劉培勛，白領(lǐng)群，展 波

（鄭州黃河水電工程有限公司，451450，鄭州）

隨著水資源相對于經(jīng)濟社會發(fā)展的日益短缺，以及黃河干支流水庫調(diào)節(jié)洪水力度的不斷加大，特別是小浪底水庫的建成運用，黃河下游出現(xiàn)5 000 m3/s以上洪水的概率減小了，最近幾年黃河下游河道出現(xiàn)的主要是1000 m3/s左右的水流過程，與現(xiàn)有以5 000 m3/s洪水標(biāo)準(zhǔn)修建的中水河槽整治工程很不適應(yīng)，水流在2.5 km寬的河槽內(nèi)游蕩不定，一些河段畸形河勢發(fā)育。畸形河勢不僅造成規(guī)劃范圍外的小水險情頻發(fā)，已有工程利用效能和河道輸沙能力降低，也給將來大洪水行洪輸移提供了非常不利的基礎(chǔ)條件。

為探索遏制和歸順畸形河勢的方法和途徑，黃委河南黃河河務(wù)局利用水利部社會公益性項目資助開展了移動式不搶險潛壩研究與應(yīng)用，并于2009年3月1日至5月6日在鄭州南裹頭大壩下游300 m南岸黃河灘區(qū)進行了移動式不搶險潛壩的鋼筋混凝土預(yù)制管樁無損傷拔除移動的施工技術(shù)研究和實驗。

一、射水拔樁原理

移動式不搶險潛壩由外徑0.5 m、壁厚0.125 m、樁長15 m的 PHC預(yù)應(yīng)力C80鋼筋混凝土成品管樁按凈間距0.3 m單排直線布置而成，要實現(xiàn)壩的拆除移動，必須將深埋于地下的鋼筋混凝土預(yù)制管樁毫無損傷地拔出來，為削減或消除管樁與其周圍土體間的摩阻力和下吸力，課題組研制了高壓射水拔樁器專用機械。該設(shè)備具體施工過程原理如圖1所示。

二、設(shè)備配備和選型

拔樁的主要施工機具和設(shè)備：高壓水泵供水系統(tǒng)、車載起重機、混凝土樁頂部壓盤連接工具、吊索具等。

拔樁器：由黃委會機械修造廠研制的高壓射水拔樁器及其配套管道系統(tǒng)（見圖 2）。

供水設(shè)備：配備6SH 6A型高壓水泵2臺。水泵揚程67m，流量120m3/h，電機為功率45 kW。

起重設(shè)備：25 t汽車吊1臺 (另1臺50 t吊車備用)，長度為6 m的18～22 mm鋼絲繩2根，U形卡環(huán)2個，壓盤1個（見圖 3）。

三、拔樁器拔樁施工工藝

1.拔樁施工平面布置

在混凝土樁一側(cè)布置供水系統(tǒng)、集漿池和沉淀池，另一側(cè)布設(shè)起重機、拔樁器等設(shè)備。

2.拔樁施工工藝流程

①拔樁施工準(zhǔn)備，清理管樁頂部鋼板上的絲扣，并連接上吊裝的壓盤和鋼絲繩。

②以管樁為中心埋設(shè)護筒，并堆土固定護筒。

③將拔樁器吊裝就位，開啟水泵形成高壓水流，沖刷松動管樁周圍已經(jīng)固結(jié)的土體，拔樁器下沉至預(yù)定深度。

④將樁頂鋼絲繩掛上起重機吊鉤，將管樁與拔樁器同時上提。

⑤將拔樁器與樁同時吊出管樁孔，放下拔樁器與管樁，拆下鋼絲繩和壓盤。

拔樁施工工藝流程見圖4。

圖4 拔樁施工工藝流程

四、拔樁施工試驗

1.試驗情況

試驗期間，使用設(shè)備主要有：裝載機1輛，25 t吊車1臺，75 kW 柴油發(fā)電機組2臺，水泵供水系統(tǒng)及拔樁器1套；人員配備為：現(xiàn)場管理和技術(shù)人員4人，水泵供水系統(tǒng)及拔樁器配置操作人員6人。3月17日拔樁情況：工地組裝拔樁器，8人用時3 h35 min組裝完成；拔樁試驗凈用時（扣除停機時間）18 min完成拔樁，沖樁深度12.10m，吊車上提力10t（樁自重6.2 t），多次上提振動，樁活動后勻速拔出。

3月18日拔樁情況：10時30分開始進尺正常，13min內(nèi)沖深8 m；隨后水泵壓力不穩(wěn)（0.2 MPa），不能正常作業(yè)，經(jīng)多次檢修到傍晚才將樁拔出。問題出在供水系統(tǒng)。3月19日，水泵生產(chǎn)廠人員現(xiàn)場檢查水泵，發(fā)現(xiàn)葉輪部位有少量雜草，且該泵為清水泵，渾水影響其正常出力。19日下午繼續(xù)試驗，水泵壓力低，仍無法完成拔樁。

3月20日去除水泵進水口的過濾水籠頭，增加進水孔面積，同時用鐵簍分別套在兩臺水泵的進水口過濾雜草。在此后的拔樁試驗中，水泵壓力達到0.4 MPa，保持較長時間的穩(wěn)定，拔樁器正常工作，僅用15 min沖樁深度達14 m，拔樁一次完成。3月21日上午，試驗水泵壓力正常，用時10 min沖深14.5 m，拔樁一次完成，吊車上提力9.6 t。

經(jīng)過多次試驗改進，用拔樁器拔樁取得了較好效果，并成功地對樁頂高度過高或過低的管樁進行了調(diào)整。

2.拔樁施工技術(shù)要點

①拔樁器的控制：拔樁開始后，觀察壓力水表，供水壓力維持在0.30 MPa以上，土質(zhì)為均一的淤積型粉質(zhì)砂土層，拔樁器入土下沉過程中較均勻，沖深14.5 m約用時10～15 min，吊車的提升力約為10 t，能成功將樁拔出。當(dāng)拔樁器的底部距離管樁底部接近0.5～1.0 m時水泵要停止供水，避免過分沖刷和浪費能源。

②拔樁時應(yīng)平穩(wěn)勻速上提，及時向孔內(nèi)充漿注水，保證在拔樁過程中不發(fā)生塌孔現(xiàn)象。

③開啟供水系統(tǒng)后，需經(jīng)常檢查水泵運行情況，觀察水壓、水量是否滿足需要。施工中供水不能突然停止，只能逐漸減小，避免泥沙堵塞噴射水嘴和產(chǎn)生塌孔現(xiàn)象，否則情況嚴(yán)重時可能會損壞高壓水泵系統(tǒng)。

④施工過程中應(yīng)做好安全工作，采取安全防護措施，在樁孔周圍鋪設(shè)防止孔壁坍塌的防護網(wǎng)或搭建工作平臺，保證施工人員的安全。

⑤完成拔樁后護筒周圍會出現(xiàn)嚴(yán)重塌方，若不注意容易發(fā)生安全事故。因此拔樁后應(yīng)立即用砂性土逐步回填至密實，不能用大型機械將大方量土一次把孔口蓋嚴(yán)，這樣不利于孔內(nèi)排水和沙土下沉。回填后應(yīng)做好警示標(biāo)記，必要時派人看守，以防止人員、牲畜陷入。

⑥由于裝卸壓盤和吊索具費時較多，所以在連續(xù)進行拔樁施工時，應(yīng)準(zhǔn)備多副起吊壓盤和吊索具，保證充分發(fā)揮施工機械的效率。

3.拔樁施工常見問題及解決辦法

①拔樁過程中多次出現(xiàn)水泵壓力不足的現(xiàn)象，有時1臺工作正常而另1臺效率極低，使拔樁器無法正常工作。其原因一是拔樁過程中水泵抽的水中混有一定量的雜草，雜草淤堵水泵進水口降低了水泵抽水效率，影響拔樁器正常工作；二是水泵抽的是清水，水泵壓力降低，水流不能帶動樁周圍的泥沙上浮，無法繼續(xù)沖動管樁四周的砂土。試驗證明改善水泵的進水口條件，減少雜草淤堵十分有效。

②試驗證明，將壓盤上13顆螺絲全部上緊，在10 t力的拔樁過程中沒有發(fā)現(xiàn)變形及破壞，說明壓盤裝置能夠承擔(dān)拔樁工作。但是上壓盤用時太長，影響施工效率。應(yīng)改進起吊方式和起吊工具，提高裝卸吊索具的效率。

③連接拔樁器的上水膠管過于笨重，施工過程中隨拔樁器的升降移動管子十分費力，且占用較多人工。因此需要改進上水膠管移動的方式，減輕勞動強度。

④沖樁過程中出現(xiàn)吊裝拔樁器的兩根鋼絲繩隨拔樁器的偏轉(zhuǎn)而扭到了一起，影響拔樁器的下沉。需改進拔樁器的噴流管，使其反沖力盡量均衡，同時要有防止鋼絲繩扭轉(zhuǎn)的外力措施。