触面积以

此减少钻机中心处压强，防止地基软弱造成钻机下陷或地表坍塌。

平整地基铺设工作平台

5.3.3钢套管垂直度控制

钢套管的垂直度将影响拔桩清障作业时的回转阻力大小，严重时甚至导致清障不彻底。其中，第一节钢套管的下压的垂直度对后节钢套管的垂直精度影响很大，因此

第一节钢套管下压过程中必须经常从正交的两个轴线方向通过测锤或经纬仪检查钢套管是否垂直，如若出现偏斜情况需及时纠偏。

5.3.4旧桩拔除控制

全套管全回转钻机依靠强大的扭矩将旧桩体与周围土体分离，实现旧桩独立拔除的前提条件，它表现在当全套管全回转钻机带动钢套管回转时，内部桩体跟随套管一同回转。此时，安排人员进入钢套管内部进行桩头部分捆绑固定工作，根据不同的现场情况可采用捆绑、焊接等方式进行固定，固定完成后采用履带吊车与全套管全回转钻机相互配合将其拔除，具体配合方式为：首先利用全套管全回转钻机将钢套管及内

部废旧桩体一同起拔至一定高度，履带吊大钩起吊拉拔废旧桩体（起吊力仅需拉住旧桩体即可，具体起吊力根据工况而定），此时全套管全回转钻机使用回转/摇动模式并略微下压，当履带吊发现起吊力增加过大时，吊车司机鸣笛示意停止钻机下压动作，钻机继续回转/摇动分散桩体与钢套管内部土体压密现象，当履带吊车起吊力变小后，吊车司机通过不同的鸣笛方式指示钻机操作人员继续轻微下压钢套管，如此反复循环，直到桩体与周围土体完全分离后履带吊车将扭断旧桩从钢套管内拔除。

5.3.5测量施工质量控制

仔细观察拔出的桩体和障碍物，严格控制清桩深度，清桩要彻底，残留混凝土块及钢筋要抓取干净。一般通过测量拔出旧桩长度及测量实际孔深作为判断依据。

5.3.6回填控制

旧桩拔除后，其原有空间需要回填砂土将其充盈，防止孔壁塌方对周围地层环境产生影响。常见回填物有粘土、混合砂浆等。具体回填方式如下：

5.3.

6.1粘土类

从钢套管底部往上回填粘土，每次回填高度约2m左右，回填后用十字重锤夯击数次，保证回填密实。回填过程中同步钢套管起拔作业，要求钢套管不能超前于回填高度，以此反复直至将回填土填至设计标高为止。

5.3.

6.2混合砂浆类

该回填方法类似于钻孔灌注桩灌注混凝土的施工方法。首先吊装续接导管下放至距离孔底50cm左右，然后导管顶端安装料斗进行混合砂浆灌注，灌注过程中需及时起拔导管及钢套管，直至混合砂浆灌注至设计要求标高为止，完成混合砂浆回填工作。

（注：根据不同的现场情况及设计要求进行回填）

6.应用实例

上海市塘桥渡口轮渡站旁，泵站主体工程建设时原有废旧基础桩阻碍施工，需对相应场地进行拔桩清障施工。该处全套管全回转钻机拔桩清障的废旧桩基其基本参数为：桩径600mm，桩深23m。于要求工期内，完成所有清障任务。

南通市港闸区长泰路与树西路交叉口位置，具体为通扬运河分支河道。因南通市地铁二号线运行线路规划需经过此处，为保证地铁线路的正常盾构施工，特需进行此河道处桥桩拔除清障施工。该工程场地地下存有原大桥施工留置的灌注桥桩，其基本参数为：桩径1200mm，桩深22m。采用全套管全回转钻机拔桩清障施工工法施工，以高效的施工效率及施工效果，受到业主方和其他施工单位的高度赞誉。