CN1482309A - 钻孔灌注桩减阻拔除方法 - Google Patents

钻孔灌注桩减阻拔除方法 Download PDF

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Abstract

一种钻孔灌注桩减阻拔除方法，属于建筑工程领域。本发明具体如下：为了减小拔桩阻力的相关因素的影响，首先在拔桩施工流程中，待拔除钻孔灌注桩桩周用振动锤依次打入型钢，直至桩与土完全或部分脱离；然后将钻孔灌注桩桩头钢筋凿出并与一钢管焊接，再采用液压起拔机将桩起拔松动，最后用吊机将桩吊起。本发明具有实质性特点和显著进步，减阻效果基本上在93.6％－99.5％之间，部分桩的减阻效果甚至达到100％。本发明除了减阻效果十分理想外，还具有拔桩时间短(2－3小时可拔除一根桩)，拔桩对周围环境影响小，拔桩工艺流程简单等优点。

Description

钻孔灌注桩减阻拔除方法
技术领域
本发明涉及的是一种钻孔灌注桩拔除方法，尤其涉及的是一种钻孔灌注桩减阻拔除方法，属于建筑工程领域。
背景技术
在建筑工程中常常因为先施工的构筑物没有考虑到后续构筑物的施工，施工中遇到的障碍物也越来越多，尤其是拔除既有结构物的钻孔灌注桩十分常见。拔桩工作由于其种种不确定性因素，往往成为制约整个新建工程的工期的主要因素。拔桩的过程一般包括两步：首先减小桩侧阻力，然后拔桩。而拔桩的关键技术即着眼点就是如何减小桩侧阻力。目前，减小桩侧摩阻力的方法主要有：(1)振动减阻法(2)钻孔减阻法(3)电渗减阻法，上述三种减阻方法都存在不同程度的缺陷和不足之处：振动减阻法的减阻效果不明显，且振动对周围土体扰动大；钻孔减阻法则钻孔及喷水的工作量较大；电渗减阻法则施工工序复杂、适用范围小、不安全且耗时长等。经文献检索发现，专利权人为：渤海石油公司工程设计公司，专利号为：92101355.8，名称为：海上平台刚性桩基础及其下沉和起浮法，该专利主要解决一种海上平台的刚性桩的拔桩法，该专利利用立柱内有充气室和顶气室，拔桩起浮时向基础内充气将其顶出泥面，该专利的拔桩法明显只适用于海上平台的刚性桩的拔桩，应用范围很有限。文献检索又发现：实用新型专利权人：焦作市黄河河务局，专利号为：99253395.3，申请日为：1999.11.19，名称为：一种拔桩器。该实用新型公开了一种拔桩施工机具。该专利的公开内容涉及：通过手动液压顶起机构顶起链轮链条机构，链条施力于卡具将桩拔出。该专利虽然可用于施工要求较低的建筑施工，但不适用利用其拔除有结构物的钻孔灌注桩，并要求有效地降低桩侧摩阻力，使拔桩得以顺利进行的场合。
发明内容
本发明针对现有拔桩技术的不足和缺陷，提供一种简单实用的钻孔灌注桩减阻拔除方法，利用减小桩侧摩阻力的原理，在桩周打入型钢的办法，使待拔桩与周围土体脱离，从而有效地降低桩侧摩阻力，使拔桩得以顺利进行。本发明是通过以下技术方案实现的，方法具体如下：为了减小拔桩阻力的相关因素的影响，首先在拔桩施工流程中，待拔除钻孔灌注桩桩周用振动锤依次打入型钢，直至桩与土完全或部分脱离；然后将钻孔灌注桩桩头钢筋凿出并与一钢管焊接，再采用液压起拔机将桩起拔松动，最后用吊机将桩吊起。
以下对本发明方法作进一步的描述：
(1)拔桩阻力的相关因数确定具体如下：对于软土中的钻孔灌注桩，其抗拔破坏形态为圆柱形滑裂面，即沿桩土接触面破坏，相应地，其极限抗拔阻力Tu相关因数如下：
                      TU＝αULτp+Wc
其中：TU-极限抗拔力，单位：kPa；L-地面下桩长，单位：m；Wc-桩的有效重量，单位：kN；α-土的剪切强度折减系数，当桩长小于6m时取0.6，当桩长大于20m，取0.8，在6～20m时，则在0.6～0.8间按线性插值；U--桩周长，单位：m；τp--桩与土的加权极限摩阻力，单位：kPa。
(2)拔桩施工方法具体步骤为：
①施工准备
拔桩前，应做好施工准备工作，内容包括：确定桩的直径、深度、桩与桩之间的间隙、施工场地的清理、桩头凿除、型钢、振动锤及起拔、起吊设备的进场及调试等等。
②桩周打入型钢
所采用的型钢腹板长度略大于待拔桩径即可，长度与待拔桩同长，打桩动力采用电动振动锤，型钢振动下沉时在桩周边注入少量清水，达到稀释土体，也可起到减小钻孔灌注桩极限侧阻力的目的，型钢打至桩底标高后即拔出，每根桩四周依次打入四次型钢。
③焊接顶升吊件
一般而言，钻孔灌注桩在地下一定深度处，拔桩前，需将桩上土体挖除并凿出桩头，露出钢筋，为了顶拔及起吊方便，需在待拔灌注桩钢筋笼上焊接一圆形钢管，圆形钢管的外径略小于桩主筋的内净直径，焊接强度应满足起拔要求，圆形钢管长度以出露在地上，便于顶拔为宜。
④安装千斤顶
根据上述拔桩阻力计算值，确定起拔千斤顶的起拔能力，待顶升吊件焊接好后，即可将起拔千斤顶套于顶升吊件中，并安放于钢桁架上。
⑤起拔
待起拔装置安装(安装在钢桁架上)调试完毕，即开始起拔。起拔目的是使桩体松动，从而便于吊机安全起吊。
⑥起吊
桩体起拔松动后，才能用吊机起吊。根据拔桩阻力，采用KH系列吊机(KH100、KH500、KH700等)，起吊时应缓缓上提，以防止桩体摇晃。
本发明具有实质性特点和显著进步。工程实践表明，本发明减阻效果基本上在93.6％-99.5％之间，部分桩的减阻效果甚至达到100％。本发明除了减阻效果十分理想外，还具有拔桩时间短(2-3小时可拔除一根桩)，拔桩对周围环境影响小，拔桩工艺流程简单等优点。
具体实施方式
某实施工程，风井及出入口结构埋深7.8m，围护结构为长17m、Φ600钻孔灌注桩，围护结构外侧为长14m、Φ700水泥土搅拌桩，与施工工地形成十字相交，直接影响工地地下连续墙的施工的钻孔灌注桩约14根，因此在施工前对影响工程施工的钻孔灌注桩必须予以拔除。
1、拔桩阻力计算
场地60m深度范围内均为第四纪晚更新世以来的松散沉积物，施工场地平坦，地面标高为+3.9m左右。本场地的地层分布及部分物理力学性质参数详见表1。
               土层分布及部分物理力学性质参数  表1
土层层号 土层名称 层厚   含水量W(％) 重度r(kN/m3) 桩侧极限摩阻力(kPa)
    ① 填土   1.50
    ②1 褐黄~灰黄色粉质粘土   1.60   31.6 18.5 15
    ②1 灰色淤泥质粉质粘土   1.10   37.1 17.9 15
    ②2 灰色粘质粉土   2.45   32.0 18.3 15
    ③ 灰色淤泥质粉质粘土   2.10   41.4     17.5     15
    ④ 灰色淤泥质粘土   8.20   53.1     16.6     15
    ⑤1 灰色粘土   3.00   42.2     17.4     25
本工程所遇障碍物即钻孔灌注桩长17m，但桩上部2m起拔前已经凿除，桩长以15m计；另外，钻孔灌注桩外侧与水泥土搅拌桩止水帷幕紧贴在一起，搅拌桩的抗压强度应在1MPa以上，其抗剪强度一般取抗压强度的1/3；故在进行拔桩阻力计算时，侧阻力分两部分，一半侧面与土体接触，为桩-土摩阻力；一半侧面与水泥土搅拌桩接触，为桩-水泥土摩阻力。桩周土体依次为①填土、②1褐黄~灰黄色粉质粘土、②L灰色淤泥质粉质粘土、②2灰色粘质粉土、③灰色淤泥质粉质粘土和④灰色淤泥质粘土。将上述参数待入式(1)，则拔桩阻力为：
Tu＝0.728×3.14×0.6×15×(15+333)×0.5+24×3.14×0.6×0.6×0.25×15＝3680.8kN。如此之大的拔桩阻力，势必给拔桩带来了极大的困难，因此，必须减小拔桩阻力。
2、拔桩施工方法的具体步骤为：
①施工准备
拔桩前，将影响到钻孔灌注桩的施工场地上的杂物清理干净；钻孔灌注桩上土体挖除；桩头凿除并露出钢筋；将型号为700×300×18×12的H型钢(长17m)、电动振动锤及液压顶拔机、KH500(100T)吊机进场并进行调试等等。
②桩周打入型钢
将上述型号H型钢型钢采用电动振动锤打入待拔桩侧，型钢振动下沉时在桩周边少量注入清水，达到稀释土体并减小钻孔灌注桩极限侧阻力的目的，型钢打至桩底标高后即拔出，每根桩周依次打入四次型钢。
③焊接顶升吊件
在待拔灌注桩钢筋笼上焊接一圆形钢管，圆形钢管下部直径为435mm(刚好可以焊接在直径600mm的钻孔灌注桩钢筋笼内)长1.5m，钢管上部直径为1000mm，长2m。焊接强度应满足起拔要求
④安装千斤顶
选用地下连续墙锁口管的液压顶拔机为本次拔桩的动力装置，其起拔能力达到200T。液压顶拔机安放于钢桁架上，顶拔机的抱箍将上述1000mm的圆钢管抱紧。
⑤起拔
待液压顶拔机安装(安装在钢桁架上)调试完毕，即打开电源，启动拔管机开始起拔。
⑥起吊
桩体起拔松动后，采用KH500型吊机，起吊时应缓缓上提，以防止桩体摇晃。
拔桩的设备详见表2。
                   拔桩所用设备表                                           表2
  序号 名称 型号    规格 单位   数量   用途
  1 履带吊 KH500(100T) 台   1   起吊钻孔灌注桩
  2 液压拔管机 自制200t 套   1   起拔钻孔灌注桩
  3 吊件钢管 800mm m   5   连接灌注桩与拔管机
  4 直流电焊机 AX-320×1型(14KW) 台   2   焊接钢管与灌注桩钢
  5 钢桁架 根   2   作为起拔平台
  6 风镐   凿出桩头钢筋
3、拔桩效果分析
根据上述流程，根据现场的拔桩实际情况，采用该方法的拔桩效果十分理想，整个拔桩过程也十分顺利，每根桩的拔除时间约2~3小时，实测拔桩的阻力详见表3。
               钻孔灌注桩的拔桩阻力实测值表                                        表3
  桩编号   1   2   3   4   5   6   7  8   9
拔桩阻力(kN)   148.2   242.2   289.3   224.6   195.2   489.2   117.6  直接吊   164.6
反算桩侧摩阻力(kPa)   5.13   8.29   11.06   7.25   5.51   22.85   0.93   /   3.71
减阻程度(％)   97.1   95.2   93.6   95.8   96.8   *   99.5   /   97.9
桩编号   10   11   12   13   14
拔桩阻力   直接   165.   直接   148.   直接
(kN)   吊   8   吊   2     吊
反算桩侧摩阻力(kPa)   /   3.78   /   2.74     /
减阻程度(％)   /   97.8   /   98.4     /
注：①1号桩上部8m起拔前已经凿除；
    ②抗拔阻力包含自重，在反算打入型钢后桩侧摩阻力时，自重已扣除；
    ③6号桩有扩孔现象，扩孔处桩径达80cm，因此，其起拔阻力较其他桩大得多。
从表3中可以看出，除6号桩外，8、10、12、14号桩可以直接拔出，经打入型钢后，其桩侧阻力已接近于零；其余桩的桩侧阻力减小幅度为93.6％~99.5％，可见减阻效果十分理想，也说明了该减阻拔桩拔桩方法是切实可行的。

Claims (3)

1、一种钻孔灌注桩减阻拔除方法，其特征在于方法具体如下：为了减小拔桩阻力的相关因素的影响，首先在拔桩施工流程中，待拔除钻孔灌注桩桩周用振动锤依次打入型钢，直至桩与土完全或部分脱离；然后将钻孔灌注桩桩头钢筋凿出并与一钢管焊接，再采用液压起拔机将桩起拔松动，最后用吊机将桩吊起。
2、根据权利要求1所述的这种钻孔灌注桩减阻拔除方法，其特征是拔桩阻力的相关因数确定具体如下：对于软土中的钻孔灌注桩，其抗拔破坏形态为圆柱形滑裂面，即沿桩土接触面破坏，相应地，其极限抗拔阻力Tu相关因数如下：
                     TU＝αULτp+Wc
其中：TU-极限抗拔力，单位：kPa；L-地面下桩长，单位：m；Wc-桩的有效重量，单位：kN；α--土的剪切强度折减系数，当桩长小于6m时取0.6，当桩长大于20m，取0.8，在6～20m时，则在0.6～0.8间按线性插值；U--桩周长，单位：m；τp--桩与土的加权极限摩阻力，单位：kPa。
3、根据权利要求1所述的这种钻孔灌注桩减阻拔除方法，其特征是拔桩施工方法的具体步骤为：
①施工准备，即拔桩前，应做好施工准备工作，内容包括：确定桩的直径、深度、桩与桩之间的间隙、施工场地的清理、桩头凿除、型钢、振动锤及起拔、起吊设备的进场及调试；
②桩周打入型钢，即所采用的型钢腹板长度略大于待拔桩径即可，长度与待拔桩同长，打桩动力采用电动振动锤，型钢振动下沉时在桩周边注入少量清水，稀释土体，减小钻孔灌注桩极限侧阻力，型钢打至桩底标高后即拔出，每根桩四周打入四次型钢；
③焊接顶升吊件，即钻孔灌注桩在地下，拔桩前，需将桩上土体挖除并凿出桩头，露出钢筋，在待拔灌注桩钢筋笼上焊接一圆形钢管，圆形钢管的外径略小于桩主筋的内净直径，焊接强度满足起拔要求，圆形钢管长度以出露在地上；
④安装千斤顶，即根据上述拔桩阻力计算值，确定起拔千斤顶的起拔能力，待顶升吊件焊接好后，即将起拔千斤顶套于顶升吊件中，并安放于钢桁架上；
⑤起拔，即待起拔装置安装调试完毕，开始起拔；
⑥起吊，即桩体起拔松动后，根据拔桩阻力，确定吊机起吊。
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