鉆孔灌注樁樁頭整體破除施工方法論述

李小廣

中鐵十四局海外分公司，山東濟南 250013

0 引言

針對厄瓜多爾薩莫拉大橋樁基多，直徑大，超灌多，工期緊，當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護法、勞動法嚴(yán)格的特點，我單位通過在薩莫拉大橋鉆孔樁的施工中研究、試驗并掌握了鉆孔樁樁頭整體破除法施工技術(shù)，成功解決了樁頭快速破除等問題。此方法具有工藝簡易、可控制性強、速度快、對樁體及樁體鋼筋無損傷、節(jié)約成本、無污染、噪音小等特點，取得了較好的效果和經(jīng)濟效益，具有很廣闊的推廣前景，為我公司立足南美建筑市場奠定了穩(wěn)固基礎(chǔ)。

1 工程概況

本橋位于厄瓜多爾東南部薩莫拉-欽奇佩省，為改造和拓寬Mirador（米拉多）礦區(qū)至Chuchumbletza鎮(zhèn)的公路，跨越Zamora河而修建本橋。本橋設(shè)計橋長243.5m，主梁采用（45.5+140+45.5）m三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，主跨采用懸灌法施工。

橋梁基礎(chǔ)設(shè)計為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，全橋共設(shè)計有鉆孔樁45根，單樁最大孔深52.0m，最小孔深39.0m，樁徑統(tǒng)一為1.5m，該國家環(huán)境保護法、勞動法非常嚴(yán)格，我們施工周圍全是茂密的森林，動植物很多，而且周圍土著居民很多，所以夜間施工不能擾民，不能驚擾周圍森林里的動物，噪聲要求小于45分貝。更有甚者當(dāng)?shù)孛窆と恳蟠鞣缐m面具，戴耳塞，配備統(tǒng)一的防護服裝。為了站穩(wěn)南美市場，我公司給業(yè)主承諾10個月完成工作，所以怎么樣能快速、無污染的完成樁基工程，我公司投入了大量的人力和物力。

2 樁頭整體破除法施工技術(shù)原理和工藝流程

2.1 技術(shù)原理

鉆孔樁樁頭整體破除法主要是在鉆孔樁鉆孔結(jié)束后安裝鋼筋籠前，將事先加工好的復(fù)合脫松套或PE管直接套入鋼筋籠外露承臺的主筋和聲測管外端表面，并將其位置固定保證不發(fā)生串動，復(fù)合脫松套或PE管使樁頭混凝土和主筋不發(fā)生握裹；在基坑開挖完成后，在樁頂高程以上10cm處采用氣動鑿巖機垂直樁身方向鉆孔，鉆孔深度只需要達到樁徑的1/5即可，將分離契子插入鉆孔中，并采用外力進行敲擊，直至樁頭與樁身完全分離，然后利用起吊設(shè)備吊出上部樁頭。

2.2 施工工藝流程（如圖1）

3 樁頭整體破除法與傳統(tǒng)破除法的比較

3.1 鉆孔樁樁頭破除主要目的

1）砼在振搗過程中，水泥漿向上返所以樁頭強度難以保證;

2）打出樁中的主筋作為承臺的配筋；

3）再有就是砼澆筑過程中樁頭部分難免落入泥土等雜質(zhì)。所以規(guī)范規(guī)定砼樁施工時樁頭標(biāo)高高出設(shè)計標(biāo)高0.5-1.0m，把此部分樁頭砼剔除以保證樁身強度。

4）防止由土的側(cè)向力而形成的混凝土頸縮現(xiàn)象對樁身直徑大小的影響。

3.2 傳統(tǒng)的人工鑿除樁頭砼的方法

在承臺開挖完成后，人工用風(fēng)鎬先鑿出鋼筋籠的主筋和聲測管，然后進行樁頭分離，再采用大型機械將樁頭吊起，這種方法有諸多不足之處：

1）聲測管不易查找，相當(dāng)費時，效率較低；

2）在鑿出鋼筋籠的主筋和聲測管時比較慢，如果施工人員不小心，經(jīng)常會對鋼筋造成損壞，引起鋼筋彎曲變形，從而降低抗拉強度，這樣樁基和承臺間的連接會減弱，在遇到地震時就存在薄弱點，該項目所處地震烈度為Ⅷ度，所以人工破除樁頭很不利；

3）在進行切割前混凝土必須達到做夠強度，確保在氣動切割機破除時不會損壞樁體，那么就至少要等10天才能開始此項施工，這樣我們工期是不允許的；

4）采用手動方法會對施工人員的健康帶來問題，手提氣動設(shè)備巨大的顫抖會損壞操作人員的手腕和胳膊，而產(chǎn)生的噪音和塵土也形成很差的工作環(huán)境，當(dāng)?shù)貏趧臃ê铜h(huán)境保護法是不允許的；而且破除后的樁頭高低不平，對樁基有一定的破壞。

3.3 樁頭整體破除法

樁頭整體破除法主要是在鉆孔結(jié)束后安裝鋼筋籠前，將事先加工好的復(fù)合脫松套或PE管直接套入鋼筋籠外露承臺的主筋和聲測管外端表面，將鋼筋籠伸入承臺的主筋和聲測管全部包裹、密封。復(fù)合脫松套或PE管主要作用是使樁頭混凝土和主筋不發(fā)生握裹。

復(fù)合脫松套或PE管主要設(shè)置在樁頭部分，為了保證樁頭的分離，復(fù)合脫松套底端設(shè)在切割線下75mm的位置處，下部采用膠帶固定，膠帶深入樁體5cm～10cm，上端同此做法。為了保證復(fù)合脫松套或PE管的整體位置準(zhǔn)確，在樁頭內(nèi)用22#鉛絲將纏繞在鋼筋上的膠帶綁扎固定，保證其不發(fā)生串動，將其位置固定。

復(fù)合脫松套選取硬塑料材質(zhì)，保證在灌注中不被混凝土擠扁失效。管徑宜選取比主筋直徑大2mm～5mm，確保鋼筋與復(fù)合脫模套分離。PE管直接采用市場上銷售的直徑合適的PE管即可。

破樁頭采用復(fù)合破樁頭法施工，在開挖承臺前，預(yù)先放出開挖邊線，并標(biāo)識樁頭所處位置，避免開挖過程中樁頭被損壞。承臺開挖完成后，在樁頂高程以上10cm處采用氣動鑿巖機垂直樁身方向鉆孔，鉆孔深度只需要達到樁徑的1/5即可，然后將分離契子插入鉆孔中，并采用外力進行敲擊，直至鉆孔處樁頭與樁身面產(chǎn)生分離，然后再起吊出上部樁頭。

該工藝的優(yōu)點：樁頭混凝土和主筋不發(fā)生握裹，在基坑開挖后，鑿除樁頭時，不進行鋼筋和混凝土的剝離作業(yè)，從而大大加快樁頭鑿除速度，降低施工成本。

1）方便快捷性：操作方便，配套設(shè)備少，施工人員容易接受，并很快可以熟練地操作；

2）經(jīng)濟性：減少了設(shè)備、人員的投入，極大地提高了樁頭破除的效率，降低了施工成本；

3）質(zhì)量性：樁頭鋼筋才有PE管保護，破除樁頭時，可以很容易使樁頭砼與樁頭鋼筋分離，使樁基鋼筋不受損傷，確保了樁基鋼筋質(zhì)量。同時，樁頭可以在早期切除而沒有損壞樁的風(fēng)險，這樣可以縮短工序時間；

4）環(huán)保安全性：施工過程中，沒有灰塵和噪音，對周圍的環(huán)境無污染，對工人的健康和安全有效的保護。同時在樁頭起吊過程中，所有施工人員遠離操作現(xiàn)場，消除了吊出墜物對施工人員造成傷害的安全隱患，安全可靠；

5）破除后樁基頂面平順、美觀，確保樁體質(zhì)量。

4 樁頭整體破除法施工步驟和注意事項

4.1 施工步驟

1）鉆孔和鋼筋綁扎完成后，在樁頭鋼筋安裝PE保護管，然后就位樁基鋼筋；

2）等樁基強度達到70%后，開挖承臺基坑，在承臺開挖過程中，對外樁頭的主筋不能損傷或彎曲，否則對整體破除樁頭不利，必須保護好；

3）采用小型鉆孔設(shè)備（風(fēng)鎬等），在設(shè)計樁頂高程沿樁基周長均勻鉆取6個楔子孔，插入楔子；

4）擊打楔子，使樁頭與樁基分離，同時，采用反鏟將分離的樁頭進行晃動，確保樁頭與鋼筋和樁基砼完全分離；

5）采用反鏟或者裝載機或者其他吊裝設(shè)備將完全分離的樁頭吊起，放置在基坑周邊設(shè)定好的樁頭存放場地；

6）清理吊出的樁頭至指定的棄放場地；

7）循環(huán)上述操作，進行下個循環(huán)。

4.2 施工注意事項

4.2.1 樁頭鋼筋密封

在進行復(fù)合脫松套或PE管安裝時，必須將外露承臺的鋼筋和聲測管全部密封，且完全固定，保證其不發(fā)生串動。

4.2.2 樁頭分裂

1）總是保持絕對的水平的鉆孔，分裂的作用力會沿著鉆孔的角度延伸；

2）鉆孔樁的頂部應(yīng)該處于樁頂高程以上10cm處的分裂位置，而不是其底部或者中心。

如果是底部處于分裂位置，很有可能還有50mm的樁頭需要手提鉆來處理；

3）鉆孔深度只需達到樁直徑的1/5即可；

4）分裂楔子必須以合適的角度插入，唯一運動的部分是中心楔子，其作用力使得外部的楔子互相反向的分開、上下分開。如果分裂楔子被旋轉(zhuǎn)90°，它就會向兩邊分開，就會把樁體縱向從頭到腳分開；

5）插入分裂楔子后在工作前倒退大約50mm，這樣可以確保中心舌部有空間向前移動，從而使得外部楔子分開，而不會在鉆孔末端碰到砼阻力。如果確實碰到砼，中心舌部會彎曲；

6）在進行破樁頭鉆孔時，要做到認(rèn)真、仔細，避免鋼筋或聲測管被損壞。

4.2.3 樁頭起吊

1）在吊起樁頭前，必須確保樁頭與樁身完全分離；

2）在吊起樁頭時，要確保鋼絲繩等起吊機具不脫掉，避免安全事故。

5 結(jié)論

鉆孔樁樁頭整體破除法在厄瓜多爾薩莫拉大橋建設(shè)中得到成功應(yīng)用，通過實施該施工工法后，樁頭破除工效相比以往有較大幅度提升，能夠很好地促進施工進度，為大橋的后續(xù)施工工作贏得了時間。同時，減少了設(shè)備人員的投入，節(jié)約了施工成本；更重要的是保護了當(dāng)?shù)卦鷳B(tài)環(huán)境，保證了工人的身體健康。

通過現(xiàn)場施工實踐后，得到了業(yè)主及當(dāng)?shù)卣块T的高度贊賞，監(jiān)理單位的結(jié)構(gòu)工程師還準(zhǔn)備把此工程作為經(jīng)典工程在全國范圍內(nèi)推廣。通過此項技術(shù)的成功運用，為我公司站穩(wěn)南美市場奠定了穩(wěn)固的基石。同時，也希望通過此篇文章，能和建筑界的同仁共同分享該項技術(shù)。

[1]《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01-2003）.

[2]《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）.

[3]《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D62-2004）.

[4]《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JTG D63-2007）.

[5]《公路橋梁抗震設(shè)計細則》（JTG/T B02-01-2008）.

[6]《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000）.

[7]《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1-2004）.

[8]《美國公路橋梁設(shè)計規(guī)范》（AASHTO，2007）.