本發(fā)明涉及一種沉井平臺(tái)拔樁方法，屬于水利、公路、鐵路、市政、橋梁等工程中樁的撤去技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有地鐵隧洞施工中，需要將影響隧洞施工的整樁提至安全高度，即將影響隧洞施工的整樁完全拔出或者部分拔出。
但是，據(jù)申請(qǐng)人了解，現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外的拔樁技術(shù)，主要采用以下幾種方式：
1)沖擊碎樁法與全套管減磨拔除法；這兩種拔樁技術(shù)主要依賴全套管鉆機(jī)及大型起重機(jī)，故對(duì)施工場(chǎng)地要求較高，施工場(chǎng)地面積很大且場(chǎng)地上部無(wú)凈高限制，但是，實(shí)際施工環(huán)境是難以達(dá)到的。
2)全套管靜壓拔樁的方法，這種方法采用鋼套管以及結(jié)合噴射高壓水及高壓膨潤(rùn)土漿對(duì)樁的周圈土巖體進(jìn)行清除，然后進(jìn)行拔樁，但是工藝較復(fù)雜，實(shí)際較長(zhǎng)，特別是對(duì)于彼此緊鄰的多根樁的拔除不能適用。
3)直接將灌注樁中的樁頭鋼筋與拔樁設(shè)置連接，逐漸施力直至將樁拔出，但是，現(xiàn)有灌注樁中的鋼筋強(qiáng)度低、焊接不可靠、受力不均，容易將灌注樁拔斷，這是拔樁施工中所不允許的。
另外，據(jù)申請(qǐng)人了解，在鐵道路基旁的拔樁施工中，特別在窄小空間的鐵道路基旁的拔樁施工中，為了保證鐵道路基安全，現(xiàn)在沒有一種拔樁技術(shù)適用。
綜上，現(xiàn)有拔樁技術(shù)中，設(shè)備要求高、專屬性較強(qiáng)、投入大、啟用大型吊機(jī)風(fēng)險(xiǎn)大，不能因地置宜，靈活性低，不能完全滿足快速安全拔出大直徑樁，尤其是在小空間中快速安全拔出大直徑樁。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種快速安全拔出不同直徑樁的護(hù)壁及反力用沉井平臺(tái)拔樁方法及系統(tǒng)。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提出的技術(shù)方案之一是：一種護(hù)壁及反力用沉井平臺(tái)拔樁方法，包括以下步驟：
1)在埋于地表以下一定深度的待拔樁上方設(shè)置一沉井，然后將沉井下沉到待拔樁附近的其它樁上或待拔樁周邊的土巖體上，使待拔樁的頂部曝露在沉井中，備設(shè)多根高強(qiáng)度錨索材料以及穿心千斤頂；
2)在所述待拔樁的頂部鉆制向其底部延伸的錨孔；
3)將所述錨索材料的一端下放至所述錨孔內(nèi)，其另一端露出所述待拔樁頂部；
4)向所述錨孔灌注第一漿體，待所述第一漿體固化并達(dá)到設(shè)定強(qiáng)度后，將所述高強(qiáng)度錨索材料固定于待拔樁內(nèi)形成錨桿；
5)在所述沉井上設(shè)置用于穿心千斤頂安裝的千斤頂平臺(tái)，通過(guò)穿心千斤頂張拉所述錨索材料的另一端以拔起待拔樁。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提出的技術(shù)方案之二是：一種護(hù)壁及反力用沉井平臺(tái)拔樁系統(tǒng)，用于上述的護(hù)壁及反力用沉井平臺(tái)拔樁方法中，該護(hù)壁及反力用沉井平臺(tái)拔樁系統(tǒng)設(shè)置于埋于地表以下一定深度的待拔樁附近,包括沉井、多根高強(qiáng)度錨索材料和穿心千斤頂，所述沉井上設(shè)置用于穿心千斤頂安裝的千斤頂平臺(tái)，其特征在于，所述沉井設(shè)于待拔樁附近的其它樁上或待拔樁周邊的土巖體上，所述待拔樁的頂部曝露在沉井中，所述待拔樁的頂部制有向其底部延伸的錨孔，所述錨索材料的一端下放至所述錨孔內(nèi)，所述錨索材料的另一端露出待拔樁頂部；所述錨孔內(nèi)灌注有固化后用于將所述錨索材料固定于待拔樁內(nèi)以形成錨桿的第一漿體，所述穿心千斤頂用于張拉所述錨索材料的另一端以拔起待拔樁。
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案的效果是：對(duì)于埋于地表以下一定深度的待拔樁，在其上方設(shè)置一沉井，然后將沉井下沉到待拔樁附近的其它樁上或待拔樁周邊的土巖體上，同時(shí)使待拔樁的頂部曝露在沉井中，接著直接在待拔樁的頂部鉆制錨孔，然后將錨索材料的一端下放至所述錨孔內(nèi)，其另一端露出待拔樁頂部，再向錨孔灌注漿體，將高強(qiáng)度錨索材料固定于待拔樁內(nèi)形成錨桿，最后通過(guò)穿心千斤頂提升所述錨索材料的另一端以拔起待拔樁，這樣具有如下效果：
1)巧妙的將現(xiàn)有巖土錨固技術(shù)中的錨桿移用到拔樁中，相比于傳統(tǒng)拔除樁的思維定勢(shì)是一味在樁的外表固定后再進(jìn)行吊拔，本發(fā)明突破了這一思維定勢(shì)，對(duì)待拔樁先鉆孔進(jìn)行錨固再拔除，形成先錨后拔，因此十分出人意料。
本發(fā)明既可以對(duì)于不同直徑(大、中、小)待拔樁進(jìn)行錨固提升，同時(shí)又對(duì)待拔樁進(jìn)行加固，可以有效防止拔樁中的斷樁并將大直徑樁快速安全拔出，特別是對(duì)于小空間中彼此緊鄰的多根樁的拔除十分適用，整體非?？煽糠€(wěn)固、安全性大大提高的同時(shí)節(jié)省大量成本，且提高效率。
2)沉井既是基礎(chǔ)，又是施工時(shí)的擋土和擋水結(jié)構(gòu)物，下沉過(guò)程中無(wú)需設(shè)置坑壁支撐或板樁圍壁，簡(jiǎn)化了施工，沉井施工時(shí)對(duì)鄰近建筑物影響較小，通過(guò)設(shè)置沉井平臺(tái)，特別是對(duì)于鐵道路基旁的拔樁施工適用，不會(huì)影響鐵道路基安全，占用空間也小。
上述技術(shù)方案之一的改進(jìn)是：在所述步驟2)中，在所述待拔樁上鉆制貫通其頂面和底面的樁體灌漿孔；在所述步驟5)中，在拔起待拔樁的過(guò)程中，通過(guò)樁體灌漿孔回灌第二漿體，使得第二漿體滲入待拔樁底部的樁周土巖體以使土巖體與待拔樁連為整體。
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案的效果是：通過(guò)在待拔樁上鉆制貫通其頂面和底面的樁體灌漿孔，在拔樁過(guò)程中，通過(guò)樁體灌漿孔回灌第二漿體，可以確保樁的結(jié)構(gòu)安全，保護(hù)周邊建筑物地下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，防止塌方，同時(shí)，可以使大氣壓內(nèi)外平衡，降低提升力，提高成功率。特別重要的是，在只需要將待拔樁部分拔出的施工要求時(shí)，由于在拔起待拔樁的過(guò)程中，通過(guò)樁體灌漿孔回灌第二漿體，使得第二漿體滲入待拔樁底部的樁周土巖體，并將土巖體與待拔樁連為整體，這樣，未完全拔出的余下的待拔樁還可以進(jìn)行利用。
上述技術(shù)方案之一的完善之一是：在所述步驟2)中，在所述待拔樁的頂部鉆制向其底部延伸的靜態(tài)爆破孔；在所述步驟5)中，在通過(guò)穿心千斤頂提升所述錨索材料的另一端以拔起待拔樁后，先在靜態(tài)爆破孔中倒入破碎劑并用快硬性水泥堵住靜態(tài)爆破孔的孔口12-18小時(shí)，然后通過(guò)破碎設(shè)備對(duì)所述待拔樁進(jìn)行破碎。
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案的效果是：通過(guò)在待拔樁的頂部鉆制向其底部延伸的靜態(tài)爆破孔，這樣在通過(guò)穿心千斤頂拔樁后，先在靜態(tài)爆破孔中倒入破碎劑并用快硬性水泥堵住靜態(tài)爆破孔的孔口12-18小時(shí)，然后通過(guò)破碎設(shè)備對(duì)待拔樁進(jìn)行破碎，結(jié)合混凝切割以及氣割鋼筋等辦法，可以快速分解混凝土，實(shí)現(xiàn)待拔樁的上部拆除，將拔樁工程順利轉(zhuǎn)向下一工序、下一根樁。
上述技術(shù)方案之一的完善之二是：所述錨孔的深度和錨桿的長(zhǎng)度小于所述待拔樁的長(zhǎng)度并大于所述錨桿的最小錨固長(zhǎng)度，所述錨桿的最小錨固長(zhǎng)度l按下式計(jì)算：
式中，a為安全系數(shù)；σ為錨索材料強(qiáng)度；a為錨索材料截面面積；d為錨孔直徑；τ為錨桿與孔壁抗剪強(qiáng)度。
上述技術(shù)方案之一的完善之三是：所述錨索材料上設(shè)有出口分別位于錨孔底部、中部和上部處的三根灌漿管；采用壓力灌漿向錨孔內(nèi)灌注漿體，所述漿體是由po52.5水泥、水泥漿孔道壓漿劑和水混合而成的漿體，所述漿體的水膠比為0.35～0.45；采用砂漿攪拌機(jī)和注漿泵進(jìn)行壓力灌漿。
上述技術(shù)方案之二的改進(jìn)是：所述待拔樁上制有貫通其頂面和底面的樁體灌漿孔；所述樁體灌漿孔用于在拔樁過(guò)程中回灌第二漿體。
由于待拔樁上制有貫通其頂面和底面的樁體灌漿孔，可以在拔起待拔樁的過(guò)程中，通過(guò)樁體灌漿孔回灌第二漿體，可以確保樁的結(jié)構(gòu)安全，保護(hù)周邊建筑物地下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，防止塌方，同時(shí)，可以使大氣壓內(nèi)外平衡，降低提升力，提高成功率。特別重要的是，在只需要將待拔樁部分拔出的施工要求時(shí)，由于在拔起待拔樁的過(guò)程中，通過(guò)樁體灌漿孔回灌第二漿體，使得第二漿體滲入待拔樁底部的樁周土體，并將土體與待拔樁連為整體，這樣，未完全拔出的余下待拔樁還可以進(jìn)行利用。
上述技術(shù)方案之二的改進(jìn)是：所述待拔樁的頂部制有向其底部延伸的靜態(tài)爆破孔；所述靜態(tài)爆破孔中倒入有破碎劑并封堵有快硬性水泥塊。
通過(guò)在待拔樁的頂部制有向其底部延伸的靜態(tài)爆破孔，這樣在通過(guò)穿心千斤頂提升錨索材料的另一端以拔起待拔樁后，先在靜態(tài)爆破孔中倒入破碎劑并用快硬性水泥堵住靜態(tài)爆破孔的孔口12-18小時(shí)，然后通過(guò)破碎設(shè)備進(jìn)行樁體破碎，結(jié)合混凝切割以及氣割鋼筋等辦法，可以快速分解混凝土，實(shí)現(xiàn)待拔樁的上部拆除，將拔樁工程順利轉(zhuǎn)向下一工序、下一根樁。
附圖說(shuō)明
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：
圖1是本發(fā)明實(shí)施例的護(hù)壁及反力用沉井平臺(tái)拔樁方法以及護(hù)壁及反力用沉井平臺(tái)拔樁系統(tǒng)采用的拔樁裝置總體示意圖。
圖2是圖1采用的拔樁裝置的布置圖一。
圖3是圖1采用的拔樁裝置的布置圖二。
圖4是圖1待拔樁上鉆制的錨孔、樁體灌漿孔和靜態(tài)爆破孔的示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例
本實(shí)施例的護(hù)壁及反力用沉井平臺(tái)拔樁方法，如圖1和圖4所示，包括以下步驟：
1)在埋于地表以下一定深度的待拔樁1上方設(shè)置一沉井3，然后將沉井3下沉到待拔樁1附近的其它樁上(如圖2所示)或待拔樁周邊的土巖體上(如圖3所示)，使待拔樁1的頂部曝露在沉井3中，備設(shè)多根高強(qiáng)度錨索材料2以及穿心千斤頂5。
本實(shí)施例的待拔樁1是咬合樁、承臺(tái)樁和打入樁。本實(shí)施例的錨索材料2可以是金屬硬質(zhì)或軟質(zhì)材料制成。金屬硬質(zhì)制成，例如：粘結(jié)鋼絞束、預(yù)應(yīng)力鋼絞線、預(yù)應(yīng)力鋼絞束、高強(qiáng)鋼絲、高強(qiáng)鋼絲繩或高強(qiáng)鋼筋，等等；也可以是非金屬硬質(zhì)或軟質(zhì)材料制成，例如：纖維、塑料或尼龍，等等。沉井3是圓形沉井、矩形沉井、圓端形沉井、混凝土沉井、鋼筋混凝土沉井或鋼沉井，等等。
2)在待拔樁1的頂部鉆制向其底部延伸的錨孔1-1；本實(shí)施例的錨孔1-1是位于待拔樁1橫截面中心的一個(gè)錨孔或沿待拔樁1橫截面中心周圈均布的至少兩個(gè)錨孔。
本實(shí)施例的錨孔1-1鉆孔采用履帶式鉆機(jī)d150，單臺(tái)功率75kw；同時(shí)配15m3,1.3mpa空壓機(jī)，空壓機(jī)功率135kw。工作效率為60m/8hr。鉆完孔后，運(yùn)用清水清洗干漿，并抽干其中自由水，下錨索材料2之前，運(yùn)用塞子堵住孔口，防止異物進(jìn)入孔內(nèi)。若待拔樁1仍作為工程樁，為避免履帶式鉆機(jī)對(duì)樁的損傷，可以采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔。如果待拔樁1頂面在地表以下，可以通過(guò)勘察明確樁中心及直徑的樁，錨孔1-1通過(guò)套管法鉆制。
3)將錨索材料2的一端下放至錨孔1-1內(nèi)，其另一端露出待拔樁1頂部；
4)向錨孔1-1灌注第一漿體，待第一漿體固化并達(dá)到設(shè)定強(qiáng)度后，將高強(qiáng)度錨索材料2固定于待拔樁1內(nèi)形成錨桿；
本實(shí)施例的錨孔1-1的深度和錨桿的長(zhǎng)度小于待拔樁1的長(zhǎng)度并大于所述錨桿的最小錨固長(zhǎng)度，錨桿的最小錨固長(zhǎng)度l按下式計(jì)算：
式中，a為安全系數(shù)；σ為錨索材料強(qiáng)度；a為錨索材料截面面積；d為錨孔直徑；τ為錨桿與孔壁抗剪強(qiáng)度。
5)在沉井3上設(shè)置用于穿心千斤頂5安裝的千斤頂平臺(tái)4，通過(guò)穿心千斤頂5張拉錨索材料2的另一端以拔起待拔樁1。
本實(shí)施例在步驟2)中，在待拔樁1上鉆制貫通其頂面和底面的樁體灌漿孔1-2。
在起拔之前，可以灌注大量的水體，對(duì)拔樁1的樁底進(jìn)行軟化、平衡內(nèi)外大氣壓等，這樣在步驟5)中，在拔起待拔樁1的過(guò)程中，通過(guò)樁體灌漿孔1-2回灌第二漿體，使得第二漿體滲入待拔樁1底部的樁周土巖體，并將土巖體與待拔樁1連為整體。
為了快速分解混凝土，實(shí)現(xiàn)待拔樁1的上部拆除，將拔樁工程順利轉(zhuǎn)向下一工序、下一根樁：
本實(shí)施例在步驟2)中，在待拔樁1的頂部鉆制向其底部延伸的靜態(tài)爆破孔1-3；
本實(shí)施例在步驟5)中，在通過(guò)穿心千斤頂5提升錨索材料2的另一端以拔起待拔樁1后，先在靜態(tài)爆破孔1-3中倒入破碎劑并用快硬性水泥堵住靜態(tài)爆破孔1-3的孔口12-18小時(shí)，然后通過(guò)破碎設(shè)備進(jìn)行對(duì)待拔樁1破碎。
靜態(tài)爆破孔1-3是在需破除部位提前鉆制出，呈“十”字型分布。破碎劑采用sca-2型(無(wú)聲破碎劑)，適用于10-25℃環(huán)境，按每袋5公斤破碎劑與1.5升水調(diào)配，攪拌后，保證破碎劑完全溶解到水中成了漿體。漿體必須在攪拌后10-15分鐘內(nèi)倒入靜態(tài)爆破孔1-3內(nèi)，裝填到離孔口15mm處，將漿體倒入孔中并在孔中攪動(dòng)，以確保鉆孔中沒有氣孔；填完后用快硬性水泥堵住孔口；12-18小時(shí)后可以達(dá)到效果。
為了確保灌漿密實(shí)，本實(shí)施例的錨索材料2上設(shè)有出口分別位于錨孔1-1底部、中部和上部處的三根灌漿管；采用壓力灌漿向錨孔1-1內(nèi)灌注漿體，漿體是由po52.5水泥、水泥漿孔道壓漿劑和水混合而成的漿體，漿體的水膠比為0.35～0.45；采用砂漿攪拌機(jī)和注漿泵進(jìn)行壓力灌漿。壓漿前可以進(jìn)行砂漿塊制作試驗(yàn)，確保試塊3d強(qiáng)度達(dá)到25mpa，10d強(qiáng)度達(dá)到30mpa。
采用砂漿攪拌機(jī)和注漿泵進(jìn)行壓力灌漿(灌注漿體)。灌漿由底部向上灌漿，當(dāng)灌至上一個(gè)個(gè)灌漿管時(shí)，開啟上一灌漿管，直至灌至設(shè)計(jì)位置。每次灌漿制作3組水泥漿試塊，采用砂漿塊，待3d、7d壓制試塊，待強(qiáng)度達(dá)到后可以進(jìn)行提升。
由于樁周受擋墻、渠壁等連接影響，可以采用履帶式鉆機(jī)d150，將該連接通過(guò)鉆孔消除。消除該連接時(shí)，鉆孔范圍適當(dāng)加大、加深，防止強(qiáng)連接以下范圍存在較大的擴(kuò)孔與塌孔。強(qiáng)連接消除選擇與錨孔1-1同期進(jìn)行。
樁周與土層間的摩阻部分消除，是通過(guò)在樁周鉆制一定數(shù)量的孔、適當(dāng)沖水實(shí)現(xiàn)消除樁周磨阻?？變?nèi)下直徑50pvc花管。
拔樁分為以下幾個(gè)階段，將預(yù)估提升力分為10級(jí)，每級(jí)觀察10鐘，每分鐘測(cè)一次數(shù)據(jù)，分析樁頂位移隨時(shí)間變化與隨荷載變化關(guān)系。同時(shí)監(jiān)測(cè)地表沉降位移、結(jié)構(gòu)應(yīng)力與變形。假設(shè)：預(yù)估提升力為8000kn，具體荷載分級(jí)為800kn、1600kn，2400kn，直至啟動(dòng)荷載。
如圖1和圖4所示，本實(shí)施例的護(hù)壁及反力用沉井平臺(tái)拔樁系統(tǒng)，用于上述的護(hù)壁及反力用沉井平臺(tái)拔樁方法中，該護(hù)壁及反力用沉井平臺(tái)拔樁系統(tǒng)設(shè)置于埋于地表以下一定深度的待拔樁1附近,包括沉井3、多根高強(qiáng)度錨索材料2和穿心千斤頂5。沉井3上設(shè)置用于穿心千斤頂5安裝的千斤頂平臺(tái)4。
沉井3設(shè)于待拔樁1附近的其它樁上(如圖2所示)或待拔樁周邊的土巖體上(如圖3所示)，待拔樁1的頂部曝露在沉井3中。
本實(shí)施例護(hù)壁及反力用沉井平臺(tái)拔樁系統(tǒng)中的待拔樁1也是咬合樁、承臺(tái)樁和打入樁。本實(shí)施例的錨索材料2可以是金屬硬質(zhì)或軟質(zhì)材料制成。金屬硬質(zhì)制成，例如：粘結(jié)鋼絞束、預(yù)應(yīng)力鋼絞線、預(yù)應(yīng)力鋼絞束、高強(qiáng)鋼絲、高強(qiáng)鋼絲繩或高強(qiáng)鋼筋，等等；也可以是非金屬硬質(zhì)或軟質(zhì)材料制成，例如：纖維、塑料或尼龍，等等。沉井3是圓形沉井、矩形沉井、圓端形沉井、混凝土沉井、鋼筋混凝土沉井或鋼沉井，等等。
待拔樁1的頂部制有向其底部延伸的錨孔1-1。錨孔1-1是位于待拔樁1橫截面中心的一個(gè)錨孔或沿待拔樁1橫截面中心周圈均布的至少兩個(gè)錨孔。
本實(shí)施例的錨索材料2的一端下放至錨孔1-1內(nèi)，錨索材料2的另一端露出待拔樁1頂部；錨孔1-1內(nèi)灌注有固化后用于將錨索材料2固定于待拔樁1內(nèi)以形成錨桿的第一漿體，穿心千斤頂用于張拉錨索材料2的另一端以拔起待拔樁1。
本實(shí)施例護(hù)壁及反力用沉井平臺(tái)拔樁系統(tǒng)中的錨孔1-1的深度和錨桿的長(zhǎng)度也是小于待拔樁1的長(zhǎng)度并大于錨桿的最小錨固長(zhǎng)度，錨桿的最小錨固長(zhǎng)度l按下式計(jì)算：
式中，a為安全系數(shù)；σ為錨索材料強(qiáng)度；a為錨索材料截面面積；d為錨孔直徑；τ為錨桿與孔壁抗剪強(qiáng)度。
本實(shí)施例的待拔樁1上制有貫通其頂面和底面的樁體灌漿孔1-2；樁體灌漿孔1-2用于在拔樁過(guò)程中回灌第二漿體。
本實(shí)施例的待拔樁1的頂部制有向其底部延伸的靜態(tài)爆破孔1-3；靜態(tài)爆破孔1-3中倒入有破碎劑并封堵有快硬性水泥塊。
本實(shí)施例護(hù)壁及反力用沉井平臺(tái)拔樁系統(tǒng)中的錨索材料2上也設(shè)有出口分別位于錨孔1-1底部、中部和上部處的三根灌漿管。
本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例。凡采用等同替換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。