长江漫滩地段涉地铁保护区智能分体式全套管 全回转旧桩基改移工法
1前言
长江漫滩地段工程地质情况复杂，涉地铁保护区内施工安全要求极为严格，传统的冲击钻旧桩破除、旋挖新桩施工方法在该地区施工容易产生场孔、缩径等危险，对原有地铁结构稳定带来较大的损害，加大地铁管片产生裂缝的风险.通常选择改变原有线路进行施工，避开地质或地铁运营双重隐患.
南京交通工程有限公司依托南京至马鞍山国家高速公路（油坊桥互通至刘村互通段）扩建工程项目创新性的采用智能分离式全套管全回转拔桩，回填膨胀土改性剂的再生混凝土或C10混凝土，在原桩位旁采用全套管成孔相结合的方法，对旧桩进行改移施工，减少对上层结构的扰动，提升了拔桩效率，施工期间地铁未停运，通过监测原有地铁结构无明显影响：采用钢护简前置保护桩基，也可以有效减少后期规划地铁钻进施工在保护区范国内的桥梁桩基结构安全的影响.经查新，本工法采用的关键技术未见相同文献报导.
2023年8月5日，经中国公路建设行业协会鉴定，关键技术达到了国内先进水平.
目前已获得1项发明专利：采用膨胀土改性剂的再生混凝士202111069269.1.
2工法特点
2.1缩短施工工期
一根直径1.5m，长度40m的桩基，采用传统冲击钻冲抓旧桩混凝土，需要20天，采用本工法拔除旧桩基极大的提升了施工效率，依据现场实际进度，同样一根桩基拔桩速度为7-8天.
2.2减少地铁运营影响
采用全套管全回转拔除桩基及新桩钻进降低了对运营期地铁的影响，施工全过程中，无需中断地铁运营，依据监测数据，地铁结构安全各项参数正常，桩基施工对地铁运营无明显影响.
2.3提高了钻进施工精度
在长江漫滩地所较差地区及临近地铁处采用全套管施工，提出了套管选择、套管工艺标准、焊接工艺要求、回填材料控制、钻进速度控制，涉铁施工保护范围等一系列控制参数，提高了钻进施工精度.
2.4钻进自动化
采用无线智能遥控集成技术控制钻机施工，实现施工钻进的自动化控制.
3适用范围
适用于长江漫滩地段涉地铁特别保护区，对老桥位置的旧桩基拔除及新桩基的施工：同时适用
于涉铁路、规划地铁、临近建筑需要进行特别保护的桩基拔出回填和新建桩基施工.
4工艺原理
地铁保护区范围内、地铁上下线中间桩采用全套管施工.采用全套管全回转钻机旋转静压钢套筒沉入老桩位置，将旧桩桩身与土体分离减摩后，插入钢模全套管全回转钻机反向旋转，将旧桩扭断后拔除，拔除后泵送浇筑回填低标号膨账土改性剂的再生混凝土或者C10混凝土填实原位，在旧桩基位置旁采用全套管进行新桩基施工.
5施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
本工法施工流程分为两部分：旧桩基拔除和新桩基施工
（1）旧桩基拔除
施工准备一测量放线→360度智能全回转套管钻机就位→钢套管沉入→切割桩项钢筋砼结构并清障→拔桩清障一桩孔回填一钻机移位.
(2）新桩基施工
校正一桩位复测、旋挖钻机就位一旋挖钻钻进一清孔及成孔检查一钢筋笼安装及声测管安装一导管安装及二次清孔→灌注水下砼.
5.2操作要点
5.2.1旧桩基拔除
（1）施工准备
根据工程的施工特点及现场情况组织施工人员和机械设备进场，对人员进行培训和交底并对其设备进行调试，接入临时用水和用电.临时用电以满足现场照明和其它轴助设备间歇用电电量为基础，现场备用一台75KVA发电机.
安装全回转设备：先将全回转钻机和动力箱、操作室相接：然后安装反力架（防止全回转钻机在钻进过程中发生扭动），在反力架的另一头置1辆150t履带吊，配合钢套筒的安装、老桩吊装、清障工作.
图5.2.1-1设备布置示意图
根据现场的现状和周边的情况，在场地布置时，需主要考虑以下的因素：
1）由于全回转套管钻机自重约38吨，套管腾时拉拔力约300吨，施工前需进行场地处理加固或采用路基箱钢板铺垫，满足施工对地耐力的要求，场地平整，确保施工垂直度的控制.
2）全回转套管钻机作业时，必须满足拟拔桩位中心向四周有15米×10米（长×宽）的场地内无构筑物.
3）具备套筒等辅助器具堆放场地、拆除物堆放场地、回填土堆放场地.
4）起重设备及吊索具的选择
以拔除Φ1500mm的钻孔灌注桩分段拔除最大10米长度计算如下：
=UpfLk W单桩抗拔力计算式： k
K一安全系数（计算极限抗拔时取1）
Li-桩长度
K1-经验系数
W一待拔除的部分桩体重量
吊索容许拉力计算：
[S]=Sb/K1= α Pg/K1
规范要求，钢丝绳用于吊索（有绕曲时），取安全系数K1=6~8，本次计算取值K1=6
当取用钢丝绳6×19，不均匀系数a取值0.85，当取用钢丝绳6×37，不均匀系数a取值0.82.
α Pg/K1≥149. 5KN
当取用钢丝绳6×19时
pg≥149. 5×6/0. 85=1055. 3KN
当取用钢丝绳6×37时
pg ≥299×6/0.82=1093KN
查规范JGJ276-2012，查表可知：6×37-1700MPa，直径为43mm的钢丝绳，钢丝破断拉力总和1185KN能够满足施工要求.
通过以上计算验证选用的拔桩起重设备和吊索具能满足Φ1500mm的桩基拔除施工要求.
（2）测量放线
拆除桥梁面板后，根据原桩基施工图，测量记录桩的坐标，进行放样确定须做拔除处理的桩基范围及数量，并对其进行编号，以便拟定合理的拔桩顺序和拔桩设备就位实施拔桩.
做好地铁监测部门联动，将地铁洞径边线从洞内引入地面上，做好测量复核和安全维护，为了减少对地铁的影响，优先拔出施工距地铁较远的灌注桩，总结经验数据后进行后续桩基拔出新建施工：相邻桩基采用跳墩隔桩施工，无法跳墩施工间隔时间不少于混凝土回填完成后48小时.
图5.2.1-2拔桩桩位定位放样报验
（3）360度智能全回转套管钻机就位
全回转套管机跑位至桩位处，利用十字定位板与桩位中心对准定位（拟拔钻孔灌注桩与清孔成同心圆），全回转套管机移动就位.
在地铁管片应力影响范围10m内，地基承载力不大于20kPa，需要通过计算选择合理全回转钻机临时地基处理措施，常规选择在全回转钻机主机底部铺设不小于2排2×12m×6cm钢板4块路基箱钢板作为临时支垫，采用挖机整平碎石调平，分散应力，减少对地铁的影响.
图5.2.1-3全国转套管机布置示意图
图5.2.1-4全套管拔桩设备就位
（4）钢套管沉入
钢套管选择需要根据桩基检测报告综合考虑老桩的实际成桩质量，选择钢套管直径，常规钢套管内径需要大于老桩直径的50cm以上，并根据地质情况、钢套管材质和尺寸计算钢套管的壁厚.例如为本项目Φ1.5m的桩基，需要选择直径不小于2m的钢套管、采用Φ40mm钢套管进行桩项上部钢筋砼结构的清除和拔桩.套管长度选择，需下沉至拔除老桩桩底处下3米，设备上预留3米，故此套管长度需要大于拔桩长度6m以上.钢套管常规采用Q420C套管，钢套管刀头采用钛合金刀头：单节长度6～12m，根据实际桩长不同组合，并在实际施工中灵活调配：每节钢套管均采用高强螺栓接头连接而成，方便拆卸重复利用.在钢套管底部安装刀头，两个刀头中心间距不得大于25cm：刀头平均布置焊接在底部工艺套管上：刀头上的合金齿可用于穿越土层、混凝土以及其他障碍物.
