雅萬高速鐵路橋梁樁基液壓破除樁頭的原理和質(zhì)量控制

陳政彬

雅加達(dá)至萬隆高速鐵路是中國(guó)高鐵走國(guó)門的首條海外EPC（工程總承包）高鐵項(xiàng)目，位于爪哇島西部，連接印度尼西亞首都雅加達(dá)和西爪哇省省會(huì)萬隆，遠(yuǎn)期作為雅加達(dá)至泗水高速鐵路的一部分。工程由隧道、橋梁、路基、四電組成，線路全長(zhǎng)142.3km，橋梁長(zhǎng)度83.8km,占比58.88%，DK655 特大橋?yàn)闃蛄汗こ痰囊徊糠?。中?guó)電建水電七局使用液壓破樁機(jī)進(jìn)行橋梁樁基樁頭破除，為后續(xù)橋梁樁基樁頭破除作業(yè)收集各項(xiàng)數(shù)據(jù)，總結(jié)質(zhì)量過程控制要點(diǎn)，并積累實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，為推廣雅萬高鐵橋梁樁基工程機(jī)械化快速施工提供技術(shù)依據(jù)。

一、工程概況及項(xiàng)目背景

1.工程概況

雅萬高速鐵路是中國(guó)高鐵走出國(guó)門EPC（工程總承包）首條高鐵項(xiàng)目，工程為“一帶一路”標(biāo)志性工程，線路全長(zhǎng)142.3km，工程主要由隧道、橋梁、路基、四電等組成。

DK655 特大橋是雅萬高鐵橋梁工程中一座特大橋，全長(zhǎng)2818m，樁基共計(jì)799 根，其中1.5m 樁徑樁基32根，1.25m 樁徑樁基32 根，1.0m 樁徑樁基32 根，樁基長(zhǎng)度在39-69m,因地質(zhì)條件本工程樁基均采用水下灌注，鉆孔灌注樁水下灌注混凝土?xí)r，超灌高度宜為0.5 m ～1.0 m，鑿除浮漿后必須保證暴露的樁頭混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到設(shè)計(jì)等級(jí) 。樁頂超灌部分或松散混凝土的鑿除，俗稱破樁頭，是灌注樁施工的最后一道工序，也是保證樁基工程質(zhì)量的關(guān)鍵工序。

橋梁樁基成孔大多為護(hù)筒結(jié)合護(hù)壁，樁頭破除目前普遍使用人工破樁頭的方法，人工配置空壓機(jī)和風(fēng)鎬直接進(jìn)行破除，在鋼筋剝離過程中可能會(huì)將下部樁身外側(cè)保護(hù)層混凝土破壞，由于破除標(biāo)高不好控制，導(dǎo)致樁頭深入承臺(tái)長(zhǎng)度不足出現(xiàn)了一些的質(zhì)量問題，也降低了樁基的極限承載能力。為此，我們?cè)诤罄m(xù)破樁頭施工中改進(jìn)了措施，明確了質(zhì)量要求，經(jīng)過實(shí)踐取得了滿意的效果。

2.項(xiàng)目背景

液壓破樁機(jī)有作業(yè)面積大、破樁速度快、機(jī)械操作靈活等特點(diǎn)。鑒于印度尼西亞共和國(guó)缺乏使用液壓破樁機(jī)進(jìn)行橋梁樁基樁頭破除的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，中國(guó)電建水電七局雅萬高鐵DK655 特大橋使用液壓破樁機(jī)進(jìn)行橋梁樁基樁頭破除試驗(yàn)性生產(chǎn)，為后續(xù)液壓破樁機(jī)在橋梁樁基樁頭破除作業(yè)收集各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)質(zhì)量過程控制要點(diǎn)，并積累實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，為推廣雅萬高鐵橋梁樁基樁頭破除采用液壓破樁機(jī)機(jī)械化快速施工提供技術(shù)依據(jù)。

二、樁基液壓破除法施工技術(shù)原理和質(zhì)量控制

1.液壓破除法施工技術(shù)原理

DK655 特大橋樁基樁頭液壓破除法主要是在樁基鉆孔結(jié)束后制作鋼筋籠時(shí)，將加工好的PE 套管直接套入鋼筋籠外露承臺(tái)的主筋和聲測(cè)管外端表面，套管底端設(shè)在切割線2cm 的位置處,下部采用塑料膠帶固定，膠帶深入樁體2-3cm，上端同此做法。為了保證PE 管的整體位置準(zhǔn)確，在樁頭內(nèi)采用28#鉛絲將包裹在鋼筋上的套管以間距30cm 綁扎固定，并將其位置固定保證不發(fā)生串動(dòng)，PE 管使樁頭混凝土和主筋不發(fā)生握裹。PE 套管公稱直徑根據(jù)樁基主筋的數(shù)量和規(guī)格選定，PE套管的參數(shù)詳見表1。在基坑開挖支護(hù)完成后，根據(jù)測(cè)量放樣數(shù)據(jù)在樁頂高程以上10cm 處采用二次環(huán)切工藝，使得樁頭伸入承臺(tái)10cm滿足要求，環(huán)切采用手推式砂輪機(jī)，環(huán)切深度3-5cm。第一次環(huán)切位置即樁頭以上10cm 處，第二次環(huán)切在樁頭以上20-25cm 處，環(huán)切完成后采用小型電鎬將二次環(huán)切中間位置樁頭混凝土沿環(huán)切線高程橫向開槽破除。將環(huán)切區(qū)域開槽清除后再采用液壓破樁機(jī)對(duì)超灌樁頭自上而下進(jìn)行破除，樁頭采用分節(jié)段破除，分節(jié)高度一般25-30cm，將破除的混凝土移動(dòng)至基坑外側(cè)并運(yùn)輸至指定位置。破除后樁頭切面平整，工作效率快，標(biāo)準(zhǔn)化程度高。

表1 PE套管參數(shù)表

2.質(zhì)量控制

待橋梁樁基混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%后，測(cè)量放樣及開挖承臺(tái)基坑，在承臺(tái)開挖過程中，對(duì)外露樁頭的主筋不能損傷或彎曲，否則對(duì)破除樁頭不利，必須保護(hù)好。若基坑需支護(hù)的即采取支護(hù)措施，對(duì)基坑進(jìn)行加固處理，確?；拥姆€(wěn)定性和操作人員的安全。開挖過程嚴(yán)格控制標(biāo)高，嚴(yán)禁處理超挖和欠挖情況，避免影響樁基的受力。

環(huán)切前可用醒目的紅色對(duì)環(huán)切線進(jìn)行標(biāo)識(shí)，避免環(huán)切樁頭伸入承臺(tái)10cm 位置不足，環(huán)切深度根據(jù)鋼筋保護(hù)層厚度確定，因DK655 特大橋主筋保護(hù)層為7.5cm,因此選用環(huán)切3-5cm,既能避免環(huán)切傷害樁基主筋又能保護(hù)樁體混凝土不被破壞，環(huán)切后橫向開槽人工剝除隔離區(qū)，再次確保樁頭混凝土整體完整性。

液壓破樁機(jī)采用L 型號(hào)，分節(jié)高度選擇25-30cm,便于一次性將破除的樁頭吊離至指定區(qū)域，且不會(huì)因液壓油缸伸出量過多對(duì)主筋的幾乎無損傷。

采用液壓破樁機(jī)破除后樁頭，樁頭鋼筋無彎曲、損傷、斷裂等情況，能使樁基與承臺(tái)較好的錨固鏈接。破除后樁頭外露頂面平順、美觀整齊無缺棱掉塊、混凝土無裂紋、樁頭完整。

3.工作面選擇

在施工現(xiàn)場(chǎng)選擇液壓破樁機(jī)對(duì)橋梁樁基樁頭進(jìn)行破除時(shí)因需要使用吊車，因此不僅需要施工便道還需要吊車作業(yè)平臺(tái)及液壓設(shè)備放置平臺(tái)，此平臺(tái)可以結(jié)合后續(xù)施工場(chǎng)地建設(shè)。

4.液壓破樁機(jī)破樁速度

DK655 特大橋全橋樁基混凝土強(qiáng)度均為C40，因承臺(tái)大小樁基數(shù)量也不相同，列舉一個(gè)承臺(tái)8 根樁基超管均為60-80cm。一臺(tái)液壓破樁機(jī)配合1 名液壓破樁機(jī)操作手和3 名作業(yè)工人，以全橋799 根樁基破除綜合分析。破除一根樁基需要27-35min，一個(gè)承臺(tái)8 根樁基大約需要280min（取大值后約4h40min）即可完成整個(gè)承臺(tái)樁基的破除作業(yè)。

與普通人工破樁頭相比，液壓破樁機(jī)的破樁質(zhì)量保證和施工時(shí)間上優(yōu)勢(shì)明顯。

5.其他方面

液壓破樁機(jī)采用吊車配合，設(shè)備易組織到位；破樁人員投入無需太多，可以形成流水作業(yè)；破樁過程無較大噪音和揚(yáng)塵，環(huán)保能較好地控制；整體工期節(jié)約1/4，避免因破樁影響后續(xù)施工進(jìn)度。

三、結(jié)語(yǔ)

在本次DK655 特大橋橋梁樁基樁頭破樁過程中，液壓破樁機(jī)施工充分發(fā)揮空氣粉塵污染小、液壓頂破除樁頭高效、工藝操作簡(jiǎn)單、質(zhì)量能很好控制。不過，采用液壓破樁機(jī)破除樁頭施工目前也存在一定劣勢(shì)，主要為：（1）一次性投入大，后期維護(hù)和折舊費(fèi)用高；（2）配件采購(gòu)時(shí)間周期長(zhǎng)，對(duì)工期影響大。

隨著人工破除樁頭勞動(dòng)力成本不斷上升及各級(jí)管理單位對(duì)人身安全、施工環(huán)境、工程工期的高度重視，液壓破樁機(jī)在施工橋梁樁基樁頭破除施工中逐漸受追捧。對(duì)于成本控制，可以通過提高生產(chǎn)規(guī)模、機(jī)械使用率及操作手技術(shù)水平以減少質(zhì)量缺陷等手段來降低成本。