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顶管过程中钻孔灌注桩障碍的拔除技术

作者：来源：日期：2019/10/18 8:09:35人气：2229

1引言

在现代化的城市发展过程中,需要建设城市污水管道设施。尽管在污水管道规划过程中，原则上尽量采用现有道路下面空间,但是由于城市内既有建筑物林立，在污水管道施工过程中，难免遇到污水管道需要从现有建筑物下的桩基穿过。为使顶管顺利推进,需要进行污水管道前方障碍物的拔除施工,这也成为污水管道施工过程中重要的工艺。2概况

2.1 工程概况

“大沙地污水处理系统厂外收集系统-乌涌(广园路以南)污水主于管工程”:位于黄埔区中部,为转输上游科学城、护林路、大沙东路、黄埔东路、文涌左支流、三戽涌等污水入海员路污水总千管。污水主千管DN2000mm,长约4870.9m。采用泥水加压平衡机械顶管施工,管材采用机制I级钢筋混凝土下管。

本工程顶管部分沿线穿越的土质为粉细砂中砂夹粘土、淤泥质黏土(局部台地为粘性土),地下水位较高,采用现行最先进的泥水加压平衡式顶管施工。2.2工地现状

牵涉到拔桩的工程在乌涌西侧。W72~W76井段500m,为拆迁后的施工场地。顶管工具头刀盘外径为2450mm,顶管穿越地层为灰色淤泥质砂质粘土。在顶管推进方向上,将从多幢已经拆迁的建筑物下穿过。在施工中,经现场测量,有22根φ600钻孔灌注桩与下行顶管穿越范围相碰。此处顶管上覆土厚度为:6.7m，而钻孔灌注桩长26m，直径为0.6m,桩身混凝土标号为C30。在灌注桩内布置了10根φ20主筋,通长的钢筋笼。由于顶管刀盘需要切割2450mm左右的灌注桩钢筋笼，为了保证顶管机的安全,必须进行拔桩处理。2.3地质情况

黄埔区地势呈北高南低,地形既起伏又平缓。珠江沿岸地区为三角洲冲积平原,地势低平,海拔高度1~3m左右,该地区河流众多，水网密集。地质母岩主要为上第三系中新统的红色岩系，海冲积平原软土亚类，广泛分布于珠江河道两岸，标高在2.0m左右,地形平坦。第四系厚度10~20m,主要为双层结构,上层软土岩性为淤泥粘土、粉沙质淤泥。呈流塑-软塑状,含水量为40~80%,[R]为30~80kPa,属高压缩性淤泥土,厚4 -6m;下层主要为粉细砂中砂夹粘土(局部台地为粘性土),[R]为100~200kPa。

3拔桩的措施

拔桩措施:利用双管旋喷破除桩周摩擦力、安放钢管保护旋喷孔、利用拔管器拔桩、吊机提起桩体。必要时人工在钢套管内用风镐凿除桩顶。

3.1拔桩措施分析

3.1.1起拔力分析

拔桩则要考虑桩身周边摩擦力、桩体自重和桩底部与岩层的嵌固力。

如果能够将桩身周边摩擦力和桩底部与岩层的嵌固力降低到最小,拔桩的起拔力主要克服桩体自重而变得容易了。

桩体自重:0.6x06x3. 15/4x26x2.8x1.2=24.7t

3.1.2降低桩身周边摩擦力的措施

在桩周围采用双管旋喷桩设备配合优质泥浆，切割桩周围土体,用泥浆置换土体成孔,使桩体置于泥浆孔那,设计每根桩基础布置8个φS00的孔。深度为桩深下500mm。见附图“双管旋喷孔钢套管拔桩示意图”

3.2拔桩工艺流程图

3.3具体拔桩措施

3.3.1现场施工准备

主要包括平整场地、破除桩顶的地梁、设置泥浆池、泥浆沟、连接施工用水用电。3.3.2双管旋喷施工

(1)高压喷射切割土体的准备工作

①熟悉旋喷设计意图及有关资料、要求:

②复查施工现场的地下埋设物，做好危险标志,定出桩位和标高。检查进场设备完好情况;

③正式施工前必须试喷，通过试喷检查桩位、核对地质资料,确定正式施工的技术参数。

(2)钻机就位

按设计要求尺寸布放孔位,每根孔位处均用竹签打入地下。要求将钻头对准孔位中心,同时钻机平面应放置平稳、水平,钻杆角度和设计要求的角度之间偏差应不大于1~1.2%。

(3)钻孔

在预定的旋喷孔位钻孔，以便旋喷杆可以放置到设计要求的地层中。钻孔的设备,可以用普通的地质钻机或旋喷钻机。

(4)插管

当采用旋喷注浆管进行钻孔作业时，钻孔和插管二道工序可合而为一，钻孔到达设计深度时即可开始旋喷;在插管过程中,为防喷嘴堵塞,先用薄塑料膜包扎好。

(5)喷射和复喷

空载启动空压机,运转正常后再空载启动高压泵。旋转注浆管,并启动注浆泵,先向孔内送清水，待泵量泵压正常后即可将注浆泵的吸水管移至储浆桶开始注浆。自下而上地进行旋喷作业,旋喷头部边旋转或在-定的角度范围内来回转动边上升,此时旋喷作业系统的各项工艺参数，都必须严格按照预先设定的要求加以控制,并随时做好关于旋喷时间、用浆量、冒浆情况、压力变化等的记录。根据设计的桩径或喷射范围的要求,还可以采用复喷的方法扩大加固范围，在第一次喷射完成后, 重新将旋喷管插入设计要求复喷位置,进行第二次喷射。在水气压冲切桩周地层同时注入膨润土泥浆减小桩周摩阻力和护孔。

(6)冲洗

旋喷管被提到设计标高顶部时,该孔的喷射即告完成,将卸下的旋喷管逐节拆下,进行冲洗,以防浆液在管内凝结堵塞。一次下沉的旋喷管可以不必拆卸,直接在喷浆的管路中泵送清水，即可达到清洗的目的。

(7)移动设备

钻机移动到下-孔位。8个孔的旋喷施工应该间隔跳跃施工,施工完毕转入下一根桩的位置施工。

(8)施工参数控制指标

喷射泥浆压力:控制为20~25MPa.喷嘴直径2.8mm;浆液水灰比: 1:1;每米泥浆用量: 0.5m';

旋转速度:≥10r/min;提升速度:≤10cm/min;成桩直径不小于500mm;注浆管外径: D=90mm。气压6MPa。3.3安放钢套管

用吊机吊起钢套管,对准桩中心安放到设计深度。

钢套管采用D1000厚度为10mm的钢管,下放深度为12m, 钢套管顶要求位于桩顶下1000mm,方便安装拔管器拔桩。

钢套管主要用来保护桩顶周围的土体不要在拔桩过程中掉入旋喷孔内,同时保证在发生断桩后,能够采用人工凿除桩头。3.4拔管器安装、焊接扁担、拔桩

将拔管器安装在桩中心，用电焊将桩顶的钢筋与拔管器的扁担焊接牢固。启动液压泵慢慢给拔管器提供油压,使桩慢慢拔起,拔起500mm后改用吊机将桩体吊起。

注:拔管器是连续墙施工中,用于拔除接头管的专门工具，拔管器的液压千斤顶能够提供200吨的起拔力，拔管直径为600~1000mm。

3.5拆除钢套管回填

用吊机将桩体吊起后，再用吊机拆除钢套管,并且用优质泥土回填桩孔。

如果在拔桩过程中,桩体中间断裂,还会影响顶管施工,就派人员在钢套管内用风镐凿除残留的桩头。4结束语

通过本工程的实例分析，在拔桩施工中应该特别注意以下几点:拔桩前一定要保证拔桩机械装置的完好:对于拔桩中出现的突发断桩,应预先制定好应急措施;拔桩过程要分时、分段加力,桩被初始拔起时,可校核拔桩力以判断桩是否已经断裂:因为在桩被拔起后抗拔力会逐渐减小，所以要在适当的时候减小拔力,速度过快反而破坏桩体:在拔桩全过程要对拔桩力进行测量记录。

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