全回转套管机扭断拔桩施工技术

1、全回转套管钻机扭断拔桩施工技术中铁隧道集团三处有限公司二一七年十一月杭州地铁4号线一期工程南延伸段5标城市地铁大都修建在繁华的闹市区，这些闹市区的拆复建频率也较其他地区高，因此在修建地铁时经常遇见原有建筑物拆除后桩基础并未处理的问题，特别是盾构工程遇见桩基等障碍物的几率大且处理难度高。南甬盾构区间主要位于杭州市上城区望江社区内，大部分为城市建成区。南甬区间左线在掘进103环时被不明障碍物挡住，经调查走访附近居民、在档案馆查阅资料、地质雷达测试、地质钻机取孔验证等途径最终确定区间所处位置位于原杭州市望江门热电厂旧址，该区域有600mm、800mm、1000mm钻孔灌注桩共计685根，其中侵入盾构

2、隧道洞身范围的有123根（41根600mm、68根800mm、14根1000mm）。为尽快处理障碍物并使盾构恢复掘进，满足业主工期的要求，根据现有桩基处理方法结合场地实际条件、工期和经济性综合对比决定南甬区间障碍物处理采用全回转套管机扭断拔桩法。该方法可以避免过大震动对附近建构筑物的影响、减小泥浆污染环境、施工效率相对其他工法较高。引言汇报目录一、工程概况四、施工工艺二、方案选择及原理三、设备选型七、总结五、关键技术六、与同类施工工艺对比工程概况一南-甬区间左、右线长度分别为946.329米（789环）、949.389米（792环）。区间盾构由甬江路站始发，南星桥站接收，设一座联络通道。区间毗

3、邻钱塘江，最小曲线半径350m，隧道顶部埋深9.815.1m，最小纵坡3.5，最大纵坡16.236。一、工程概况盾构掘进地层主要为：夹2 砂质粉土、5 粉砂夹砂质粉土、6 粉砂、7-2 砂质粉土，地层液化严重。根据勘察钻孔，区间范围内揭露大量碎石及块石，最大块径在25cm以上。场地地下水主要为孔隙性潜水，主要赋存于表层填土、层砂质粉土、层砂质粉土、粉砂中，水位埋深一般为1.703.50m。1-1素填土夹2砂质粉土夹2砂质粉土6粉砂7-2淤泥质粉质粘土夹粉砂一、工程概况2017年1月3日，左线盾构在向第104环掘进时发生盾构机被不明障碍物卡住导致盾构机电路出现跳闸，盾构无法掘进被迫停机现象。现场

4、检查时发现螺旋机出土口出现钢筋和混凝土块。一、工程概况项目经过多方调查，并采用地质雷达扫描、地质钻机钻孔验证等措施，最终确定该区域障碍物为原杭州市望江门热电厂基础桩基。根据搜集到的桩基设计图，该范围内桩基共约877根，桩径为600-1000不等，桩长约1536m，钢筋笼主筋直径分别为1214、1516、1620、1222。经与区间设计图对比分析，发现侵入区间隧道范围内的桩基共123根（左线61根，其中盾构已经通过4根，剩余57根；右线62根）。一、工程概况一、工程概况一、工程概况方案选择及原理二二、方案选择及原理根据已探明障碍物情况，需处理桩基障碍物共119根。周边均为高档小区、紫阳环卫所、出

5、租车服务中心等，环境保护要求较高。业主要求3个月内需将障碍物处理完成，施工工期较为紧张。项目部结合工期、周边环境影响、施工工艺等因素进行方案比选，最终确定采用全回转套管钻机进行桩基拔除施工。需拔桩区域二、方案选择及原理全回转设备是能够驱动钢套管进行360回转,并将钢套管压入和拔除的施工机械。该设备在作业时产生下压力和扭矩，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进行切削、利用套管的护壁作用，然后用液压冲抓斗将钢套管内物体抓出，在套管内进行清障拔桩作业。清障完成后，进行钢套筒内回填施工。设备选型三三、设备选型1、钢套管由于全回转套管机的垂直度可以控制在1/400；钻孔灌

6、注桩的成桩倾斜度控制在1/100；本工程实际拔桩直径为600 、 800 、 1000 ；需要拔除的桩底距地面高度最大值24m。钢套筒直径计算：全回转套管机的倾斜误差最大为24m1/400=0.06m； 钻孔灌注桩自身倾斜误差最大为24m1/100=0.24m；0.6+（0.06+0.24）2=1.2m；0.8+（0.06+0.24）2=1.4m；1.0+（0.06+0.24）2=1.6m；结合该区域地层为粉砂、砂质粉土、粉砂夹砂质粉土的实际情况，在钻孔灌注桩成孔过程中极易塌孔产生桩基扩径，为保证钢套管可以顺利钻入，加快施工进度在施工中，600桩基实际采用直径1.5m的钢套管施工； 800、1

7、000的桩基实际采用直径2m的钢套管施工。三、设备选型三、设备选型2、全回转套管机根据本工程的情况，拟采用目前国际上先进的日产RT-200H全回转套管机驱动钢套管360度旋转切割沉入，进行桩身与土体有效分离，用抓斗或用专用设备将钢丝绳下放与桩身牢固锁扣，然后用80t履带吊配合将旧桩拔除。型 号：RT-200H描 述：挖掘口径：10002000 mm套管拉拔力：2854KN瞬时3235KN套管压入力：最大420kn自重250KN扭矩:2170/1270/740KN-m*2530KN瞬时压入行程：750mm日产RT-200H全回转套管机性能参数表三、设备选型日产RT-200H全回转套管机倒三角锤施

8、工工艺四四、施工工艺1、施工准备绿化迁移、管线迁移、场地平整2、测定桩位中心并定位采用全站仪测定桩中心，在测定的桩位用钢钉或红油漆做记号，以此为中心画一直径为钢套管等径的园圈线。先在地面上放置二块3*6m的厚钢板用来增加接触面积，吊放套管机定位板吊放至桩位点，对中误差小于10mm，再将主机吊放至定位板上，利用桩机自带水平装置调平主机。吊放第一节（底节）钢套管于主机内并夹紧套管调平钻机和调直钢套管，旋转一周并观察底牙外圈与直径1500mm直径圆圈线（桩径0.8米、1米的采用直径2米的钢套管，桩径0.6米的采用直径1.5米的钢套管，套管下放深度比应拔桩长深6米）重合。钻机就位后经质检人员检查合格后

9、签发开孔通知书。四、施工工艺3、钢套管旋转切割土体沉入钻孔拔桩（1）根据地质控制转速和切削进度，待钢套管压入桩顶标高或旋转压入阻力较大时，停止压入套管，用履带吊配合冲抓斗边沉入边抓出桩顶之上渣土于桩孔外，直至桩顶裸露，观察其桩身是否在套管中心及允许范围内。如超出范围通知业主、监理及总包单位，及时拔出钢套管进行二次定位。（2）钻进时：根据仪表显示压力地质及现场取出的土质情况控制转速及进尺，按不同土层控制钻进速度和套管内土层深度（一般13m/h），在硬岩石上钻进时使钻头能上下自由转动，为预防卡钻。四、施工工艺（3）密实型群桩拔桩时为避免影响邻孔刚回填的水泥砂浆，待邻桩（4d范围内）达到2天后再开钻

10、，以免影响回填质量。（4）原有桩的切断：观察管内桩顶的位置，在套管内壁与桩之间插入倒三角锤（重35t， 长35m），开机旋转钢套管，扭断原有桩。分段将原有桩扭断，分段长约35m。四、施工工艺（5）清除原有桩：当原有桩与套管同时旋转时，将倒三角锤取掉，采用钢丝绳与桩身采用锁扣连接，最后用履带吊将旧桩拔除。完成一段桩体的拔除工作后，测量桩孔深度是否达到标高要求，如未达到标高要求，重复上到工序继续进行拔除工作，直至将桩拔除至要求标高后进行桩基回填。关键技术五五、关键技术1、全回转套管机定位 由于全回转套管机自重45吨，采用履带吊吊装，在施工过程中很难将套管机中心与桩心重合，故采用了“钢板+路基板+定

11、位板+十字架+导向钢筋”的定位装置实现准确定位。2、倒挂钢筋代替桩头绑钢丝绳在实际操作过程中，将桩体拗断后为将其吊出一般在桩头绑钢丝绳利用履带吊吊出，但由于桩体扩径桩头与钢套管间间隙太小无法绑钢丝绳，将桩头露出的钢筋穿进“钢板连接扣”然后弯折，然后将多个钢板连接扣用钢丝绳串联到一起将桩体吊出。3、桩体扭断 将钢套管钻入桩头以下35m以后，在桩头与钢套管间插入35吨重的倒三角锤（钢楔子）使桩体和钢套管间产生足够大的摩擦力使桩头与钢套管一起转动从而扭断桩体。与同类施工工艺对比六五、关键技术1、与砸桩法对比砸桩法施工工艺也是采用全回转套管机将套管钻入桩头以下35m，然后采用履带吊将冲锤吊至一定高度然后自由落钩，在重力的作用下冲锤与桩头接触时产生较大的冲量，使桩体内混凝土被砸成小块，然后采用冲抓将其吊出。该工法施工速度较扭断法慢，施工过程中会产生很大震动和噪声，对周围环境影响很大；同时对周边地层影响也很大，对后续盾构施工也将造成较大难度。2、与水冲法对比水冲法施工工艺是采用套管机将钢套管钻入地下桩头以下57m，然后采用高压水枪打入高压水，高压水冲击桩体与套管间隙的土体，经过高压水的冲击，水与土体混合成泥浆，然后抽排泥浆。最后将剩余的混凝土桩用起重设备吊出。该工法施工速度较慢，且要产生大量泥浆，在