延娟娟

摘 要：現(xiàn)代城市在高速發(fā)展，隨著建筑可用面積不斷減少，高層及超高層建筑在城市中不斷涌現(xiàn)，但在地下工程施工過程中，經(jīng)常會(huì)遇到障礙物導(dǎo)致施工無法繼續(xù)，如果障礙物埋深較淺或體積較小，即可采取人工清除或破碎機(jī)進(jìn)行清除；相反，如果障礙物體積很大又比較深，就需要使用專業(yè)清障設(shè)備進(jìn)行清除。工程實(shí)踐表明，套管旋轉(zhuǎn)沉入360°旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，清障安全性能好，無振動(dòng)、無擾動(dòng)、無影響，不會(huì)對(duì)臨近構(gòu)筑物造成影響，既環(huán)保又安全。套管對(duì)四周土體及臨近構(gòu)筑物無影響和擾動(dòng)，保證了清除地下障礙物和回填的質(zhì)量。使用該機(jī)械清障有效的提高了工程質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，顯著提高文明施工的標(biāo)準(zhǔn)，在項(xiàng)目上應(yīng)用效果良好，經(jīng)過總結(jié)后，形成本工法。

關(guān)鍵詞：全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)；清障；施工工法；質(zhì)量控制

1 工程概況

本工程廈門第二西通道上跨地鐵段圍護(hù)結(jié)構(gòu)鉆孔灌注樁在鉆孔勘察過程中發(fā)現(xiàn)，整個(gè)基坑樁基施工范圍內(nèi)位置存在較厚的微風(fēng)化孤石障礙物，嚴(yán)重影響樁基施工進(jìn)度?！渡峡绲罔F1#線專項(xiàng)施工方案》專家評(píng)審意見中明確指出：嚴(yán)禁采用炸藥爆破作業(yè)施工，灌注樁嚴(yán)禁使用沖擊鉆施工。根據(jù)本工程特點(diǎn)，考慮到設(shè)備的垂直度、刀頭受力均勻程度、刀頭磨損等因素，結(jié)合障礙物的特殊性，以及結(jié)合業(yè)主單位廈門路橋集團(tuán)，設(shè)計(jì)單位中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，重慶中宇工程咨詢監(jiān)理有限公司J3監(jiān)理辦多次會(huì)議溝通商討后，調(diào)查調(diào)研咨詢論證結(jié)果，最終確定選用引進(jìn)日本生產(chǎn)的200H型360°全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)進(jìn)行地下障礙物的清除。

2 工法特點(diǎn)及適用范圍

2.1 工法特點(diǎn)

（1）精度高。全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)安放到位后，可通過調(diào)整四個(gè)支腿油缸使鉆機(jī)安放水平，通過鉆機(jī)的垂直監(jiān)視系統(tǒng)或經(jīng)緯儀確定鉆機(jī)的垂直度，確保套管鉆進(jìn)的垂直度。

（2）安全可靠，對(duì)周邊土體擾動(dòng)小。全回轉(zhuǎn)清障拔樁施工工法在鋼套管內(nèi)進(jìn)行清障拔樁及回填施工，對(duì)地下原狀土不破壞或破壞小，對(duì)地下土體不產(chǎn)生擾動(dòng)或產(chǎn)生很小的擾動(dòng)。由于鋼套管對(duì)孔壁的支撐，在鋼套管周邊的土體應(yīng)力尚未釋放時(shí)，就已經(jīng)將障礙物清除并及時(shí)回填，對(duì)周邊的構(gòu)筑物無影響。

（3）施工速度快、質(zhì)量高，且適用范圍廣泛。該工法可根據(jù)工程需要進(jìn)行各類拔樁清障施工，如各種形式、各種規(guī)格、環(huán)境復(fù)雜、各種難度的舊鉆孔灌注樁、預(yù)制樁、預(yù)應(yīng)力管樁、地下殘留舊鋼筋混凝土、塊石等障礙物。

（4）風(fēng)險(xiǎn)小、能夠確保后續(xù)工程施工。全回轉(zhuǎn)清障拔樁施工工法對(duì)障礙物進(jìn)行切割清障或?qū)⑴f樁完整拔除，一般情況下能順利達(dá)到施工目的。即使遇到特殊情況，采用履帶式起重機(jī)懸掛小型液壓沖抓斗進(jìn)入鋼套管內(nèi)將剩余的斷樁或障礙物抓出，100%確保清障徹底。

（5）節(jié)能環(huán)保、優(yōu)質(zhì)高效。本工法在拔樁的過程中，不會(huì)產(chǎn)生任何泥漿，且施工設(shè)備低噪音，施工速度快，且能保證施工質(zhì)量。施工過程中，套管對(duì)孔壁起到很好的保護(hù)作用，且鉆進(jìn)過程中，鉆機(jī)不產(chǎn)生震動(dòng)和噪聲，不會(huì)對(duì)周邊的居民產(chǎn)生干擾，不使用泥漿，避免了泥漿的加工和儲(chǔ)運(yùn)，作業(yè)面干凈。

2.2 適用范圍

本工法適用于沖鑿破碎既有地下障礙物，如果障礙物較大，則需配合使用重錘進(jìn)行沖鑿，會(huì)產(chǎn)生一定程度的振動(dòng)和噪聲，但不會(huì)影響周圍建筑物的基礎(chǔ)，適合于樁基施工及市政明挖基坑施工前的地下障礙清除。其可適用于幾乎所有土質(zhì)，在風(fēng)化巖層、卵石層及砂土層及卵石層及砂土層中只需采用相應(yīng)的鉆挖技術(shù)，亦能順利成孔；由于采用了通長(zhǎng)套管，在接近已有建筑物時(shí)也能施工，特別適合于城區(qū)內(nèi)作業(yè)。只要配備相應(yīng)規(guī)格的套管，可以鉆挖多種直徑的樁孔。

3 工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 工藝流程

全回轉(zhuǎn)設(shè)備是能夠驅(qū)動(dòng)鋼套管進(jìn)行360°回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，在壓入力和扭矩的共同作用下將套管壓入土層深部，首節(jié)套管帶合金刀頭，在鉆進(jìn)同時(shí)切割障礙物。在套管內(nèi)部重錘對(duì)套管內(nèi)的大體積混凝土障礙物進(jìn)行破碎，用沖抓斗清除桶內(nèi)土體和障礙物，抓斗有兩扇可以活動(dòng)的斗葉，在整個(gè)沖抓過程中斗葉在閉合與張開兩種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)破碎和抓取。該設(shè)備定位快捷、準(zhǔn)確，鉛直精度高，施工速度快，噪音低，無污染，是一種新型的清除地下障礙物施工工法。360全回轉(zhuǎn)清障工法施工程序如圖l。

3.1.1 施工準(zhǔn)備

（1）場(chǎng)地平整及測(cè)量放線。對(duì)需清障部位進(jìn)行場(chǎng)地平整，再對(duì)軟弱地面進(jìn)行場(chǎng)地硬化或鋪設(shè)鋼板；然后由測(cè)量人員對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)放樣，并用明顯的標(biāo)志做好標(biāo)記。（2）設(shè)備進(jìn)場(chǎng)。設(shè)備開始進(jìn)場(chǎng)，包括RT200H全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)主機(jī)、套管、液壓動(dòng)力站、操控室、反力配重、路基板及定位鋼板、沖抓斗、反力叉、楔形錘及十字沖錘等。

3.1.2 鉆機(jī)就位

根據(jù)鉆孔樁中心位置將鉆機(jī)就位，就位過程如下：（1）安放定位鋼板，定位鋼板安放必須平整，且孔位中心與需清障的孔位中心精確重合，定位鋼板的四個(gè)定位基點(diǎn)必須全部在路基板的中心，定位鋼板的孔位中心可通過兩根細(xì)線確定，安放時(shí)與預(yù)先測(cè)量好的需清障孔位中心重合即可。（2）安放鉆機(jī)，鉆機(jī)四個(gè)支腿全部安放入定位鋼板的四個(gè)基點(diǎn)，安放到位后，可通過鉆機(jī)的垂直監(jiān)視系統(tǒng)或經(jīng)緯儀確定鉆機(jī)的垂直度，通過調(diào)整四個(gè)支腿油缸使鉆機(jī)安放水平。（3）液壓泵站就位，并與鉆機(jī)液壓系統(tǒng)連接完畢，檢查、調(diào)試好設(shè)備，并確保各個(gè)系統(tǒng)工作正常（啟動(dòng)前須保證泵站各個(gè)系統(tǒng)工作良好，包括油料、冷卻液、油管連接、各閥門等）。（4）安裝鉆機(jī)配重架及反力配重，注意反力配重應(yīng)對(duì)稱安放。（5）安裝反力叉，反力叉安裝好后，反力叉遠(yuǎn)離鉆機(jī)的一端用履帶吊或者挖掘機(jī)的履帶頂死，以防鉆機(jī)帶載旋轉(zhuǎn)切削時(shí)產(chǎn)生的反力造成鉆機(jī)主機(jī)旋轉(zhuǎn)。（6）將已安裝刀具的鉆頭（2m長(zhǎng)）與一截6m或4m的套筒連接好后，安放入鉆機(jī)。

3.1.3 套管壓入及鉆進(jìn)

在鉆機(jī)就位后，開始進(jìn)行套管的埋設(shè)和鉆進(jìn)作業(yè)。

（1）啟動(dòng)液壓泵站，將發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速從低轉(zhuǎn)速逐步調(diào)整至高轉(zhuǎn)速，鉆機(jī)回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)調(diào)至0位，啟動(dòng)夾緊油缸按鈕，確認(rèn)鉆機(jī)夾緊機(jī)構(gòu)已將套管夾緊后，方可啟動(dòng)回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，回轉(zhuǎn)馬達(dá)初始啟動(dòng)必須低轉(zhuǎn)速運(yùn)行，待回轉(zhuǎn)阻力穩(wěn)定且低于設(shè)定值時(shí)，方可適量調(diào)高轉(zhuǎn)速。

（2）試運(yùn)轉(zhuǎn)正常及垂直度修正完成后，開始正式鉆進(jìn)，正式鉆進(jìn)同樣是發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速，鉆機(jī)低轉(zhuǎn)速，壓力、扭矩穩(wěn)定且未達(dá)到設(shè)定值時(shí)，可適量調(diào)整轉(zhuǎn)速及收縮支腿油缸進(jìn)行鉆進(jìn)。一般初始5米以內(nèi)，鉆機(jī)轉(zhuǎn)速控制在3～5轉(zhuǎn)/分鐘，旋轉(zhuǎn)扭矩穩(wěn)定在額定最大扭矩的30%～50%左右，以確保初始鉆機(jī)設(shè)備的穩(wěn)定及鉆進(jìn)垂直度。

（3）注意事項(xiàng)。施工過程中每節(jié)套管壓入的精度都將直接影響鉆孔的施工質(zhì)量，特別是上部5m范圍的精度最為重要。每節(jié)套管放入夾管裝置，收縮夾管液壓缸，利用鉆機(jī)和導(dǎo)向糾偏裝置將套管的垂直度精度調(diào)整到要求的范圍內(nèi)。鉆進(jìn)過程中隨時(shí)利用設(shè)備自帶的水平監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢驗(yàn)套管垂直度，并每孔三次在套管的兩個(gè)垂直方向架設(shè)經(jīng)緯儀進(jìn)行垂直度復(fù)核控制。

每節(jié)套管連接好并檢查垂直度后，通過全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)裝置使套管進(jìn)行不小于360°的旋轉(zhuǎn)，以減少套管與土體的摩擦阻力，并隨即利用套管端部的刀齒切割土體或障礙物，壓入土中，開始正常作業(yè)。

3.2 主要工序施工要點(diǎn)

360全回轉(zhuǎn)工法施工最關(guān)鍵的是挖掘推進(jìn)、連接套管—成孔；回填水泥土，提升套管三道工序，下面分別加以討論。

3.2.1 成孔方法

鉆機(jī)水平就位后，將第一節(jié)套管立于樁位處，在自重力、夾持機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)力及夾持機(jī)構(gòu)壓力的復(fù)合作用下，將第一節(jié)套管沉入；然后在上邊連接第二節(jié)套管。第一、二節(jié)套管的垂直度對(duì)整個(gè)樁孔垂直度起著決定性的作用，只要頭一節(jié)套管成垂直狀態(tài)，以后的挖掘方法及套管連接方法又適當(dāng)，后續(xù)套管自然成垂直狀態(tài)。利用落錘抓斗將套管內(nèi)的土體抓出孔外，卸在地面上，用裝載機(jī)裝入翻斗車運(yùn)出場(chǎng)外，隨著套管的下沉，不斷連接套管，直至鉆到孔底標(biāo)高。

3.2.2 拔管及回填

嚴(yán)格控制拔管過程與回填過程的配合，確保套管拔管過程安全防護(hù)。為防止全套管取出后孔壁塌方，在管內(nèi)樁體及垃圾全部清除完成后，管內(nèi)用水泥土回填，邊回填邊拔全套管，直至回填完成，再將全套管全部拔出。操作時(shí)要注意：（1）回填深度不宜過大，間距2m一次；（2）回填挖機(jī)注意對(duì)設(shè)備保護(hù)；

4 質(zhì)量控制

4.1 套管垂直度控制

施工過程中，套管下放垂直度要嚴(yán)格控制在1/300以內(nèi)，措施如下。

（1）開始?jí)喝胩坠軙r(shí)，要確保套管勻速緩慢下沉。（2）在五經(jīng)路主體結(jié)構(gòu)底板-11.072m以上，套管每壓入2m利用鉆機(jī)本身的水平監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)一次垂直度。（3）在五經(jīng)路主體結(jié)構(gòu)底板以下時(shí)，套管每壓入5m檢測(cè)一次垂直度。（4）記錄套管壓入過程中各個(gè)時(shí)間段內(nèi)的垂直度數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)來判斷接下來套管垂直度的變化，指導(dǎo)套管壓入。（5）若發(fā)現(xiàn)套管垂直度超過1/300，立刻暫停壓管，上報(bào)項(xiàng)目經(jīng)理部，查找原因并采取措施糾偏。

4.2 偏移量控制

套管壓入過程中，若套管朝五經(jīng)路地道方向傾斜，應(yīng)停止施工，拔除套管重新壓入；套管朝五經(jīng)路地道相反的方向傾斜，偏移量應(yīng)小于100mm；若偏移量大于100mm，立即停止施工，拔出套管重新壓入。

5 結(jié)語

在全回轉(zhuǎn)施工中，不產(chǎn)生任何泥漿，并且施工設(shè)備噪音低，對(duì)周邊居民影響較小，在本工程障礙物清理過程中，不論是白天還夜間均進(jìn)行了清障工作，減少了因障礙物對(duì)總工期的影響，與其他施工工法相比，質(zhì)量高、施工速度、快工期可控，對(duì)于工期要求比較緊的工程，適用性很強(qiáng)。此外，大大節(jié)約工程施工成本，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為以后城市地下工程的障礙物清理時(shí)，提供了可靠的決策依據(jù)和技術(shù)參考，同時(shí)本工法技術(shù)將促進(jìn)地下工程施工技術(shù)不斷發(fā)展，也將在以后施工中將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 袁俊相.全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)深層清障結(jié)合地下施工工藝探析[J].建筑科技，2017（3）：27～28.