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多功能超深障碍桩高效清除成套装备与技术研发及应用 X 关注成功！ 加关注后您将方便地在 我的关注中得到本文献的被引频次变化的通知！ 新浪微博 腾讯微博 人人网 开心网 豆瓣网 网易微博 一、立项背景 近年来, 随着城市建设的快速发展, 市政桥梁、轨道交通、越江隧道和旧城改造等建设工程存在大量地下障碍桩清理的问题。2006年以来我国年均拔桩超过2.5万根, 且以50%以上速度递增, 需求十分庞大。浅部障碍桩可通过常规开挖、凿除等完全清除, 但深层障碍桩则面临彻底清除、能耗效率、环境保护等因素, 对施工设备和工艺提出了巨大的挑战, 传统的拔桩清障工艺例如水冲法、全回转CD机法日渐暴露出清障深度有限、环境影响大、施工周期长等局限性。对于倾斜角度较小的障碍桩, 一般是采取大直径套筒进行拔除;而对于倾斜角度较大的障碍桩, 一般是采用化斜桩为“分段直桩”的方式进行拔除。这两种斜桩清除工艺都存在清障不彻底、地面影响范围大、施工效率低等问题。目前, 针对深度30m以上, 倾斜角度30的障碍桩微扰动清障技术业内尚属空白, 工程建设迫切需要一种效率较高、绿色低碳、能够应对各种复杂情况的新型拔桩清障施工设备及工艺。 二、项目简介 项目系统研究了超深障碍桩高效清除关键技术, 首次提出了“桩土分离、整桩拔除”的处置原则, 研制了成套的施工装备, 形成了系列高效、绿色的施工工艺和设计评估方法。主要创新点如下: 1、针对现有障碍桩清除设备清障彻底性差、环境影响大、适用深度小、能耗高、效率低的问题, 研制了桩底智能有哪些信誉好的足球投注网站装置、高压气雾快速喷射器、自适应切削钻进大直径钢套筒、履带吊动臂与外挂设备连接装置等系列装备, 采用电力驱动替代柴油的低碳化作业, 形成了一套具有自主知识产权的超深障碍桩高效清除设备, 突破了传统设备及工艺的局限, 为超60m深障碍桩拔除提供了设备保障。 图1 FCEC清障设备概念示意图 ??下载原图 2、针对深度30m以上障碍桩清除难题, 结合自主研制的施工新装备, 系统研发了双重套管组合下沉、内部高压气雾减阻、全程实时智能监控等技术, 形成了超深障碍桩整体拔除的成套施工工法体系, 克服了传统工艺清障深度有限、环境影响大、施工周期长的不足, 率先在建筑工程中实现了直径1200mm、深度65m钻孔灌注桩的整体拔除, 施工期间周边土体变形从厘米级降为毫米级, 相对传统工艺提高功效3倍以上。 图2 FCEC清障设备施工现场照片 ??下载原图 图3 钢套筒底部的高压气雾喷嘴 ??下载原图 图4 开设通孔的钢套筒 ??下载原图 3、针对大直径越江盾构隧道穿越大倾角斜桩群的工程难题, 研制了拔桩导杆调垂装置、球形万向轮组合装置等系列设备, 扩充了施工装备的功能与适用范围, 形成了复杂地质敏感环境下深层斜桩清障的施工新方法, 填补了行业空白, 实现了最大倾角30度、38m桩长的桩基的完整拔除。 图5 钢套管受扭压时的应力云图 ??下载原图 图6 吊动臂与外挂设备连接装置 ??下载原图 4、建立了基于CEL (耦合的欧拉-拉格朗日有限元) 的拔桩施工分析模型, 结合工程应用和现场试验, 揭示了新型清障设备和工艺施工过程的环境影响机理, 提出了周边土体受力变形的简化预测方法, 形成了一种既有桩基综合处理利用的评估与设计体系。 本项目研究成果申请专利15项 (发明专利9项) , 授权8项 (发明专利2项) , 发表论文7篇, 形成工法1项、编制企业标准1部。经科技查新表明:研究成果总体达到国际先进水平。 三、应用情况 本项目成果相应技术已成功应用于上海、天津、武汉、宁波、杭州、福州等地的数十项重大工程, 包括上海市外滩通道改建工程 (桩深65m、直径1200mm障碍桩的整桩拔除) 、上海市龙耀路越江隧道拔桩工程 (倾角30度、桩长38m障碍桩的整桩拔除) 。十年来新增产值78578万元 (近3年应用本技术成果共计新增产值32384万元, 新增利润6547万元, 新增税收1098万元) 。 四、社会效益 本项目新技术的采用解决了传统拔桩工艺适用范围狭窄、高能耗、低能效以及泥浆污染的缺点, 环境保护良好, 最大限度地节约了社会资源, 实现了节能减排的绿色施工目标, 促进了城市建设的可持续发展。基于本项目的研究成果, 申请多项专利、发表多篇学术论文, 研究成果的推广应用有效地提升了地区工程建设的设计和施工水平, 彻底解放了既有地下障碍物对城市建设的束缚, 丰富了行业技术, 推动了行业的发展。