桥梁钻孔灌注桩桩头分离整体吊装工法

1.前言

近年来，随着我国高速铁路的迅猛发展，桥梁工程所占施工项目的比重越来越大。由于灌注桩施工技术成熟，地层适应性强，被广泛地应用于桥梁基础工程。在大多数工程施工中，钻孔灌注桩一般都会进行截桩：一是因为在桩基础浇灌混凝土过程中桩顶部分存在大量的浮浆、泥砂，为保证桩身质量，钻孔灌注桩施工中往往都会加灌一米左右的混凝土，待强度满足施工要求后再将设计标高以上部分进行截除；二是为保证桩基础和承台之间有可靠的连接，必须将现场灌注桩高出承台面的混凝土进行截除。三是为防止由土的侧向力而形成的混凝土缩颈现象对桩身直径大小的影响。

中铁十九局集团矿业投资有限公司在新建铁路兰州至乌鲁木齐第二双线甘青段LXS-15标段施工中，大胆创新，运用“桩头分离整体吊装法”，摒弃了传统的人工破除或人工辅助小型机械破除桩头的施工方法，并结合类似工艺进行科学地改进，经过在工程施工中的成功的实践，取得了良好的效果，为今后桥梁钻孔灌注桩截桩积累了经验，在施工中具备推广应用价值，特编写此工法。

2.工法特点

2.1 施工效率高。

2.2 没用的桩头被截除后很容易从基坑被吊装走，减少劳动强度。

2.3 钢筋笼主筋不受损伤，桩头完整规则。

2.4 缩短了工序时间，加快了进度。

2.5 对工人的健康和安全无影响，且少了灰尘和噪音。

2.6 破除后桩基顶面就好像是蜂窝煤一样，平顺、美观。

3.适用范围

本工法适用于桥梁钻孔灌注桩桩头截除施工。

4.工艺原理

桩基施工时，即在成孔后下钢筋笼之前将事先加工好的PVC管直接套入钢筋笼外露承台的主筋和声测管中，其塑料管底部位置根据设计同原桩头凿除时的标高，并将其位置固定，保证不发生串动，PVC管两端头要密封，防止混凝土或水泥浆进入管内。PVC塑料管的作用是隔断桩头截除段混凝土对主筋和声测管的握裹。在基坑开挖完成后，在桩顶高程处用无齿锯在桩头处环向切除2cm深，然后往上凿开PVC管外侧以上10cm处一圈混凝土；并在桩头四周中间部位钻出四个洞，与桩纵轴垂直、四个洞等距开钻，钻孔深度只需要达到桩径的1/5即可；最后将4根钢筋（Ф25）插入钻孔中，由于混凝土的抗拉强度很低，所需要的拉断力很小，接着利用起吊设备吊出上部桩头即告完成。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程见图1。

5.2 施工操作要点

5.2.1 钢筋笼主筋弯头先不施作；所有的竖向主筋，必须与桩轴平行，不可有折线。

5.2.2 钻孔和钢筋绑扎完成后，在桩头钢筋安装PVC保护管，然后就位桩基钢筋。

5.2.3 PVC保护管径、管壁厚度及硬度要满足要求，其长度及插入部位要跟原凿除的桩头一致，两端要封堵严实，并在PVC保护管上刷油以便顺利吊起桩头。

5.2.4 下钢筋笼时的定位筋要适当调整，以不影响吊离。

5.2.5 待桩基混凝土强度满足施工要求后，开挖桩间土。在开挖过程中，必须保护好外桩头的主筋，不能损伤或弯曲，否则对整体破除桩头有影响。

5.2.6 根据桩基设计标高，划出区域红线。用无齿锯在桩头处环向切除2cm深，然后往上凿开塑料管外侧以上10cm处一圈混凝土，并在桩头四周中间部位钻出4个楔子孔，与桩纵轴垂直、4个楔子孔等距开钻，钻孔深度只需要达到桩径的1/5即可。

5.2.7 将4根楔子（Ф25钢筋）插入钻孔中，击打楔子，使桩头与钢筋和桩基混凝土完全分离。

5.2.8 采用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。吊起分离后的桩基顶面。

5.2.9 人工修整、清洗桩头，保证不破坏保护层，并将吊出的桩头至指定的弃放场地。

5.2.10 循环上述操作，进行下个循环。

7.质量要求及控制措施

7.1桩基检测质量要求

7.1.1 需低应变检测的桩（有效桩长≤40m），必须用砂轮或其它工具磨出四个光面（直径≥10cm），光面的位置为实心桩的应选择在桩中心（激振点的位置）布设一个，距桩中心2/3半径处均匀布设三个（传感器的位置），激振点与测量传感器安装的位置宜在同一水平面上，且与桩中心连线形成的夹角宜为120°，传感器根据所选测试点位置安装，注意选择好粘贴方式，在桩头干燥、无水的情况下一般用石蜡、黄油、橡皮泥等，但必须避开对主筋的影响，在检桩前不得进行接桩处理。

7.1. 2 对于需声测检测的桩基（有效桩长＞40m），施工桩基混凝土前声测管内必须灌满水，顶部用钢板焊接封口，被检桩基的混凝土龄期大于14天，桩头凿除后，声测管要等高平齐，高出桩顶面不少于30cm。注意声测管端口要圆顺平滑，不得采用折断的方式把端口弄弯或弄扁。准备检测的前一天，用自制的测锤（测锤制作：测锤采用三根直径为16mm的圆钢等边三角形布置焊接而成，长度不≥50cm）逐根进行检查，确保声测管畅通。如出现不通的情况，可采用长钢筋进行疏通，如是泥浆沉淀则采用循环水进行清孔。

7.2 桥梁钻孔灌注桩桩头截除应满足以下质量要求。

7.2.1 灌注桩凿除后桩头高程：不高于设计高程；7.2.2 凿除后混凝土应新鲜、坚实、无泥土等杂物；7.2.3 钢筋应恢复原位，保证钢筋顺直，多余吊筋及时割除。

7.2.4 截除后的桩头允许偏差：±5mm

7.2.5 有声测管的桩头：注意对声测管的保护，防止声测管堵筛失效。

7.2.6 桩顶要求平整，清洁，干燥，为桩基检测及墩柱钢筋安装支模创造方便条件

7.3 质量控制措施

7.3.1为保证桩头截除的施工质量，成立技术质量部和测量室。由技术质量部提供技术方案、工艺技术交底、质量措施、试验检验和验收要求，并配备质检员跟班作业；测量室负责测量放线、模板位置标高测量及成品检测。

7.3.2 施工前要注意对设计图纸的工艺细化，对每道工序进行技术交底，特别是对桩基主筋线形、标高控制、桩基定位加强筋的绑扎方式、PVC保护管及检测管的安装等要进行详细的工艺交底和严格的质量检验。

8.桩头截除施工中注意事项

8.1必须保证桩顶伸入承台长度满足设计要求，桩头平整。避免出现桩头缺边少角、钢筋保护层被凿除的现象。

8.2在进行PVC保护管安装时，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。

8.3桩头分裂注意事项

8.3.1 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。

8.3.2 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。

8.3.3 钻孔深度只需达到桩直径的1/5即可。

8.3.4分裂楔子必须已合适的角度插入，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度，它就会向两边分开，就会把桩体纵向从头到脚分开。

8.3.5 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。

8.4桩头截除时严禁将桩头预留钢筋任意切割、弯折，严禁损伤主筋。如出现钢筋弯曲，必须进行调直。

8.5桩顶含泥及杂质混凝土必须凿除，截除好的桩要求桩顶平整，断面碎石出露均匀，并及时将碎渣清除出基坑。

8.6在截桩过程中必须保护好检测管，随时注意检测管的位置，严防检测管变形或者石渣掉入管内，管口应高出桩头10-20cm并密封。

8.7在吊起桩头前，必须确保桩头与桩身完全分离。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。

9.安全措施

在施工过程中坚持“安全第一”的原则，以安全促生产，以安全保生产，确保施工的顺利进行。

包括人员安全措施；施工用电安全措施；机械安全使用措施；起重作业安全措施；雨天施工安全措施；环保措施；大气环境保护及粉尘的防治措施

11.效益分析

11.1新旧两种方法：老方法是传统的人工手提气动式风镐凿除的施工方法；新方法为桩头钢筋套PVC管的施工方法。

11.2实施效果比较

11.2.1安全方面

本工法能有效减少手提气动设备巨大的颤抖而损坏操作人员的手腕及胳膊,减少噪音及尘土污染。

同时，在桩头起吊过程，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。

11.2.2质量方面

桩头钢筋才有PVC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,破除后桩基顶面平顺、美观。

11.2.3效益方面

11.2.3.1 该工艺的优点在于操作方便，配套设备少，施工人员容易接受，并很快可以熟练地操作。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。

11.2.3.2 采用此方法，设备从3台风镐减少为1台、人员从8人减少为3人的投入，施工工期从3天减少为1天，极大地提高了桩头破除的效率，降低了施工成本。

11.2.3.3 新方法由于桩头混凝土和主筋不发生握裹，在基坑开挖后，凿除桩头时，不需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。

11.2.3.4 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。设备从3台风镐减少为1台、人员从8人减少为3人的投入，施工工期从3天减少为1天，极大地提高了桩头破除的效率，降低了施工成本。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。