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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2008-08-11

全套管设备的应用
（崔海涛，上海 2008）
1、前言：
随着国内经济快速的发展，城市建设、旧城区改造、地下空间发展等工程项目不断增加，经常会遇到地下岩石和残留的旧砼、旧桩，如条石、大块卵石、灌注桩、预制桩等障碍物需要清除，这些地下障碍物已经成为地下工程施工的棘手问题，往往造成改线改址或重新设计、部分施工半途而废，直接影响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，对清除地下障碍物施工要求也越来越高。浅部障碍物（如卵石、老基础、人防地下室等）通过常规开挖、凿除等均能解决，但对于深部障碍物（如旧桩、地下隧道等），由于一般深埋于地下，往往需综合使用多种大型施工设备和施工方法，清除施工难度大、代价高。在实际施工中，清除部位往往处于建筑物密集地区、河道边、地下建筑体（地铁、隧道）附近，施工要达到对周边土体无扰动、无影响，清障彻底、低噪音、无污染的要求，也是十分困难。
针对深部地下障碍物，尤其城市原有建筑物旧桩的清除技术已成为岩土工程施工方面的新兴技术和产业，本文就全套管设备在清除地下障碍物的工法，并结合实际案例加以说明。
2、设备使用：
全套管设备包括，回转驱动装置（主机）、动力箱、钢套管、冲抓斗、液压抓斗、一字锤、十字锤等设备。
由动力设备提供动力，回转设备夹紧钢套管进行360度回转钻进，在压入力和扭力的共同作用下将套管压入地层深部，首节套管的前部及套管内部（根据不同工法可选加）安装有特殊工艺处理的合金刀头，在钻进的同时切割障碍物。在套管内部使用各类重锤（一字、十字）对套管内部大体积混凝土或岩石障碍物进行破碎，利用冲压抓斗或液压抓斗清除套管内土体和障碍物，套管持续的钻进，抓斗不断的将障碍物清除，达到清孔的目的，配合其他设备可完成清障回填、钻孔灌注桩、咬合桩等工艺。
3、施工方法：
根据地下障碍物的不同情况，可以使用不同的施工方法，现扼要分述如下：
3.1 单桩拔除法
    此工法适合较浅深度的单桩的清除，其原理是通过减少或解除桩侧土体摩阻力后将旧桩整体吊出，外侧套管钻进作为护壁，内侧采用高压水冲，将旧桩周围的土体及障碍物切削后实施土体分离减摩，在旧桩拔出时只考虑桩的自重无需再考虑桩周围的摩擦阻力。此方法也可叫无损清障，内侧减摩和整体吊桩是施工的关键点。
3.2 单桩断桩法（一）
此工法适合较深的单桩清除法，其原理是分段清除旧桩，利用全套管设备护壁，在原有桩的正上方向下钻进4~5米，利用三角锤插入桩与套管的间隙，将旧桩和套管互相固定住，通过全套管钻机的正反旋转，将上部桩扭断，使用液压抓斗将断桩取出。
单桩断桩法（二）
另一种方法是使用特殊的全套管切削钻头，利用全套管钻机的摇摆切削功能，将套管偏心压入需切割桩的上方，达到深度4~5米后进行旋转切削，通过特殊的内置切削刀具将原有桩部分切断，利用三角锤将旧桩固定与套管内，正反方向旋转套管设备，将旧桩扭断然后，利用液压抓斗取出。
以上两种方法不使用冲击破碎设备，不产生任何震动，但需要使用液压抓斗，动力配置要求较高。
3.3 破碎法
此工法适合各种情况（旧桩、岩石地层、卵石层）的地下清除工作，其原理是通过全套管切削需清理的地层，利用辅助设备（一字锤、十字锤等设备）将大体积清除物击碎，利用冲击抓斗将破碎产物清理出套管后的方法，此工法在破碎和抓取过程中采用重力冲压法，对施工场地略有震动，但影响较小，目前清除方案多采用此方法。
4、全套管设备使用案例
全套管设备在国外大中型城市的工程建设中得到了广泛的应用。在施工过程中全套管除障、拔桩等桩基施工、全套管钻孔咬合桩和全套管钻孔灌注桩，在城市建设和桩基础施工领域中正在发挥越来越大的作用。
4.1地铁四号线修复工程
  上海市轨道交通四号线董家渡区间。在主体工程区间隧道完工后，进行联络通道施工时，隧道附近土体流失，地面沉陷，通道被废弃。通道结构体形成深层障碍物，深埋于地表以下30~45米范围内，障碍物主要有塌陷的隧道管片、工程辅助支架、枕轨等。为保证主体结构的安全性和周边土体的稳定性，需对原有结构区间进行加固处理，加固工艺要求对多处地下结构体进行切割清除，最大清除深度为42米左右，因加固区间位置靠近黄浦江，为保证清除施工及原有建筑的安全性，选用全套管钻机进行障碍物的切割清理施工。利用钢套管护壁，合金刀具旋转钻进进行切割、切削。全套管钻机及配套套管、刀具，具有强大的扭切、绞碎能力，将大块体积混凝土及其他障碍物进行破碎，然后利用冲击抓斗对破碎后的障碍物进行二次破碎、清理，当达到清理深度后向套管内回填土体并提拔套管。
  套管全护壁保证了地下土体不受开挖的影响，切割、清除物全部清理，保证了后续加固工作的顺利开展，清障工作得到各部门好评。
4.2上海地铁M8线工程--虹口足球场站
M8线工程虹口足球场站为地下2层两柱3跨岛式结构，车站主体在运营中的轨道交通明珠线高架下垂直穿越，其中7~13轴基坑位于高架正下方，车站围护结构与高架承台相邻。相关设计、施工部门通过对地下连续墙、钻孔灌注桩、SMW工法、全套管咬合桩等工艺进行比选，由于前三个工艺在施工时对周边土体扰动较大，清除地下障碍物和钻孔灌注不能同步进行，综合考虑施工安全性及工程连续性后确定，选用全套管咬合桩工法，作为咬合桩围护工艺。利用全套管护壁，清除地下障碍物后配合灌注工艺进行咬合桩施工。
全套管钻机是为城市二次建设而特别设计的工程机械，他的优点是开挖、施工面积小，对地下土体、施工周边环境影响小，无污染，在清障的同时可进行灌桩施工，避免多个工序的重复开挖。
4.3上海地铁M8线工程—四平路区间
  上海地铁M8号线鞍山路至四平路规划区间设计要求，清除地下原有直径800，桩长17米的钻孔灌注桩，由于此工程在居民区附近，场地狭小、复杂，常规开挖对附近居民日常生活及对周边老式建筑的安全性影响教大，故选用低噪音、低扰动的全套管设备作为清除地下障碍物设备，采用分段切割清除的方式，将原有桩减摩分段切割，利用吊机拔除，孔内回填土体（黏土、水泥、砂混合物），保证盾构可安全通过。
4.4上海城市改造—污水管线入地工程
  上海城市改造龙德路污水管线入地工程，根据市政设计要求，将原有横跨苏州河上的污水管线改道，经由苏州河下通过。需在临近苏州河两岸制作沉井作为施工平台及管线转接部，由于施工地点附近有多处建筑物，而且施工位置紧靠河道，施工场址地下原有建筑旧桩较复杂，为保证施工的安全性及减少对周边建筑的影响，通过技术论证后决定选用全套管设备作为清障和施工咬合桩的工艺设备，在清除地下障碍的同时，进行咬合桩工序。全套管机又一次在狭小、复杂的场地，克服地下不安全因素的影响顺利完成工作。
4.5上海浦东陆家嘴TF地块
  上海浦东陆家嘴TF地块，由于原址为船坞旧址，地下深埋各种形式的桩及数十年前固堤条石，普通清除桩的工艺无法解决这复杂的工作，选用全套管机后，完全克服这复杂的工作条件，顺利清除关键部位的障碍物，为后续地基维护施工提供了有利的基础保障。
4.6上海外滩快速通道
  为配合上海外滩快速通道的建设，上海的地标建筑—外白渡桥需进行分解维修，并重新制作新桥桩作为基础，由于原桥桩基为条石叠加砌成，河道长年冲刷，部分基础处于河道内，普通桩工工艺无法满足在临近河堤清障、止水、灌注新桩的工艺，故选用全套管钻机，利用套管护壁，切割原有旧条石基础，形成灌注钻孔，开展后续桩基施工。
4.7上海虹桥枢纽工程
  上海虹桥枢纽工程在使用旋挖钻机施工钻孔灌注桩过程中，由于施工界面地下土体流失，导致钻孔塌陷、灌注过程混凝土流失等现象，严重影响了桩基施工进度，为减少废桩和提高桩的质量，相关部门启用全套管设备，利用钢管护壁的优点对这类特殊场地及灌注失败的桩进行特殊处理，顺利解决了基础施工中出现的事故和难点，有力的保障了此工程的顺利开展。
4.8无锡蠡湖大道，跨线桥基础清障工程（略）
4.9苏州地铁工程，盾构区间清障工程（略）
以上为全套管设备在施工中的简单介绍，全套管设备利用钢套管护壁、特殊材质合金刀具、冲击抓斗及辅助设备。在城市地铁、深基坑围护咬合桩，城市改造拔桩和除障桩，铁路、道桥、高层建筑、水电钻孔灌注桩，特殊用途钻孔桩等方面被广泛应用。在应用过程中，发挥了其环保、安全和高效的技术优势。
5、结束语
本文对全套管深层清障技术作了简要分析，介绍了各种清除方法和已成功的案例，证明了全套管设备在城市建设中的不可替代作用。
深层清障技术不仅仅是单纯依靠清障设备的工作，更需要工程技术人员对岩土工程、施工、建筑机械、建筑环境等多方面具有丰富的经验，根据工程具体情况，因地制宜，采用合适、合理的清障技术，才能顺利完成清障及辅助桩基础工作。13880811127