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一种套管回转摩擦型分断法拔桩施工方法

阅读:806发布:2023-02-25

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1.一种套管回转摩擦型分断法拔桩施工方法,其特征在于工艺流程如下:探找桩位→设备场地布置与机械、电系统、后台作业指挥系统定位→设备及附属构件就位→套管回旋压入→全断面回旋扭断→抓取桩周土、起拔断桩→断桩装卸处理→分段取桩至作业深度→起拔套管→回填土作业→主机台定位销撤除→转场施工。
2.根据权利要求1所述的一种套管回转摩擦型分断法拔桩施工方法,其特征在于具体步骤如下:
1)探找桩位:根据原有桩位图放样做好标记,确定待拔除的旧桩大概位置,采用机械或人工开挖至桩顶附近找出桩头;
2)设备场地布置与机械、电力系统、后台作业指挥系统定位
根据旧桩位置安放定位板,定位钢板安放时应与旧桩桩头偏离一定距离,便于旧桩更易实现扭断;
3)设备及附属构件就位安放钻机、液压站、反扭矩及套筒;
4)套管就位 利用钻机上的夹管装置夹紧套管进行套管的就位工作,多节套管之间通过螺栓连接,至多节套管总长达到旧桩长度;
5)套管回旋压入 利用液压泵提供的动力源,通过钻机回转下压,到达目标位置;
6)全断面回旋扭断
在套管达到截断旧桩的目标位置后,全周旋转套管,利用旋转套管的扭力平截断原有桩;
7)起拔断桩和抓取桩周土
观察钻机仪器读数,显示负荷扭矩显著减小时,停止运转,桩头上覆盖的土层先用抓斗抓出,人工挖出使桩头裸露至少200mm,直接用抓斗抓紧桩头取出断桩,或将钢索套紧桩头,然后用履带吊吊出断桩;
8)断桩装卸处理、分段取桩至作业深度
将该节套管内的断桩分段取出,第一段截好后,再用螺栓固定接上第二节套管,继续回旋压入,重复上述切断操作,直至取出剩余的全部旧桩;
9)起拔套管、回填土作业
清桩完成后,钻机回旋提升,分段起拔套管;
10)主机台定位销撤除、转场施工
一颗旧桩拔除完毕后,重新定位,拔桩设备移至下一颗桩转场施工,直至完成场地内所有拔桩任务。
3.根据权利要求2所述的一种套管回转摩擦型分断法拔桩施工方法,其特征在于步骤
3)中设备及附属构件就位步骤如下:
1)安放钻机,将钻机四个支腿全部安放入步骤2)的定位钢板四个基点上,并通过钻机的垂直监视系统或经纬仪确定钻机的垂直度,通过调整四个支腿油缸使钻机安放水平;
2)液压泵站就位,并与钻机上的液压系统连接,检查、调试好设备,并确保各个系统工作正常;
3)安装反扭矩锁,所述的反扭矩锁安放在钻机一侧,反扭矩锁远离钻机的一端用履带吊或者挖掘机的履带顶死,以防钻机带载在旋转时产生的反力造成钻机主机旋转;
4)套筒由至少两根套筒连接构成,最底部的套筒为2m,该套筒下端安装刀齿,与最底部套筒连接的套筒长度为4m或6m,将套筒安放入钻机。
4.根据权利要求3所述的一种套管回转摩擦型分断法拔桩施工方法,其特征在于所述套筒的套筒直径至少比待清旧桩直径大500mm。
5.根据权利要求2所述的一种套管回转摩擦型分断法拔桩施工方法,其特征在于步骤
4)套管回旋压入步骤如下:
1)启动液压泵站,将发动机的转速从低到高,钻机回转液压达调至0位,启动钻机上的夹紧油缸按钮,使钻机夹紧机构夹紧套管,启动回转驱动系统进行试运转,并修正垂直度;
2)开始正式钻进,发动机高转速,钻机低转速,压力、扭矩稳定后调整转速及收缩支腿油缸进行钻进;
3)每节套管放入夹紧油缸,收缩夹管液压缸,利用钻机和导向纠偏装置调整套管的垂直度,钻进过程中随时利用水平监测系统检验套管垂直度,每节套管连接好并检查垂直度后,通过全回转钻机的回转装置使套管进行一圈以上的旋转,减少套管与土体的摩擦阻力,并随即利用套管端部的刀齿切割土体或障碍物,压入土中,开始正常作业。
6.根据权利要求5所述的一种套管回转摩擦型分断法拔桩施工方法,其特征在于步骤
2)中钻进初始5米内,钻机转速为3~5转/分钟,旋转扭矩为额定最大扭矩的30%~50%。
7.根据权利要求2所述的一种套管回转摩擦型分断法拔桩施工方法,其特征在于所述的旧桩包括预制桩和灌注桩,预制桩采用直径1m的套管,灌注桩采用直径1.5m或2.0m的套管。
8.根据权利要求2所述的一种套管回转摩擦型分断法拔桩施工方法,其特征在于在套管就位后,往套管与旧桩之间放入抵靠锤并进入土层后,再进行套管回旋压入,所述的抵靠锤端部为楔形,在起拔断桩和抓取桩周土前把抵靠锤取出。
9.根据权利要求8所述的一种套管回转摩擦型分断法拔桩施工方法,其特征在于所述的抵靠锤置入位置靠近近桩点。

说明书全文

一种套管回转摩擦型分断法拔桩施工方法

技术领域

[0001] 本发明属于建筑施工技术的技术领域,具体涉及一种套管回转摩擦型分断法拔桩的施工方法。

背景技术

[0002] 预制桩、沉管桩等小径桩的拔除,在江浙地区不乏有成功的经验,主要是采用桩土分离减小桩周摩擦阻的方式拔除旧桩。但对于在复杂环境下的直径及深度较大的灌注桩清除工程而言,可借鉴的成功实例很少,主要原因一是所涉清桩工程多为早期桩基遗留工程,大多以桩径较小的沉管桩和预制桩为主,较大直径的灌注桩涉及较少,二是旧有的拔除方式难以在扩径、离建筑物净距较小的空间环境、噪音有严格控制等条件下实现清除的目的。
[0003] 套管回转摩擦型分断法这种方式采用大功率的机械设备,通过套管回旋与桩土摩擦产生的传导扭矩的方式,分段截断清除旧桩。这种清桩方式对桩体的大小及深度敏感度较低,尤其面对大直径的灌注桩而言,拔桩的效率大大增加,明显缩短了地下清障的时间,同时利于噪音的控制,减少了与周边居民的纠纷,非常适合复杂环境下大直径旧桩的清桩作业。

发明内容

[0004] 针对现有技术中存在的上述问题,本发明的目的在于提供一种套管回转摩擦型分断法拔桩的施工方法。它利用桩周外层土与钻机套管的共同回旋,将钻机的强大回转扭矩通过桩周土体摩擦阻力传导至桩身,进而扭断桩体,再采用冲击式抓斗及索取出套筒内土和断桩,达到清除旧桩的目的。
[0005] 所述的一种套管回转摩擦型分断法拔桩施工方法,其特征在于工艺流程如下:探找桩位→设备场地布置与机械、电力系统、后台作业指挥系统定位→设备及附属构件就位→套管回旋压入→全断面回旋扭断→抓取桩周土、起拔断桩→断桩装卸处理→分段取桩至作业深度→起拔套管→回填土作业→主机台定位销撤除→转场施工。
[0006] 所述的一种套管回转摩擦型分断法拔桩施工方法,其特征在于具体步骤如下:1)探找桩位:根据原有桩位图放样做好标记,确定待拔除的旧桩大概位置,采用机械或人工开挖至桩顶附近找出桩头;
2)设备场地布置与机械、电力系统、后台作业指挥系统定位
根据旧桩位置安放定位钢板,定位钢板安放时应与旧桩桩头偏离一定距离,便于旧桩更易实现扭断;
3)设备及附属构件就位安放钻机、液压站、反扭矩及套筒;
4)套管就位 利用钻机上的夹管装置夹紧套管进行套管的就位工作,多节套管之间通过螺栓连接,至多节套管总长达到旧桩长度;
5)套管回旋压入 利用液压泵提供的动力源,通过钻机回转下压,到达目标位置;
6)全断面回旋扭断
在套管达到截断旧桩的目标位置后,全周旋转套管,利用旋转套管的扭力平截断原有桩;
7)起拔断桩和抓取桩周土
观察钻机仪器读数,显示负荷扭矩显著减小时,停止运转,桩头上覆盖的土层先用抓斗抓出,人工挖出使桩头裸露至少200mm,直接用抓斗抓紧桩头取出断桩,或将钢索套紧桩头,然后用履带吊吊出断桩;
8)断桩装卸处理、分段取桩至作业深度
将该节套管内的断桩分段取出,第一段截好后,再用螺栓固定接上第二节套管,继续回旋压入,重复上述切断操作,直至取出剩余的全部旧桩;
9)起拔套管、回填土作业
清桩完成后,钻机回旋提升,分段起拔套管;
10)主机台定位销撤除、转场施工
一颗旧桩拔除完毕后,重新定位,拔桩设备移至下一颗桩转场施工,直至完成场地内所有拔桩任务。
[0007] 所述的一种套管回转摩擦型分断法拔桩施工方法,其特征在于步骤3)中设备及附属构件就位步骤如下:1)安放钻机,将钻机四个支腿全部安放入步骤2)的定位钢板四个基点上,并通过钻机的垂直监视系统或经纬仪确定钻机的垂直度,通过调整四个支腿油缸使钻机安放水平;
2)液压泵站就位,并与钻机上的液压系统连接,检查、调试好设备,并确保各个系统工作正常;
3)安装反扭矩锁,所述的反扭矩锁安放在钻机一侧,反扭矩锁远离钻机的一端用履带吊或者挖掘机的履带顶死,以防钻机带载在旋转时产生的反力造成钻机主机旋转;
4)套筒由至少两根套筒连接构成,最底部的套筒为2m,该套筒下端安装刀齿,与最底部套筒连接的套筒长度为4m或6m,将套筒安放入钻机,本发明所用的套管为厚度48mm的钢质桶式结构,根据需要钻进的深度情况分长度不同的若干节,本工程所用的套管长度有:
2m、4m、6m 三种,最底部一节长度一般为2m在管口布置刀齿,其他套管的中间为桶身,两头为套叠式接头,接头设螺孔和剪力键,相邻两节靠螺栓和剪力键连接传递荷载。套管主体材质为16Mn钢,两端接口材质为24Mn钢,套管管壁分三层,内外两层各为20mm的钢板,中间层为8mm的钢网片。
[0008] 所述的一种套管回转摩擦型分断法拔桩施工方法,其特征在于所述套筒的套筒直径至少比待清旧桩直径大500mm。
[0009] 所述的一种套管回转摩擦型分断法拔桩施工方法,其特征在于步骤4)套管回旋压入步骤如下:1)启动液压泵站,将发动机的转速从低到高,钻机回转液压达调至0位,启动钻机上的夹紧油缸按钮,使钻机夹紧机构夹紧套管,启动回转驱动系统进行试运转,并修正垂直度;
2)开始正式钻进,发动机高转速,钻机低转速,压力、扭矩稳定后调整转速及收缩支腿油缸进行钻进;
3)每节套管放入夹紧油缸,收缩夹管液压缸,利用钻机和导向纠偏装置调整套管的垂直度,钻进过程中随时利用水平监测系统检验套管垂直度,每节套管连接好并检查垂直度后,通过全回转钻机的回转装置使套管进行一圈以上的旋转,减少套管与土体的摩擦阻力,并随即利用套管端部的刀齿切割土体或障碍物,压入土中,开始正常作业。
[0010] 所述的一种套管回转摩擦型分断法拔桩施工方法,其特征在于步骤2)中钻进初始5米内,钻机转速为3~5转/分钟,旋转扭矩为额定最大扭矩的30%~50%。
[0011] 所述的一种套管回转摩擦型分断法拔桩施工方法,其特征在于在套管就位后,往套管与旧桩之间放入抵靠锤并进入土层后,再进行套管回旋压入,所述的抵靠锤端部为楔形,在起拔断桩和抓取桩周土前把抵靠锤取出。
[0012] 所述的一种套管回转摩擦型分断法拔桩施工方法,其特征在于所述的抵靠锤置入位置靠近近桩点,本发明所述的近桩点是指:由于桩中心与定位钢板中心偏离,导致定位钢板内孔边沿与桩外周的间距不同,定位钢板内孔边沿与桩外周距离最短的称为近桩点。
[0013] 所述的一种套管回转摩擦型分断法拔桩施工方法,其特征在于所述的旧桩包括预制桩和灌注桩,预制桩采用直径1m的套管,灌注桩采用直径1.5m或2.0m的套管。
[0014] 本发明通过采用上述技术,具有以下有益效果:1)本发明通过选用外径为1m、1.5m、2m的套管进行预制桩及围护桩的清除,一方面将顶部驱动设备提供的扭矩和压入力传递给刀头;另一方面在钻进的过程中还起到支护孔壁,防止孔壁坍塌;
2)本发明将定位钢板与旧桩中心孔位之间设置一定的偏心,偏心距视桩径与套管的直径而定,一般情况下,近桩点与套管空隙间距为200mm左右为宜,再压入套管,具有如下作用:a偏心旋转套管造成桩周受力不均,断桩更易实现;b偏心产生的旧桩与套管的空间更利于抓斗从套管内抓取土体;c偏心便于抵靠锤有效抵靠在套管与旧桩之间,增大桩周摩阻力;
3)本发明在套管就位后,往套管与旧桩之间放入抵靠锤并进入土层后,再进行套管回旋压入,该抵靠锤端部为楔形,在土质较差的土层中,抵靠锤重力即可沉入套管内;
4)本发明施工方法简单,操作方便,与其它清桩方式相比,其效率高,而且由于采用静液压驱动,不产生振动,因此整个施工过程不产生强噪声;适用性好,对预制桩、灌注桩均适用,整个施工过程采用干式钻掘工法,无泥浆排放等污染,环保整洁,另外采用套管护壁,拔除旧桩后及时回填土,完全避免了邻近地基的沉降,安全性能好。

具体实施方式

[0015] 以下对本发明的施工方法作进一步的描述,但本发明的保护范围并不仅限于此:本发明的一种套管回转摩擦型分断法拔桩拔桩施工方法,所述的桩包括预制桩和灌注桩,预制桩采用直径1m的套管,灌注桩采用直径1.5m或2.0m的套管,具体步骤如下:
1)探找桩位:根据原有桩位图放样做好标记,确定待拔除的旧桩大概位置,采用机械或人工开挖至桩顶附近找出桩头;
2)设备场地布置与机械、电力系统、后台作业指挥系统定位
根据旧桩位置安放定位钢板,定位钢板安放时应与旧桩桩头偏离一定距离,便于旧桩更易实现扭断,偏心距视桩径与套管的直径而定,一般情况下,近桩点与套管空隙间距为
200mm左右为宜,优选为200mm;
3)设备及附属构件就位,具体步骤如下:
a安放钻机,将钻机四个支腿全部安放入步骤2)的定位钢板四个基点上,并通过钻机的垂直监视系统或经纬仪确定钻机的垂直度,通过调整四个支腿油缸使钻机安放水平;
b液压泵站就位,并与钻机上的液压系统连接,检查、调试好设备,并确保各个系统工作正常;
c安装反扭矩锁,所述的反扭矩锁安放在钻机一侧,反扭矩锁远离钻机的一端用履带吊或者挖掘机的履带顶死,以防钻机带载在旋转时产生的反力造成钻机主机旋转;
d套筒由至少两根套筒连接构成,最底部的套筒为2m,该套筒下端安装刀齿,与最底部套筒连接的套筒长度为4m或6m,将套筒安放入钻机,所述套筒的套筒直径至少比待清旧桩直径大500mm;
4)套管就位利用钻机上的夹管装置夹紧套管进行套管的就位工作,多节套管之间通过螺栓连接,至多节套管总长达到旧桩长度;本发明根据实际需要,在套管就位后,可以往套管与旧桩之间放入抵靠锤并进入土层后,再进行套管回旋压入,所述的抵靠锤端部为楔形,在起拔断桩和抓取桩周土前把抵靠锤取出,抵靠锤置入位置靠近近桩点;
5)套管回旋压入利用液压泵提供的动力源,通过钻机回转下压,到达目标位置,套管回旋压入步骤如下:
a启动液压泵站,将发动机的转速从低到高,钻机回转液压马达调至0位,启动钻机上的夹紧油缸按钮,使钻机夹紧机构夹紧套管,启动回转驱动系统进行试运转,回转马达初始启动必须低转速运行,即调至调速器的最低档附近,待回转阻力稳定且低于设定值时,方可适量调高转速,这个根据实际情况定,一般调至调速器的中间位置即可,并修正垂直度;
b开始正式钻进,发动机高转速(即调速器上从最大速度往最小速度调),钻机低转速(即调速器上的最小速度),压力、扭矩稳定不再变化后调整转速及收缩支腿油缸进行钻进,所述的钻进初始5米内,钻机转速为3~5转/分钟,旋转扭矩为额定最大扭矩的30%~50%;
c每节套管放入夹紧油缸,收缩夹管液压缸,利用钻机和导向纠偏装置调整套管的垂直度,钻进过程中随时利用水平监测系统检验套管垂直度,每节套管连接好并检查垂直度后,通过全回转钻机的回转装置使套管进行一圈以上的旋转,减少套管与土体的摩擦阻力,并随即利用套管端部的刀齿切割土体或障碍物,压入土中,开始正常作业;
6)全断面回旋扭断
在套管达到截断旧桩的目标位置后,全周旋转套管,利用旋转套管的扭力水平截断原有桩;
7)起拔断桩和抓取桩周土
观察钻机仪器读数,显示负荷扭矩显著减小时,停止运转,桩头上覆盖的土层先用抓斗抓出,人工挖出使桩头裸露至少200mm,直接用抓斗抓紧桩头取出断桩,或将钢索套紧桩头,然后用履带吊吊出断桩;
8)断桩装卸处理、分段取桩至作业深度
将该节套管内的断桩分段取出,第一段截好后,再用螺栓固定接上第二节套管,继续回旋压入,重复上述切断操作,直至取出剩余的全部旧桩;
9)起拔套管、回填土作业
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