混凝土灌注桩桩头环切破除施工技术的应用

王海燕

(山西路桥第五工程有限公司，山西 太原 030000)

0 引 言

当前，随着我国工程建筑事业的飞速发展，钻孔灌注桩基在工程建筑领域的应用日益广泛，尤其在高速公路桥梁中的应用尤为突出，摩擦桩及桩径1.0～1.5 m的嵌岩桩越来越常见。在完成灌注桩混凝土灌注后，其最上部混凝土强度及质量往往较差，为确保桩身混凝土整体结构强度以及桩基与承台连接的有效性，必须将强度和质量欠佳的桩头部分凿除。这种凿除并非复杂性工序，但如若所采用的凿除方法不当，必将对整个灌注桩结构及桩顶平整度和密实度造成十分不利的影响。为降低凿除工作强度和凿除施工成本，简化凿除施工环节，加速施工进度，确保凿除后桩顶的平整性、密实性以及整个凿除施工过程顺利进行，必须选用合理适用的混凝土桩头破除方法。

1 工程概况

某高速公路第二合同段按照双向四车道高速公路标准建设，该合同段工期紧、桥梁桩基工程量大，为保证施工进度和桩基施工质量，在其桥梁桩基桩头破除过程中拟采用环切法破除技术。该合同段特大桥起讫桩号K145+317～K180+957，全长35.64 km，其基础全部采用设计桩径1.0 m、1.25 m和1.5 m的钻孔桩基础，最小及最大有效桩长分别为38 m和74 m，受力形式全部为摩擦桩。

该桥梁桩基工程施工在第二合同段全部施工任务中占比较大，且因桩基上部混凝土强度差，为确保桩基能与承台高质量连接，必须将混凝土强度较低的桩头部分凿除。结合类似工程施工经验，通常通过人工和空压机、风镐配合的方式进行桩头凿除，且施工期间必须完全剥出桩头混凝土结构内所握裹的钢筋材料，待外露钢筋微弯并外露长度达到0.6 m及以上后沿桩周均匀打入3～5根钢钎，打入深度控制在20 cm左右，再借助外力打断外露桩头，将打断后的桩头通过吊车吊出基坑。这种常规的桩头破除技术工程量大、施工进度难以保证，还会造成桩基内钢筋变形受损；且凿除后的桩头顶面高低不一，风动机的震动还会损伤桩基顶面混凝土结构。为达到保护钢筋及混凝土结构、加快桩头凿除施工进度、降低钢筋所受混凝土握裹力等目的，本工程桥梁混凝土灌注桩采用桩头钢筋套防震气泡膜及环切凿除的桩头破除技术。

2 施工原理

在桩头钢筋剥离前的灌桩环节就应进行桩头破除准备，即将防震气泡膜套装在桩头钢筋上，以消除混凝土结构对钢筋的握裹力。将桩间土开挖至基底设计标高，以使桩头露出，抄平对桩后在桩顶标高处进行弹线处理，在线以上15 cm范围内划出红色带状断桩区域。沿桩顶标高线通过无齿锯环切，环切深度控制在3.0 cm左右；同时在所划出的红色带状区域内沿桩身四周凿出缺口，凿深应到达钢筋，并采用风镐将缺口以上钢筋外的混凝土层快速剥离；从桩顶开始依次向下凿除失去保护层的钢筋，直至设计标高位置，剥出桩基主筋后使其向外微弯，并将5根钢钎按相等间距打入桩周，钢钎深度控制在20 cm左右。通过挖掘机向桩顶施加水平力，并推倒桩头，再由挖掘机提出所推倒的桩头，由人工通过錾子将剩余桩头彻底清除。

大量工程实践证明，与传统的桩头破碎凿除法相比，桩头环切破除施工技术施工速度快、工效高，环切线的设置能避免桩头凿除时预留部分破损，可最大限度确保桩头质量，所形成的桩头外观好，并能控制扬尘，减少噪声和振动，环境改善效果显著，其与传统桩头破碎凿除法的比较见表1。本工程混凝土灌注桩桩头环切破除施工使用防震气泡膜代替以往PVC管，能解决现有桩基主筋预埋PVC管一次浪费的问题，并能提高施工效率，实现降本增效。经市场调查经济成本对比：PVC管5元/m，人工费1元/m；防震气泡膜0.9元/m，人工费0.5元/m。

3 桩头环切破除施工

3.1 施工准备

在下放钢筋笼前在钢筋笼加工场进行防震气泡膜安装，并将防震气泡膜套装在钢筋笼伸入承台的钢筋及声测管外，防震气泡膜两端均通过胶带缠绕方式密封，以保证防震气泡膜能抵抗泥浆浮力所引发的位移。桩头钢筋和声测管均应保持垂直，以便于整体性进行桩头起吊。在桩头钢筋上套装防震气泡膜能免除传统桩头凿除方法下剥筋施工环节，并能有效防止剥筋施工损伤钢筋的可能。

在施工准备阶段还应结合水下混凝土灌注桩的工艺要求进行水下混凝土浇筑施工，并将桩顶控制在设计标高以上0.5～1.0 m。待桩顶设计标高标出后，在桩顶标高以上5 cm处确定灌注桩桩头切割线。

3.2 钢筋笼制作

为确保环切后剥离混凝土结构的过程中钢筋免损伤，保证剥离质量，必须在结束钢筋制作后在钢筋顶部按照设计桩长安装防震气泡膜。完成钢筋笼防震气泡膜安装的基础上，还应采用透明胶带将外露钢筋和防震气泡膜段包裹，确保此后所浇筑的混凝土不会对钢筋和防震气泡膜造成握裹，保证钢筋和混凝土结构在不采用风镐的情况下能快速高效分离。

3.3 开挖、测放、定线

桩基强度符合设计要求后由测量人员进行桩位测放，并打入木桩加强防护，沿基坑开挖位置撒布白石灰；将设计开挖深度事先告知挖掘机操作人员，并安排技术人员随挖随测，本工程开挖深度在桩顶标高以下30～50 cm。完成基坑开挖的基础上，还应平整场地，二次测放，并用红油漆在桩顶标高处标出环向切割线。

切割开始前由技术人员通过测定仪进行切割带保护层厚及钢筋实际位置等的测定，记录测量数据，加强交底，确保无误后开始切割施工。一般情况下，桩头应当位于钢护筒处，且此处桩径设计值应控制在20 cm，钢筋保护层厚也按20 cm控制，切割深度约3～5 cm。

3.4 桩头环切

由技术人员手持无齿锯沿定线进行环向切割，并严格根据钢筋保护层测定数据进行切割深度控制，为避免切伤钢筋和声测管，切割深度一般控制在3～5 cm，且不得超出钢筋保护层厚。与此同时，在桩体无效钢筋保护层剥离过程中为避免桩头顶面损伤，还应在每根桩桩头四周切割线之上2～3 cm处增设8～10个孔位，通过风镐按8～10 cm深度钻孔，钻进过程必须对称进行，并确保断裂面处于同一水平面。完成钻孔后将楔形钢钎插入孔内，并加钻将桩头顶断，再通过风镐持续敲打钢钎，环形断桩孔处的混凝土结构便会断裂。向各钢钎分配两个夹片，以便于顶断桩头后能轻易取出钢钎。

3.5 桩头处理

桩头起吊前必须保证桩头与桩身彻底分离，通过25 t吊车进行桩头起吊，全过程中必须严格操作流程并加强对钢筋的保护；吊装前全部施工人员必须撤离至安全范围，避免因桩头掉落而引发安全事故。对于因外露钢筋弯曲而无法顺利吊出的桩头，只能采取人工破除方式，

待拔除桩头后通过人工方式凿除桩头断裂面的凸出部位，并打磨残余桩头混凝土，保证桩顶面结构平整密实。

桩头处理好后应通过人工方式用钢筋扳手调直整个基坑桩头部分弯曲钢筋，结束后采用高压水枪彻底冲洗桩头浮渣及附着物，并及时排除积水。

4 结 论

综上所述，本桥梁工程所采取的混凝土灌注桩桩头环切破除施工技术采取在上道工序，即钢筋笼加工成型后，在桩头钢筋外套防震气泡膜的做法。如此操作能使混凝土对钢筋的握裹力大大降低，钢筋剥离进度明显加快，并能有效避免钢筋剥离施工对钢筋结构的损伤，所使用设备大大简化，减少了材料消耗，降低了项目施工成本，实现了项目降本增效的目的；且该施工技术对于各类灌注桩桩头的破除均较为适用。应用无齿锯环切桩身后再通过风镐在桩身四周凿开缺口，借助外力打断桩头，可使桩头破除效率明显提升，工作量大大减轻，且破除后的桩头能保证标高的一致性，桩顶顶面的平整性和密实性。