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【摘 要】本文将以广州市轨道交通七号线一期工程【施工2标】广～石盾构区间为背景，主要介绍全回转套管钻机切割的特点，进行保护性拔桩的施工技术，该技术研究具有很大的社会和经济价值，将在具体的应用中逐渐发挥其巨大的作用，对类似工程具有重要的参考价值。
【关键词】 拔桩、保护、全回转套管钻机
一、工程概况
广州市轨道交通七号线一期工程【施工2标】土建工程包括【石壁站】、【石壁站-谢村站盾构区间】、【广州南站-石壁站区间】土建项目以及车站出入口、风亭、区间联络通道等附属工程。 【广州南站-石壁站区间】盾构隧道先后下穿景观桥、石兴大道南、三坊路、石洲中路、2号线石壁站A出入口，止于石壁站，采用1台复合式盾构机进行区间隧道的施工，线路全长697m。景观桥旧桩基为钻孔灌注桩，桩径为800mm，主筋为16根直径22的HRB400钢筋，桩长约为17-20米，均入中风化砂岩不少于500mm，C30水下混凝土浇筑。为确保盾构的正常掘进，对于景观桥场地内与盾构区间路线冲突的部分桥桩，在盾构掘进施工前，采用全回转套管钻机拔桩施工技术对部分桥桩进行清除。
工程平面图
二、施工重难点分析
本区间盾构施工工期紧迫，并且紧邻广州地铁2号线隧道（处于运营状态），如何在拔桩施工过程中，减少周围土体震动和压力，保证广州地铁2号线的安全，以及不影响本区间盾构掘进施工工期是本工程的重难点。
采用全回转套管钻机拔桩施工技术，对地下原状土不破坏或破坏小，对地下土体不产生扰动或产生很小的扰动。由于钢套管对孔壁的支撑，在钢套管周边的土体应力尚未释放时，就已经将障碍物清除并及时回填，对周边的建（构）筑物无影响，可确保广州地铁2号线隧道的安全；全回转套管钻机拔桩施工速度快，工效高，可有效缩短施工工期。
三、施工工艺
3.1.1施工工艺原理
全回转套管钻机拔桩施工技术是利用全回转设备产生的下压力和扭矩，驱动钢套管转动，利用管口的高强刀头对土体、岩层及钢筋混凝土等障碍物的切削作用，将套管钻入地下，去除套管与桩体间的土体后，减小了桩侧的摩阻力，拔出桩，最后向套管内回填C15混凝土，并在回填的同时逐节拔除钢套管。在整个过程中套管钻进及液压起拔设备对钻孔灌注桩的起拔是施工的关键。
3.1.2 全回转套管钻机设备情况
通过对拔桩摩阻力计算，拔桩设备采用RT—150型全回转钻机，选用钢套管直径为1500 mm；
1、全回转驱动装置
全回转动力设备主要是为套管360?回转以及刀头切割障碍物提供动力，包括上下抱箍夹紧系统和一套竖向顶升系统。
上抱箍夹紧系统为主要紧锁系统，在液压驱动下将套管卡紧，便于给套管提供驱动扭矩和向下的压入力。下抱箍夹紧系统为辅助紧锁系统，在套管顶拔过程中上、下夹紧装置交替对套管紧锁，以防止套管出现下落的情况。竖向顶升系统主要用于对套管进行顶拔。驱动系统所能提供的最大压入力为机身的自重，当压入力不够的情况下可以额外增加配重块。在套管回转过程中，为防止机身跟着套管一起回转配备专用的反扭矩锁将机身卡紧。（见下图）
全回转钻机图
2、套管
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。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，在管口布置刀头。
钢套管的选定：本次拔除的钻孔灌注桩直径为800mm，起拔设备采用RT—150型全回转钻机，选用钢套管直径为1500mm，钢套管长度为21m，其中6m长度3节，3m长度1节。
配備100吨吊车以及相应的液压冲抓斗配合清障和拔桩。
3.施工工艺流程
3.1.1主要流程施工方法
1、全回转设备就位、固定
先将全回转钻机固定在钻孔桩中心上方，然后将钻机和动力箱、操作室相接，然后安装反力架，反力架的另一头停置一部100吨吊车，该吊车履带压住反力架，反力架的作用是当钻机全回转钻进过程中防止机器发生扭动，100吨吊车同时可作为安装钢套筒和清障配合工作。
2、钢套管钻进施工
设备安装及固定→第一节钢套管压入→第二节钢套管螺栓连接→第二节钢套管压入→……直至钢套管底部达到桩底（超出桩深0.5m）；随着钢套筒逐步钻入，对套管内土体的带动，使套管内土体和桩身相互脱离。
3、拔桩
采用卡塞填补桩体与钢套管之间缝隙，钢套管在全回转设备驱动下进行回转，可扭转桩体，待桩体松动后，由人工将锁口管和桩顶部所有钢筋烧焊牢固，穿上扁担，并通过钢扁担连接吊车的吊钩，随后吊车将桩体吊出。
4、套管拔出及回填加固
在确定混凝土障碍物被完全清除后，即进行管道内回填施工。回填采用C15混凝土，为避免坍孔等情况的发生，回填作业是随起拔套管同时进行的。即套管正式起拔前，先在套管内回填一定高度的水泥土，再边拔套管边回填，始终保持套管内填土面高于套管底面一定高度，最终回填至地坪标高 。
四、经济效益分析
1、该技术研究给出了一整套全回转套管钻机拔桩施工技术，施工过程中积累的经验，将对类似工程的施工提供了重要的参考价值，避免了不必要失误，节省了建设资金。
2、工程实践表明，全回转钻机施工垂直度好、切割精度高、处理效率快。相比其它施工方法，受环境因素限制小，无需增加其它辅助设施，清障拔桩的施工效率高、对周边环境扰动小，风险低，具有良好的经济效益。
五、技术研究成果及应用范围
此工法可适用于：在有砾岩，孤石，岩溶等复杂地层中、高质量完成灌注桩施工；在钢筋混凝土结构、预应力混凝土管桩、钢结构桩等障碍物没有完全清除的情况下就地实施顶管、盾构隧道无障碍穿越各类桩基础。
六、结束语
通过对全回转套管钻机处理深层地下障碍物的工程实践，经多次方案优化，广～石盾构区间的钻孔灌注桩全部拔除。该施工技术在拔桩的过程中，不会产生任何泥浆，且施工设备低噪音，减少了施工噪声排放，节约了工程成本，施工更加环保，施工速度快，且能保证施工质量，可保障后续工程施工。同时有效确保地铁二号线区间的安全。该技术该技术在未来将得到更广泛的应用。
参考文献：
【1】邓指军，钢套筒压入对邻近地铁隧道的影响分析【J】施工技术，2011，40（7）
【2】朱卫杰，余喧平，郭亮，深层障碍物切割清理施工技术及其应用研究【J】地下空间与工程学报，206，（4）
【关键词】 拔桩、保护、全回转套管钻机
一、工程概况
广州市轨道交通七号线一期工程【施工2标】土建工程包括【石壁站】、【石壁站-谢村站盾构区间】、【广州南站-石壁站区间】土建项目以及车站出入口、风亭、区间联络通道等附属工程。 【广州南站-石壁站区间】盾构隧道先后下穿景观桥、石兴大道南、三坊路、石洲中路、2号线石壁站A出入口，止于石壁站，采用1台复合式盾构机进行区间隧道的施工，线路全长697m。景观桥旧桩基为钻孔灌注桩，桩径为800mm，主筋为16根直径22的HRB400钢筋，桩长约为17-20米，均入中风化砂岩不少于500mm，C30水下混凝土浇筑。为确保盾构的正常掘进，对于景观桥场地内与盾构区间路线冲突的部分桥桩，在盾构掘进施工前，采用全回转套管钻机拔桩施工技术对部分桥桩进行清除。
工程平面图
二、施工重难点分析
本区间盾构施工工期紧迫，并且紧邻广州地铁2号线隧道（处于运营状态），如何在拔桩施工过程中，减少周围土体震动和压力，保证广州地铁2号线的安全，以及不影响本区间盾构掘进施工工期是本工程的重难点。
采用全回转套管钻机拔桩施工技术，对地下原状土不破坏或破坏小，对地下土体不产生扰动或产生很小的扰动。由于钢套管对孔壁的支撑，在钢套管周边的土体应力尚未释放时，就已经将障碍物清除并及时回填，对周边的建（构）筑物无影响，可确保广州地铁2号线隧道的安全；全回转套管钻机拔桩施工速度快，工效高，可有效缩短施工工期。
三、施工工艺
3.1.1施工工艺原理
全回转套管钻机拔桩施工技术是利用全回转设备产生的下压力和扭矩，驱动钢套管转动，利用管口的高强刀头对土体、岩层及钢筋混凝土等障碍物的切削作用，将套管钻入地下，去除套管与桩体间的土体后，减小了桩侧的摩阻力，拔出桩，最后向套管内回填C15混凝土，并在回填的同时逐节拔除钢套管。在整个过程中套管钻进及液压起拔设备对钻孔灌注桩的起拔是施工的关键。
3.1.2 全回转套管钻机设备情况
通过对拔桩摩阻力计算，拔桩设备采用RT—150型全回转钻机，选用钢套管直径为1500 mm；
1、全回转驱动装置
全回转动力设备主要是为套管360?回转以及刀头切割障碍物提供动力，包括上下抱箍夹紧系统和一套竖向顶升系统。
上抱箍夹紧系统为主要紧锁系统，在液压驱动下将套管卡紧，便于给套管提供驱动扭矩和向下的压入力。下抱箍夹紧系统为辅助紧锁系统，在套管顶拔过程中上、下夹紧装置交替对套管紧锁，以防止套管出现下落的情况。竖向顶升系统主要用于对套管进行顶拔。驱动系统所能提供的最大压入力为机身的自重，当压入力不够的情况下可以额外增加配重块。在套管回转过程中，为防止机身跟着套管一起回转配备专用的反扭矩锁将机身卡紧。（见下图）
全回转钻机图
2、套管
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。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，在管口布置刀头。
钢套管的选定：本次拔除的钻孔灌注桩直径为800mm，起拔设备采用RT—150型全回转钻机，选用钢套管直径为1500mm，钢套管长度为21m，其中6m长度3节，3m长度1节。
配備100吨吊车以及相应的液压冲抓斗配合清障和拔桩。
3.施工工艺流程
3.1.1主要流程施工方法
1、全回转设备就位、固定
先将全回转钻机固定在钻孔桩中心上方，然后将钻机和动力箱、操作室相接，然后安装反力架，反力架的另一头停置一部100吨吊车，该吊车履带压住反力架，反力架的作用是当钻机全回转钻进过程中防止机器发生扭动，100吨吊车同时可作为安装钢套筒和清障配合工作。
2、钢套管钻进施工
设备安装及固定→第一节钢套管压入→第二节钢套管螺栓连接→第二节钢套管压入→……直至钢套管底部达到桩底（超出桩深0.5m）；随着钢套筒逐步钻入，对套管内土体的带动，使套管内土体和桩身相互脱离。
3、拔桩
采用卡塞填补桩体与钢套管之间缝隙，钢套管在全回转设备驱动下进行回转，可扭转桩体，待桩体松动后，由人工将锁口管和桩顶部所有钢筋烧焊牢固，穿上扁担，并通过钢扁担连接吊车的吊钩，随后吊车将桩体吊出。
4、套管拔出及回填加固
在确定混凝土障碍物被完全清除后，即进行管道内回填施工。回填采用C15混凝土，为避免坍孔等情况的发生，回填作业是随起拔套管同时进行的。即套管正式起拔前，先在套管内回填一定高度的水泥土，再边拔套管边回填，始终保持套管内填土面高于套管底面一定高度，最终回填至地坪标高 。
四、经济效益分析
1、该技术研究给出了一整套全回转套管钻机拔桩施工技术，施工过程中积累的经验，将对类似工程的施工提供了重要的参考价值，避免了不必要失误，节省了建设资金。
2、工程实践表明，全回转钻机施工垂直度好、切割精度高、处理效率快。相比其它施工方法，受环境因素限制小，无需增加其它辅助设施，清障拔桩的施工效率高、对周边环境扰动小，风险低，具有良好的经济效益。
五、技术研究成果及应用范围
此工法可适用于：在有砾岩，孤石，岩溶等复杂地层中、高质量完成灌注桩施工；在钢筋混凝土结构、预应力混凝土管桩、钢结构桩等障碍物没有完全清除的情况下就地实施顶管、盾构隧道无障碍穿越各类桩基础。
六、结束语
通过对全回转套管钻机处理深层地下障碍物的工程实践，经多次方案优化，广～石盾构区间的钻孔灌注桩全部拔除。该施工技术在拔桩的过程中，不会产生任何泥浆，且施工设备低噪音，减少了施工噪声排放，节约了工程成本，施工更加环保，施工速度快，且能保证施工质量，可保障后续工程施工。同时有效确保地铁二号线区间的安全。该技术该技术在未来将得到更广泛的应用。
参考文献：
【1】邓指军，钢套筒压入对邻近地铁隧道的影响分析【J】施工技术，2011，40（7）
【2】朱卫杰，余喧平，郭亮，深层障碍物切割清理施工技术及其应用研究【J】地下空间与工程学报，206，（4）