钻孔灌注桩桩头整体破除施工方法论述

李小广

中铁十四局海外分公司，山东济南 250013

0 引言

针对厄瓜多尔萨莫拉大桥桩基多，直径大，超灌多，工期紧，当地环境保护法、劳动法严格的特点，我单位通过在萨莫拉大桥钻孔桩的施工中研究、试验并掌握了钻孔桩桩头整体破除法施工技术，成功解决了桩头快速破除等问题。此方法具有工艺简易、可控制性强、速度快、对桩体及桩体钢筋无损伤、节约成本、无污染、噪音小等特点，取得了较好的效果和经济效益，具有很广阔的推广前景，为我公司立足南美建筑市场奠定了稳固基础。

1 工程概况

本桥位于厄瓜多尔东南部萨莫拉-钦奇佩省，为改造和拓宽Mirador（米拉多）矿区至Chuchumbletza镇的公路，跨越Zamora河而修建本桥。本桥设计桥长243.5m，主梁采用（45.5+140+45.5）m三跨预应力混凝土连续箱梁，主跨采用悬灌法施工。

桥梁基础设计为钻孔灌注桩基础，全桥共设计有钻孔桩45根，单桩最大孔深52.0m，最小孔深39.0m，桩径统一为1.5m，该国家环境保护法、劳动法非常严格，我们施工周围全是茂密的森林，动植物很多，而且周围土著居民很多，所以夜间施工不能扰民，不能惊扰周围森林里的动物，噪声要求小于45分贝。更有甚者当地民工全部要求戴防尘面具，戴耳塞，配备统一的防护服装。为了站稳南美市场，我公司给业主承诺10个月完成工作，所以怎么样能快速、无污染的完成桩基工程，我公司投入了大量的人力和物力。

2 桩头整体破除法施工技术原理和工艺流程

2.1 技术原理

钻孔桩桩头整体破除法主要是在钻孔桩钻孔结束后安装钢筋笼前，将事先加工好的复合脱松套或PE管直接套入钢筋笼外露承台的主筋和声测管外端表面，并将其位置固定保证不发生串动，复合脱松套或PE管使桩头混凝土和主筋不发生握裹；在基坑开挖完成后，在桩顶高程以上10cm处采用气动凿岩机垂直桩身方向钻孔，钻孔深度只需要达到桩径的1/5即可，将分离契子插入钻孔中，并采用外力进行敲击，直至桩头与桩身完全分离，然后利用起吊设备吊出上部桩头。

2.2 施工工艺流程（如图1）

3 桩头整体破除法与传统破除法的比较

3.1 钻孔桩桩头破除主要目的

1）砼在振捣过程中，水泥浆向上返所以桩头强度难以保证;

2）打出桩中的主筋作为承台的配筋；

3）再有就是砼浇筑过程中桩头部分难免落入泥土等杂质。所以规范规定砼桩施工时桩头标高高出设计标高0.5-1.0m，把此部分桩头砼剔除以保证桩身强度。

4）防止由土的侧向力而形成的混凝土颈缩现象对桩身直径大小的影响。

3.2 传统的人工凿除桩头砼的方法

在承台开挖完成后，人工用风镐先凿出钢筋笼的主筋和声测管，然后进行桩头分离，再采用大型机械将桩头吊起，这种方法有诸多不足之处：

1）声测管不易查找，相当费时，效率较低；

2）在凿出钢筋笼的主筋和声测管时比较慢，如果施工人员不小心，经常会对钢筋造成损坏，引起钢筋弯曲变形，从而降低抗拉强度，这样桩基和承台间的连接会减弱，在遇到地震时就存在薄弱点，该项目所处地震烈度为Ⅷ度，所以人工破除桩头很不利；

3）在进行切割前混凝土必须达到做够强度，确保在气动切割机破除时不会损坏桩体，那么就至少要等10天才能开始此项施工，这样我们工期是不允许的；

4）采用手动方法会对施工人员的健康带来问题，手提气动设备巨大的颤抖会损坏操作人员的手腕和胳膊，而产生的噪音和尘土也形成很差的工作环境，当地劳动法和环境保护法是不允许的；而且破除后的桩头高低不平，对桩基有一定的破坏。

3.3 桩头整体破除法

桩头整体破除法主要是在钻孔结束后安装钢筋笼前，将事先加工好的复合脱松套或PE管直接套入钢筋笼外露承台的主筋和声测管外端表面，将钢筋笼伸入承台的主筋和声测管全部包裹、密封。复合脱松套或PE管主要作用是使桩头混凝土和主筋不发生握裹。

复合脱松套或PE管主要设置在桩头部分，为了保证桩头的分离，复合脱松套底端设在切割线下75mm的位置处，下部采用胶带固定，胶带深入桩体5cm～10cm，上端同此做法。为了保证复合脱松套或PE管的整体位置准确，在桩头内用22#铅丝将缠绕在钢筋上的胶带绑扎固定，保证其不发生串动，将其位置固定。

复合脱松套选取硬塑料材质，保证在灌注中不被混凝土挤扁失效。管径宜选取比主筋直径大2mm～5mm，确保钢筋与复合脱模套分离。PE管直接采用市场上销售的直径合适的PE管即可。

破桩头采用复合破桩头法施工，在开挖承台前，预先放出开挖边线，并标识桩头所处位置，避免开挖过程中桩头被损坏。承台开挖完成后，在桩顶高程以上10cm处采用气动凿岩机垂直桩身方向钻孔，钻孔深度只需要达到桩径的1/5即可，然后将分离契子插入钻孔中，并采用外力进行敲击，直至钻孔处桩头与桩身面产生分离，然后再起吊出上部桩头。

该工艺的优点：桩头混凝土和主筋不发生握裹，在基坑开挖后，凿除桩头时，不进行钢筋和混凝土的剥离作业，从而大大加快桩头凿除速度，降低施工成本。

1）方便快捷性：操作方便，配套设备少，施工人员容易接受，并很快可以熟练地操作；

2）经济性：减少了设备、人员的投入，极大地提高了桩头破除的效率，降低了施工成本；

3）质量性：桩头钢筋才有PE管保护，破除桩头时，可以很容易使桩头砼与桩头钢筋分离，使桩基钢筋不受损伤，确保了桩基钢筋质量。同时，桩头可以在早期切除而没有损坏桩的风险，这样可以缩短工序时间；

4）环保安全性：施工过程中，没有灰尘和噪音，对周围的环境无污染，对工人的健康和安全有效的保护。同时在桩头起吊过程中，所有施工人员远离操作现场，消除了吊出坠物对施工人员造成伤害的安全隐患，安全可靠；

5）破除后桩基顶面平顺、美观，确保桩体质量。

4 桩头整体破除法施工步骤和注意事项

4.1 施工步骤

1）钻孔和钢筋绑扎完成后，在桩头钢筋安装PE保护管，然后就位桩基钢筋；

2）等桩基强度达到70%后，开挖承台基坑，在承台开挖过程中，对外桩头的主筋不能损伤或弯曲，否则对整体破除桩头不利，必须保护好；

3）采用小型钻孔设备（风镐等），在设计桩顶高程沿桩基周长均匀钻取6个楔子孔，插入楔子；

4）击打楔子，使桩头与桩基分离，同时，采用反铲将分离的桩头进行晃动，确保桩头与钢筋和桩基砼完全分离；

5）采用反铲或者装载机或者其他吊装设备将完全分离的桩头吊起，放置在基坑周边设定好的桩头存放场地；

6）清理吊出的桩头至指定的弃放场地；

7）循环上述操作，进行下个循环。

4.2 施工注意事项

4.2.1 桩头钢筋密封

在进行复合脱松套或PE管安装时，必须将外露承台的钢筋和声测管全部密封，且完全固定，保证其不发生串动。

4.2.2 桩头分裂

1）总是保持绝对的水平的钻孔，分裂的作用力会沿着钻孔的角度延伸；

2）钻孔桩的顶部应该处于桩顶高程以上10cm处的分裂位置，而不是其底部或者中心。

如果是底部处于分裂位置，很有可能还有50mm的桩头需要手提钻来处理；

3）钻孔深度只需达到桩直径的1/5即可；

4）分裂楔子必须以合适的角度插入，唯一运动的部分是中心楔子，其作用力使得外部的楔子互相反向的分开、上下分开。如果分裂楔子被旋转90°，它就会向两边分开，就会把桩体纵向从头到脚分开；

5）插入分裂楔子后在工作前倒退大约50mm，这样可以确保中心舌部有空间向前移动，从而使得外部楔子分开，而不会在钻孔末端碰到砼阻力。如果确实碰到砼，中心舌部会弯曲；

6）在进行破桩头钻孔时，要做到认真、仔细，避免钢筋或声测管被损坏。

4.2.3 桩头起吊

1）在吊起桩头前，必须确保桩头与桩身完全分离；

2）在吊起桩头时，要确保钢丝绳等起吊机具不脱掉，避免安全事故。

5 结论

钻孔桩桩头整体破除法在厄瓜多尔萨莫拉大桥建设中得到成功应用，通过实施该施工工法后，桩头破除工效相比以往有较大幅度提升，能够很好地促进施工进度，为大桥的后续施工工作赢得了时间。同时，减少了设备人员的投入，节约了施工成本；更重要的是保护了当地原生态环境，保证了工人的身体健康。

通过现场施工实践后，得到了业主及当地政府部门的高度赞赏，监理单位的结构工程师还准备把此工程作为经典工程在全国范围内推广。通过此项技术的成功运用，为我公司站稳南美市场奠定了稳固的基石。同时，也希望通过此篇文章，能和建筑界的同仁共同分享该项技术。

[1]《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）.

[2]《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）.

[3]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）.

[4]《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）.

[5]《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01-2008）.

[6]《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）.

[7]《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）.

[8]《美国公路桥梁设计规范》（AASHTO，2007）.