CFG桩免桩间土开挖截桩施工技术探讨

许国良 （中铁十六局集团有限公司新机场高速公路施工总承包部，北京 102600）

CFG桩需要使用到石屑、粉煤灰以及适量的水泥，将上述三者作为原材料，在碎石桩的基础上进行施工，由此形成具有高度粘结性的桩结构。

1 CFG桩工程简介

出于控制构造物两侧路基沉降现象的目的，同时也为了营造更为安全、舒适的高速公路行车环境，需要在桥涵两端的路基上施工出一个过渡段。具体来说，应对桥台后方30.4m处进行处理，在该区域设置CFG桩，在其作用下减少地基压缩变形幅度，避免桥台与路基衔接处出现沉降现象。在本文所探讨的北京市新机场北线高速公路工程中，所有过渡段区域均设置有CFG桩，将其直径设置为40cm，彼此间距以140cm为宜。

2 CFG桩免桩间土开挖截桩施工工艺

①在进行桩基灌注施工时，应将中间土体清理干净并使其达到设计桩帽顶标高位置，而后展开桩帽基坑的开挖施工，并在其中设置截桩，基于土模浇筑的方式形成具有足够强度的桩体[1]。

②采用该方法后，无需进行桩间土的开挖与回填施工，既加快了工程效率又缩减了成本；对桩帽混凝土强度进行检测，当其达到预期设置指标后便可随即展开褥垫层施工。

3 CFG桩桩帽开挖与桩头截除创新技术

3.1 创新技术的提出

①就当前的行业水平而言，桩帽基坑开挖有两种可行的方式，具体有：a.人工开挖，此方式所带来的效率低下，不仅耗费成本还降低了基坑开挖质量；b.机械开挖，尽管此方式具有可行性，但对于CFG桩桩帽基坑偏小的情况而言则不具有适用性。

②在结束桩帽基坑开挖施工后，由于基坑空间相对较小，因此不利于切割机进行作业，若采用风镐的方式则无法确保桩头的质量。对此，工程人员经过了大量的试验与商讨，最后研发出了桩帽基坑旋挖钻和免桩间土桩头切割装置。

3.2 桩帽基坑开挖旋挖钻设计

①从旋挖钻的组成上考虑，其由两大系统组成，即旋挖与驱动两大部分。具体来说，驱动部分引入了型号为ZX160的驱动电机，并将其稳固置于钢护桶之中，同时在护桶上安装一个法兰盘。关于旋挖系统，其由圆柱桶、螺旋叶片以及连接器三大部分组成，在制作时应格外注重圆柱桶的规格。其原材料以16mm厚的钢板为宜，所形成的内外径分别为500mm以及532mm，要求叶片宽度达到247mm，并基于焊接的方式将其固定在圆柱桶外侧区域。需要使用到一块2cm厚的钢板，由此完成对圆柱桶顶的封顶处理，同时应在此区域预留一个销口。由于旋挖系统已经预留了一个销口，因此可以在旋转销轴的作用下将其与驱动部分进行连接，加之法兰盘的作用可以将驱动系统安装在挖掘机设备上，进一步实现电动机与挖掘机之间的连接，形成高效的供油机制。

②当完成CFG桩灌注施工后，需要给予混凝土一定的凝固时间，在此基础上方可展开桩帽制作，具体方式有：将残留在桩间的弃土清理干净，将桩帽与桩头置于同一轴线上并进行下钻作业，直至桩帽达到桩底设计标高位置。随后提升桩帽旋挖机，此时启动挖掘机将渣土运输到路基外侧区域，最后在运输车辆的辅助下到达弃渣场。完成上述施工后，应对各个桩基进行检测，确保其标高与外观达到工程所提出的标准，最后将桩头截除。

3.3 免桩间土桩头切割装置设计与应用

3.3.1 免桩间土桩头切割装置设计

①支撑架是较为重要的结构，其主要由各类转盘以及立杆组成。对于上转盘而言，其外径以20mm为宜，所使用的钢管厚度应达到2mm；对于立杆而言，厚度与外径均与上转盘部分相同，但需要使用到3根长98cm的原材料，基于正三角形的方式将其焊接至上转盘的下侧区域；对于下转盘，其需要使用到不锈钢板原材料，要求厚度为3mm，同时宽度应达到30mm。

②切割系统的组成较为复杂，具体有：转杆部分，长度以70cm为宜，所使用的钢管外径为20mm且厚度需达到2mm。在施工过程中，应将转杆套在立杆的外侧区域，而后基于焊接的方式对立杆与下转盘进行固定。本工程中所采用的切割机型号为东城Z1E-FF-180，首先需要将其安装到挡板上，要求挡板为厚3mm的不锈钢板，同时长宽分别为20cm以及10cm。利用螺栓对切割机进行固定处理，使其稳固于挡板上，并将切割机的齿轮对位到预留缺口处，最后将所得到的整体结构焊接在转杆上[2]。

③底座的组成部分：固定圈，其需要使用到内径为44cm的圆环结构，同时还需要外径20mm厚2mm的钢管，经弯曲处理的方式将其制作成44cm的圆环；脚板，需要使用到4个边长为10cm的方形不锈钢板材料，要求其厚度以3cm为宜，并采用4等分的方式进行焊接固定处理，确保每个脚板均有脚钉结构；转轮，需要使用到规格为φ30mm的滚轮，对其进行4等分固定，同时应利用切割机制作出缺口，以便转轮的安装。下图为桩头切割装置。

桩头切割装置

3.3.2 桩头切割装置施工工艺

将底座安装到指定的桩帽基坑当中，随后套入CFG桩，应当注意的是，在进行底座安装时应确保脚钉朝下，同时基于人工的方式对底座进行固定处理，使其楔入地基之中。在底座上安装切割固定架，在进行人工操作时应左手紧握转盘，同时右手握紧转把，保持此状态后应启动电锯按钮，由此展开切割作业。结束上述环节后，应将基坑清理干净，进行桩帽定位模板以及钢筋网片两大结构的安装作业，随即浇筑混凝土施工，并使用土工布进行洒水养护。

3.4 施工控制

施工过程中桩间土清理尤为重要，具体内容有：注重清理条件，只有桩身达到强度标准后方可进行清理，出于提升施工效率的目的应使用到机械与人工辅助开挖的方式进行，如果桩身偏高，此时容易受到机械设备的影响，因此机械设备启动时间尤为重要。在施工中应做好截桩标高放样工作，使用粉笔进行画线，在最大限度上缩减桩标高偏差，安排人员做好数据记录工作。

要想确保截桩头质量，就必须控制好机械开挖时间，而开挖又可细分为两部分：硬截桩施工，此环节要求桩身具有足够的强度，通常浇筑完成后需经过3d；软截桩施工，要求其具备行车强度要求，同时桩身具有足够的承载水平，但对于混凝土粘结力较为薄弱的部分而言所耗费的时间相对更长。

控制好开挖时间，当结束打桩施工且经过12h后便可满足混凝土终凝时间要求，此时其强度可以达到12MPa。当白天进行CFG桩施工时，经12h后需要在夜间对上层浮土做以全面清理，对于标高上部500cm的区域而言应以人工清理的方式为宜，在施工中不允许使用钩机展开直接清底作业。

4 经济效益分析

本文所探讨的设备可以避免桩间土挖除施工环节，即能够直接对桩帽基坑进行切割处理，具有高度的效益性。对比之下可知，工程共节省成本141万元。

5 结束语

综上所述，基于对实际工程项目的分析，本文论述了CFG桩桩头切割装置的基本组成，在此基础上围绕桩帽基坑开挖装置展开分析，由此优化了桩帽施工工艺，提升了工程效益，具有良好的可行性。