城市立交匝道桩基全套管全回转钻机拆除施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体为城市立交匝道桩基全套管全回转钻机拆除施工方法。

背景技术

路桥施工时，存在对旧桥梁的拆除工作，拆桥过程中作好隔离措施、疏导来往车辆及行人交通，根据本工程交通疏导方案桥梁上部结构拆除分为两阶段进行，一阶段拆除两边辅导及人行道，二阶段拆除中间主车道范围。

现有技术中，先拆除桥面附属设施，再破除桥梁结构层，再拆除桥梁主题T梁结构，逐层分段进行，先拆除非承重结构，再拆除承重结构；拆除施工时，按照施工组织设计中选定的机械设备及吊装方案进行施工，严禁超载作业或任意扩大适用范围。供机械设备使用的场地必须提供足够的承载力。但是，传统的拆除旧桥梁的旧桩的施工繁琐，且拆除进度慢。

发明内容

本发明的目的在于提供城市立交匝道桩基全套管全回转钻机拆除施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：城市立交匝道桩基全套管全回转钻机拆除施工方法，所述方法包括以下步骤：

桩位放样；

铺设工作平台；

工作平台铺设完成后进行钻机设备就位；

钢套管下压；

楔形锤嵌入；

回转扭断旧桩；

拔除扭断旧桩；

冲抓斗抓取、外漏下段桩头；

冲抓确保清障彻底；

回填拔管完成旧桩拔除施工。

优选的，根据现场已经测设好的测量控制网，利用全站仪对旧桩桩位进行放样，并用明显物品做出标记，在施工桩位地点铺设1.5cm厚钢板，在钢板上架设作业平台。

优选的，进行钻机设备就位的具体操作如下：

利用十字定位法将基板吊至桩心位置，用履带吊将全套管全回转钻机吊放在基板正上方，要求钻机主夹具中心位置点与十字定位中心点在一条垂线上，钻机就位后，将反力叉、反力架、配重辅助设备与钻机相连接，连接后履带吊抵住反力架，利用履带吊自重及与地表摩擦力辅助钻机作业。

优选的，钢套管下压的具体操作如下：

钻机工作前，利用钻机水平调节功能将钻机自身调节至水平位置，用履带吊吊装第一节钢套管，钻机开始回转及下压动作将钢套管旋转压入土体，第一节钢套管压入完成；根据回转扭矩及下压力参数判断续接第二节钢套管亦或进入楔形锤嵌入分段拔除施工；第一节钢套管的下压的垂直度对后节钢套管的垂直精度影响很大，因此第一节钢套管下压过程中必须经常从X、Y两个轴线方向通过测锤或经纬仪检查钢套管是否垂直，如若出现偏斜情况需及时纠偏；当钢套管下压到位后，起吊楔形锤沿钢套管内壁自由下落，依靠楔形锤自重产生的冲击力将楔形锤嵌入旧桩体与钢套管之间空隙，确保嵌入塞实后进入下步工序。

优选的，回转扭断旧桩的具体操作如下：

楔形锤嵌入旧桩与钢套管内壁空隙牢实后，启动全套管全回转钻机进行回转，钻机的强大扭矩通过楔形锤传导将旧桩体扭断，旧桩扭断的表现形式为旧桩体桩头随钢套管一同回转，回转扭断旧桩最大长度为5m；确认旧桩已被扭断后安排人员进入钢套管内部对桩头部分用锁链栓接在吊装设备后，将吊装设备套设在被扭断旧桩体上，随后采用履带吊和全套管全回转钻机相互配合将被扭断旧桩拔出钢套管。

优选的，冲抓斗抓取、外漏下段桩头的具体操作为：

扭断旧桩体拔除后，履带吊起吊冲抓斗依靠吊机的大小吊钩配合来进行冲挖作业，直至下节段旧桩桩头外漏后停止冲抓，下节段旧桩桩头外漏后，重复进行钢套管下压至拔除扭断旧桩施工作业，直至整体旧桩完全被拔除。

优选的，回填拔管完成旧桩拔除施工的具体操作为：

根据拔出旧桩的长度判断地下是否还存有断节旧桩，继续采用冲抓斗取土方式将钢套管内部的障碍物、废旧混凝土结构彻底清除干净；确认钢套管内部清障彻底后，往钢套管内部回填10％水泥土充盈旧桩的原有空间，防止孔壁坍塌现象对周围土体环境产生影响，在回填的用冲抓斗对水泥土进行夯实同时逐节拔出钢套管，要求钢套管要始终低于回填土标高2m左右，直至回填到设计标高和钢套管全部拔出，完成桩位点拔桩清障任务。

优选的，所述吊装设备包括吊装套，吊装套的顶面开设有安装槽，安装槽的底面插接有电动气缸，电动气缸的表面套设固定有丝套，丝套螺接在限位架的顶端，限位架固定在安装槽的表面，限位架的顶端固定连接环，连接环的表面活动插接有连接插块，连接插块插接在卡槽中，卡槽开设在丝套的表面，电动气缸的活塞杆贯穿压板，压板和电动气缸的活塞杆通过定位螺杆连接，安装槽的内壁活动插接有夹持块，电动气缸牵引压板下降后，压板挤压夹持块夹持被扭断旧桩体。

优选的，所述吊装套的底面一体成型有导入坡，安装槽呈环形槽，安装槽的底面开设有多个定位槽，电动气缸和定位槽一一对应，电动气缸的底端插接在定位槽中，定位槽的表面固定有多个橡胶垫片，限位架呈内环口为“凸”字形圆口的框体结构，限位架的顶部槽口为螺孔，丝套呈“T”字形圆管，丝套和螺孔螺接，卡槽呈圆环形槽，连接环的表面开设有多个穿口一，连接插块和穿口一一一对应，连接插块插接在穿口一中，连接插块呈圆弧形板，连接插块朝向卡槽的一端顶面设有斜面一，连接插块的另一端开设有缺槽，缺槽的表面固定有弹性橡皮片，弹性橡皮片的两端分别固定在穿口一的顶面和穿口一的底面，连接插块的另一端固定有牵引绳，牵引绳的一端固定在套环的顶面，套环活动套设在限位架的外侧，压板的顶面开设有预留槽，预留槽的表面螺接有定位螺杆，定位螺杆的一端插接在环槽中，环槽开设在电动气缸的活塞杆表面。

优选的，所述安装槽的表面开设有多个穿口二，夹持块和穿口二一一对应，夹持块活动插接在穿口二中，夹持块朝向安装槽内部的一端顶面设有斜面二，夹持块的另一端固定有多个凸起，夹持块的顶面和夹持块的底面均开设有嵌装槽一，穿口二的顶面和穿口二的底面均开设有嵌装槽二，嵌装槽一和嵌装槽二的表面共同固定有一个弹性撑片，弹性撑片呈“U”字形条，吊装套的外环面开设有多个边槽，边槽的表面固定有拉环，吊装套的顶面固定有柔性遮尘罩，柔性遮尘罩呈环形板状结构，柔性遮尘罩的外环面固定有橡皮带圈，橡皮带圈套设在箍槽中，箍槽开设在吊装套的顶面。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出的城市立交匝道桩基全套管全回转钻机拆除施工方法，使用钢套管，采用全回转套管钻机对混凝土灌注桩进行拔桩作业施工，钢套管有两方面功能，一方面将顶部驱动设备提供的扭矩和压入力传递给刀头，同时在钻进的过程中还起到支护孔壁、防止孔壁坍塌的作用，钢套管长度为26m；并配备100t履带式起重机进行施工。其原理是利用全回转设备产生的下压力和扭矩，驱动钢套管转动将套管钻入地下，外侧套管回旋钻进作为护壁，将桩与外侧土体隔离。套管内侧插入楔型锤(倒三角锤)，将桩拧断后，再采用冲抓斗将断桩抓出(作业期间安排专人值守，确保履带吊和电力架空线之间保证绝对安全距离，确保施工安全)。在拔桩作业完成后及时回填，回填材料采用10％水泥土填充，材料采用水泥、粘土拌制而成的水泥土。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明半剖结构示意图；

图3为本发明吊装套结构示意图；

图4为本发明电动气缸和限位架连接结构示意图；

图5为本发明电动气缸和限位架连接结构半剖示意图；

图6为本发明夹持块结构示意图；

图7为本发明连接插块结构示意图。

图中：吊装套1、导入坡2、安装槽3、定位槽4、橡胶垫片5、电动气缸6、限位架7、丝套8、连接环9、穿口一10、连接插块11、卡槽12、缺槽13、弹性橡皮片14、套环15、牵引绳16、预留槽18、定位螺杆19、环槽20、柔性遮尘罩21、橡皮带圈22、箍槽23、边槽24、拉环25、穿口二26、凸起27、嵌装槽一28、嵌装槽二29、弹性撑片30、夹持块31、压板32。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明提供一种技术方案：城市立交匝道桩基全套管全回转钻机拆除施工方法，所述方法包括以下步骤：

1、施工准备

桥梁下部结构拆除：老桥基础为桩基础，应予以完全拆除，采用10％水泥土回填(主要考虑为后期轨道2号线西沿线预留空间)。老桥拆除应严格遵循各方要求外，河道内不得遗留拆除老桥后的杂物。拆除过程中应加强观测，避免扰动相邻房屋及临时便桥等构筑物，确保施工安全。

根据建设单位提供原有桥桩的基本信息确定桩位，同时参考旧桩的桩径、桩深等参数选取合适的钢套管和全套管全回转钻机。其中，本项目工程旧桩桩径为1000mm/1300mm/1200mm，结合过往施工经验及本项目地点的实际情况，最终选用直径1500mm/1800mm钢套管进行旧桩拔除作业。

2、桩位放样

根据现场已经测设好的测量控制网，利用全站仪对旧桩桩位进行放样，并用明显物品做出标记。本项目工程旧桩体为桥桩，桩体顶端已外漏，可直接进行桩位确定。

3、铺设工作平台

因本项目工程施工地点为河道，地表淤泥等需要提前清理并做碎石回填(填至路面高度)平整处理。在施工桩位地点铺设1.5cm厚钢板，再在钢板上架设作业平台，减少钻机中心处压强，防止地基软弱造成钻机下陷或地表坍塌。

4、钻机就位

工作平台铺设完成后进行钻机设备就位。首先利用十字定位法将基板吊至桩心位置，接着用履带吊将全套管全回转钻机吊放在基板正上方，要求钻机主夹具中心位置点与十字定位中心点在一条垂线上，钻机就位后，将反力叉、反力架、配重等辅助设备与钻机相连接，连接后履带吊抵住(压住)反力架，利用履带吊自重及与地表摩擦力辅助钻机作业。

5、钢套管下压

钻机工作前，首先利用钻机水平调节功能将钻机自身调节至水平位置，接着用履带吊吊装第一节钢套管，钻机开始回转及下压动作将钢套管旋转压入土体，第一节钢套管压入完成此时根据回转扭矩及下压力等参数判断续接第二节钢套管亦或进入楔形锤嵌入分段拔除施工。其中，第一节钢套管的下压的垂直度对后节钢套管的垂直精度影响很大，因此第一节钢套管下压过程中必须经常从X、Y两个轴线方向通过测锤或经纬仪检查钢套管是否垂直，如若出现偏斜情况需及时纠偏。

6、楔形锤嵌入

当钢套管下压到位后，起吊楔形锤沿钢套管内壁自由下落，依靠楔形锤自重产生的冲击力将楔形锤嵌入旧桩体与钢套管之间空隙，确保嵌入塞实后进入下步工序。

7、回转扭断旧桩

楔形锤嵌入旧桩与钢套管内壁空隙牢实后，启动全套管全回转钻机进行回转。钻机的强大扭矩通过楔形锤传导将旧桩体扭断。旧桩扭断的表现形式为旧桩体桩头随钢套管一同回转，回转扭断旧桩最大长度为5m。

8、拔除扭断旧桩

确认旧桩已被扭断后安排人员进入钢套管内部对桩头部分用锁链进行捆绑挂牢被扭断旧桩体，随后采用履带吊和全套管全回转钻机相互配合将被扭断旧桩拔出钢套管。

人员进入钢套管内前需提前安装好绳梯，安装好绳梯后立刻安装通风换气装备对钢套管内进行通风换气，随即进行套管内有害气体监测，如若有害气体超标，待有害气体达到合格标准后方可进行下步工序。

9、冲抓斗抓取、外漏下段桩头

扭断旧桩体拔除后，履带吊起吊冲抓斗依靠吊机的大小吊钩配合来进行冲挖作业，直至下节段旧桩桩头外漏后停止冲抓。

10、重复钢套管下压～拔除扭断旧桩施工

下节段旧桩桩头外漏后，重复进行上述工序施工作业。直至整体旧桩完全被拔除。

11、冲抓确保清障彻底

根据拔出旧桩的长度判断地下是否还存有断节旧桩，继续采用冲抓斗取土方式将钢套管内部的障碍物、废旧混凝土结构彻底清除干净。

12、回填拔管完成旧桩拔除施工

确认钢套管内部清障彻底后，需要往钢套管内部回填10％水泥土充盈旧桩的原有空间，防止孔壁坍塌等现象对周围土体环境产生影响。在回填的用冲抓斗对水泥土进行夯实同时逐节拔出钢套管，要求钢套管要始终低于回填土标高2m左右，直至回填到设计标高和钢套管全部拔出，完成该桩位点拔桩清障任务。

13、施工保障措施

13.1局部扩孔、垂直度差

钻孔灌注桩在项目建设周期中，或在施工后由于地质、水文、年限等原因造成桩位偏移，如桩身倾斜度过大或者在拔桩的过程中仍不可避免地发生桩体拔断的情况，通过抓斗对旧桩或残留桩体进行彻底清除。

13.2桩身质量问题，存在局部破碎、断裂等情况

根据施工经验，拔桩清障过程中旧桩往往会出现桩身质量问题等因素造成局部破碎、断裂等情况，而且本工程旧桩长度为16～23m，根据开挖桩头桩身主筋Φ25～22mm，这种情况下，拔桩的难度和风险也更大。将桩和周边土体分离后采用冲抓进行旧桩的拔出，专用冲抓可以反复进行抓桩，循环速度较快，因此，不受短桩的影响。

钢套管沉入桩底切割切削、分离减摩后，通过专用冲抓设备将桩身抓出，冲抓从桩身顶部进行起拔。即使桩身存在局部破碎、断裂等情况也同样不受影响，能够达到拔桩清障的追求。

14安全监测预警

拆除作业时，拆除附属结构、桥梁结构面层及桥梁主体T梁时分别对路桥衔接处路面沉降进行监测。当路面沉降或隆起超过1cm时，对路面沉降监测加强监测频率；当路面沉降或隆起超过2cm时，立即暂停拆除作业，核查沉降原因。

拆除施工交通导行安装保障措施：

1、凡进入施工现场的施工人员必须戴安全帽、在路面作业人员必须穿反光背心。严格禁止施工人员横穿左幅通行车道。

2、施工现场集装箱存放、机械设备、材料等统一放置在靠紧急停车道一侧，保证不影响另一侧的交通行车。

3、使用反光锥、警戒线围挡施工区域，并在施工区域两端醒目位置设置警示灯，施工段前后各50米处设置“前方施工、车辆慢行”警示牌,安全员进行现场施工安全监督，保证交通畅通。

5、起重作业时，必须持证山岗、专人指挥，吊臂、吊钩、物料不允许转到快车道和左幅通行车道上方,影响车辆的正常通,严禁占用行车到。严格遵守起重机安全操作规程。

6、坡道开口处设值班人员24小时值守，严格控制车辆出入登记。

实施例二

在实施例一的基础上，采用吊装设备对被扭断旧桩体夹持时，吊装设备包括吊装套1，吊装套1的顶面开设有安装槽3，安装槽3的底面插接有电动气缸6，电动气缸6的表面套设固定有丝套8，丝套8螺接在限位架7的顶端，限位架7固定在安装槽3的表面，限位架7的顶端固定连接环9，连接环9的表面活动插接有连接插块11，连接插块11插接在卡槽12中，卡槽12开设在丝套8的表面，电动气缸6的活塞杆贯穿压板32，压板32和电动气缸6的活塞杆通过定位螺杆19连接，安装槽3的内壁活动插接有夹持块31，电动气缸6牵引压板32下降后，压板32挤压夹持块31夹持被扭断旧桩体；吊装套1的底面一体成型有导入坡2，安装槽3呈环形槽，安装槽3的底面开设有多个定位槽4，电动气缸6和定位槽4一一对应，电动气缸6的底端插接在定位槽4中，定位槽4的表面固定有多个橡胶垫片5，限位架7呈内环口为“凸”字形圆口的框体结构，限位架7的顶部槽口为螺孔，丝套8呈“T”字形圆管，丝套8和螺孔螺接，卡槽12呈圆环形槽，连接环9的表面开设有多个穿口一10，连接插块11和穿口一10一一对应，连接插块11插接在穿口一10中，连接插块11呈圆弧形板，连接插块11朝向卡槽12的一端顶面设有斜面一，连接插块11的另一端开设有缺槽13，缺槽13的表面固定有弹性橡皮片14，弹性橡皮片14的两端分别固定在穿口一10的顶面和穿口一10的底面，连接插块11的另一端固定有牵引绳16，牵引绳16的一端固定在套环15的顶面，套环15活动套设在限位架7的外侧，压板32的顶面开设有预留槽18，预留槽18的表面螺接有定位螺杆19，定位螺杆19的一端插接在环槽20中，环槽20开设在电动气缸6的活塞杆表面；安装槽3的表面开设有多个穿口二26，夹持块31和穿口二26一一对应，夹持块31活动插接在穿口二26中，夹持块31朝向安装槽3内部的一端顶面设有斜面二，夹持块31的另一端固定有多个凸起27，夹持块31的顶面和夹持块31的底面均开设有嵌装槽一28，穿口二26的顶面和穿口二26的底面均开设有嵌装槽二29，嵌装槽一28和嵌装槽二29的表面共同固定有一个弹性撑片30，弹性撑片30呈“U”字形条，吊装套1的外环面开设有多个边槽24，边槽24的表面固定有拉环25，吊装套1的顶面固定有柔性遮尘罩21，柔性遮尘罩21呈环形板状结构，柔性遮尘罩21的外环面固定有橡皮带圈22，橡皮带圈22套设在箍槽23中，箍槽23开设在吊装套1的顶面。

实际使用时，预先将链条捆绑在拉环25上，吊装吊装套1套设在被扭断旧桩体的顶端后，触发电动气缸6的开关，电动气缸6的活塞杆收缩牵引压板32沿着安装槽3下降，压板32下降过程中沿着斜面二挤压夹持块31，夹持块31受压后沿着穿口二26滑动，夹持块31滑动时挤压弹性撑片30形变，且夹持块31将凸起27抵在被扭断旧桩体表面，此时压板32阻挡在夹持块31的另一端，避免夹持块31回移，如此多组夹持块31共同对被扭断旧桩体夹持，通过吊装设备将吊装套1吊起，吊装套1抱箍着被扭断旧桩体一同被提起；为了避免扬尘进入到安装槽3内部堆积，牵拉橡皮带圈22套设在箍槽23中，此时柔性遮尘罩21展开覆盖在安装槽3上，起到对安装槽3的遮盖作用；当需要对电动气缸6检修或者更换时，首先旋拧松动定位螺杆19，定位螺杆19从环槽20脱离后，电动气缸6的活塞杆与压板32不再连接，多组电动气缸6的活塞杆表面的定位螺杆19均撤销后，将压板32从安装槽3上提抽出即可，然后拨动套环15沿着限位架7下滑，套环15下滑的过程中，套环15牵引牵引绳16张拉连接插块11沿着穿口一10滑动，连接插块11滑动时张拉弹性橡皮片14形变，且连接插块11的一端从卡槽12脱离，接着旋拧电动气缸6带动丝套8从限位架7顶端的螺孔旋拧拆除即可，丝套8螺接在限位架7的螺孔时，连接插块11插接在卡槽12中，实现对丝套8的防松动加固作用。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。