大型机场桩头缺陷处理技术探究

李红现，李占良，于新平，冯玉辉，梁金岐，周小虎

（中国建筑第八工程局有限公司西北公司，西安 710065）

钢筋混凝土钻孔灌注桩属于桩基工程施工的一种，其桩基施工验收属于隐蔽工程验收，从灌注桩成孔、灌注桩钢筋笼焊接、灌注桩钢筋笼吊放一直到灌注桩混凝土的浇筑及灌注桩成桩开挖等施工全过程质量控制难度大，灌注桩在施工过程中容易产生质量缺陷[1]，所以，如何更好地避免因施工等原因造成的灌注桩质量缺陷，以及如何能够更早地发现质量缺陷成为了广大工程技术人员关注的重点。桩头质量缺陷属于灌注桩质量缺陷的一种，相比于其他灌注桩质量缺陷处理技术来说，桩头质量缺陷处理属于可见质量缺陷，处理起来难度稍小[2]。但是桩头质量缺陷却对整个灌注桩施工质量影响较大，其直接关系到承台基础的施工，对整个基础工程施工来说是一个非常重要的影响因素，不可忽视。

1 工程概况

西安咸阳国际机场三期扩建工程T5 航站楼工程中央C 区灌注桩直径分别为1 000 mm 和700 mm，桩径为1 000 mm，灌注桩有效桩长57 m，混凝土强度等级为C45，共计2 505 根；桩径为700 mm 灌注桩有效桩长32 m，混凝土强度等级为C35，共计423 根。北指廊区（N1、N2、N3 和NL 区）灌注桩直径有600、700 和800 mm，桩长为32～48 m，具体设计参数见表1。

表1 灌注桩设计主要参数

2 施工工艺

灌注桩桩头达到28 d 龄期测定灌注桩自身混凝土强度达到要求后，开始进行灌注桩承台开挖，承台开挖时需注意按照1∶0.3～1∶0.5 放坡比例[3]，其中对于有结构底板区域的承台开挖底边线距承台结构外边线500 mm，无结构底板区域的承台开挖底边线距承台结构外边线800 mm；以便蒸压轻质混凝土（ALC）板墙及混凝土模、砖胎模板等施工安装，本工程现场采用人工配合机械开挖至承台设计标高，然后经测量人员测量复核，在现场要求标高位置采用环刀法破除桩基桩头，以西安咸阳国际机场航站楼中央C 区为例，其灌注桩开挖如图1 所示。桩头混凝土环刀破除：定位开挖边线→基坑开挖→桩边清理→测定标高、标记→环刀切割、打开缺口→剥出钢筋→加钻顶断→吊离断体→凿除、清洗残余桩头[3-4]。

图1 中央C 区灌注桩开挖

3 施工步骤

3.1 测量放线

测量人员根据图纸设计坐标标记出预开挖承台各边交点位置，并标记出承台内各个桩基桩中心位置，然后撒白灰标记出开挖轮廓线，根据对应承台底标高首先进行机械开挖，为防止施工机械扰动到桩身，采用人工挖除桩周范围内200 mm 的泥土，当开挖至距离承台底200 mm 标高处使用人工清底找平[4]。

3.2 环刀切割

①在已做好的桩身油漆标记处，用环刀法切割出两道环形线圈，切割深度不大于桩基中钢筋的保护层厚度50 mm，禁止伤害桩基中的各种钢筋。②再利用人工凿开上切割线缺口，凿除时不得触及钢筋[5]。③使用风镐配合、缓缓破除上部钢筋外部的混凝土保护层，切勿弄伤主筋。与此同时，将钢筋向外侧稍稍进行弯折，有利于施工的连续性。④加钻顶断上部混凝土，钻头稍向上。环刀法切割钻孔灌注桩桩头施工如图2 所示。

图2 环刀法破桩头施工

3.3 基坑清槽

①完成切断桩头后，使用中小型吊车将其吊出，人工清除桩头浮渣，用风机吹落碎石、渣屑并用水冲洗干净。②机械或人工将桩头钢筋按照设计图纸规定调整到位，基坑清槽的整个过程中注意保护声测管，可以使用木塞或泡沫塑料等方式对其临时塞堵，以防各种无关杂物落入发生堵塞[5-6]。③凿除桩头后，对桩基进行低应变检测及超声波检测，检测合格后，进行桩基验收。④桩基检测完成且达到规范要求合格后，将基坑内存在凹凸部位进行修整、填平、压实并清理干净。经监理验收合格后，方能进行下一道工序的施工。航站楼中央C 区与各指廊基坑清槽施工处理如图3（a）、3（b）所示。

图3 基坑清槽

4 桩头质量缺陷及处理办法

4.1 质量缺陷

基坑开挖、破桩头到设计桩顶标高位置时，要特别防范以下常见的桩头质量缺陷：①主筋锚固长度太短，未达到规范规定的搭接锚固长度；②桩身完整性不好，有夹层并且自身混凝土强度也不足，桩头破除后产生混凝土松动的现象；③桩的钢筋保护层不够，严重的可能会导致表面漏筋[6]；④基坑开挖过程中采用不恰当的处理措施造成桩头主筋过度弯折或钢筋折断；⑤各种异形桩头、虚桩头过长；⑥桩头有较为严重的破损，达不到质量要求。以上介绍的几种桩头缺陷一定要及时有效处理，否则不得与上部结构进行连接。

4.2 处理措施

（1）采取双面搭接焊的措施，来解决主筋锚固长度不足所导致的主筋断裂及钢筋笼下沉过程中自重大会造成主筋所露桩头过短的问题，通常操作方法是先将桩头清理干净，桩头缺筋部位的混凝土要进行凿除，主筋露出不少于15 d，凿除的地面要是平直面或者稍微向桩中心倾斜一些，但不得留成向桩外倾斜的角度，之后用双面搭接焊焊接即可。

（2）采取清除夹泥及松动部位并同时补浇混凝土的措施，来增强桩身的完整性，提高其承载能力，操作流程为凿桩→清理桩头→浇筑混凝土，先将夹泥或松动部分凿除至新混凝土面层，并将桩头浮渣清理干净，浇筑比原混凝土等级高一标号的混凝土。

（3）开挖方式不当造成桩头主筋弯曲打断可能造成桩基钢筋弯曲，对此可以采取钢筋调直，具体措施包括利用人工套钢管对轻微弯曲钢筋进行调直、利用钢筋调直机对严重弯曲钢筋进行调直。机械调直工艺流程：液压钢筋调直机调直，施工方法为采用液压钢筋调直机把弯曲钢筋调直，如个别钢筋弯曲严重无法校直，可进行切割并采用帮条焊进行钢筋接长处理，单面焊要求不小于10 d，双面焊要求不小于5 d。钢筋轻微弯曲、钢筋严重弯曲如图4（a）、4（b）所示。

图4 桩头钢筋弯曲

（4）异形桩头现象导致孔口坍塌进而造成桩头“蘑菇头”采取措施为逐步破除，即先破除异形部分，再进行桩头破除。施工方法：在施工时，由于原地基挤密桩处理后土体不稳定，易造成孔口坍塌而形成“蘑菇头”桩头；故先破除桩顶标高以上外围异形混凝土（图5①处），再采用合金钢锯切割机进行内部桩头破除（图5②处），施工过程中注意需保护桩头钢筋。

图5 异形桩头

（5）桩头破损，达不到要求，造成桩头破除后混凝土缺陷大于100 mm 需做修补处理，可以采取二次灌浆料修补桩头的方法，即先将桩头上部混凝土浮浆剔除直到露出石子为止，然后将桩头表面剔凿平整，清理干净，桩身钢筋按设计调直，混凝土桩头弹十字线即中心线，周围支设环形木模板或塑料圆形模具如图6（a）所示，模板内加入C50 高强灌浆料将桩头补平，最后用抹子搓平压光。桩头若轻微受损可以直接利用高强灌浆料填充抹平压光，经过修补措施处理后的灌注桩桩头如图6（b）所示。

图6 修补工具及效果

5 结束语

文章结合西安咸阳国际机场三期扩建工程T5 航站楼工程钻孔灌注桩施工应用，从工程概况、施工工艺、施工步骤、桩头质量缺陷及处理办法等方面进行介绍，现总结如下。

（1）灌注桩强度达到要求后，进行承台开挖，并按照1∶0.3～1∶0.5 放坡，其中对于有结构底板区域与无结构底板区域的各自承台开挖底边线进行外放一定距离，以便承台模板安装。

（2）测量人员根据图纸设计坐标标记出预开挖承台各边交点位置，并标记出承台内各个桩基桩中心位置，然后用水准仪测定桩顶标高，确定出设计要求的桩顶位置，做好标记，沿标高处桩基周长均匀布置。

（3）用环刀切割机、人工和风镐等破桩头时，注意不要弄伤主筋，同时将钢筋向外侧微弯，便于后续施工，加钻顶断上部混凝土时，钻头应该稍向上。

（4）施工过程中注意声测管的保护，凿出声测管后用木塞对其进行临时封塞，防止杂物坠入引起堵塞现象，桩基检测合格后，将基坑清理干净，局部凹凸不平部位，人工修整填平。

（5）常见的桩头质量缺陷有主筋锚固长度不满足设计要求、夹泥和混凝土强度不够，桩头破凿后混凝土松动、钢筋保护层不够，漏筋、开挖方式不当造成桩头主筋弯曲打断、异形桩头和桩头破损，达不到要求。