姚梦林
中铁六局交通工程分公司 河南郑州 450100
摘要：灌注桩桩头环切法施工工艺整体凿除效果良好，具有速度快、效率高、质量优等特点。有环切线避免桩头凿除过程中对桩头预留部分的破损，保证深入桩基的高度和保护层，桩身的完整性较好；整体吊离式拔除桩头，速度快节约破桩时间减少工人的工作量；环切法施工在切割面预留较平整，为检桩点的打磨提供好的平台。凿除桩身顶端上层混凝土浮浆，保证混凝土质量。
关键词：桩头环切法；速度快；效率高；完整性好
1、引言
随着我国的快速发展，城市人口快速增长，交通堵塞成为各大城市面临的实际问题。地铁、桥梁、高速公路的兴起，有助于大幅度的降低城市的交通压力，从而提高城市的交通能力。在地铁冠梁施工，桥梁承台施工过程中都需要进行桩头凿除工作，传统的桩头破除直接采用风镐剥离桩头钢筋保护层，然后在桩头四周钻孔打断桩头破除，钢筋损伤，外露桩身破损严重。采用桩头环切法在钢筋剥离前切割一道缝，杜绝了破除过程中钢筋损伤，外露桩身破损，破除后桩顶面平整，降低了桩头修整难度，一定程度上提高了作业工效。本文以北京地铁17号线北神树站（不含）~朝阳港站（不含）区间2#风井为例，就桩头环切法施工进行总结并加以阐述，为后续施工提供借鉴。
2、工程概况
北京地铁17号线工程土建施工16标段为北神树站（不含）~朝阳港站（不含）区间，区间长度5634.743m。在五环路南侧设置单渡线明挖区间，双丰铁路南侧设置明挖区间，另设置8处联络通道及2处区间风井兼联络通道兼废水泵房。2#风井采用1000@1500钻孔灌注桩+三道钢支撑支护形式，围护结构钻孔灌注桩共计90根，桩长33.95m，钢筋笼长34.95m，桩顶超灌深度为1m，在施做冠梁时需对桩头进行凿除。
3、桩头破除方案选择
3.1 桩头破除重要性
围护桩桩头夹有部分泥浆沉渣，使桩头混凝土强度不能满足设计要求。施做冠梁前，需对围护桩桩头进行破除，桩头凿除后混凝土表面需平整、钢筋顺直，测斜管完好，桩头凿除完毕后，采用超声波或低应变进行桩检，为保证冠梁的整体性，桩头不得有松散的混凝土，桩顶钢筋锚入冠梁钢筋有效连接，形成整体。
3.2 桩头破除常规方法介绍
桩头破除的方法有很多，主要可分为以下3类：
1、整体破除法。即在桩头顶面线位置将“无效桩体”与“有效桩体”分离，并将“无效桩体”（或剥离 钢筋保护层后的桩芯主体）整体吊离。整体破除法又可细分为环切法、环凿法等。
2、破碎凿除法。即对无效桩体混凝土由上至下或由外至内进行破碎及凿除，采用的机具包括风镐、电钻、专用液压式截桩机等。
3、挖除法。即在桩基水下混凝土灌注后、终凝前，立即对无效桩体混凝土进行人工挖除。这种方法适用范围很小，桩顶标高接近地表的基坑支护桩或者干孔桩可采用此方法。
3.3桩头破除常规方法优缺点分析
1、环切整体破除法：即先在桩头顶面线位置对桩体用切割机进行环形切割，用人工风镐剥离无效桩体内的钢筋保护层，然后再水平加钻顶断无效桩体的内芯并整体吊离。
环切法优点较大限度减少扬尘、噪声与振动；施工速度快、效率高作业环境改善较大；有利于保证桩头质量，桩头外观较好；当无效桩体较长时，经济效益较好。环切法缺点是施工设备比常用的人工风镐凿除法有所增加；桩顶混凝土要包裹所有钢筋，若钢筋外漏部分弯曲将造成桩头吊除时无法顺利吊出。
2、传统破碎凿除法：桩头破除传统的施工方法是以空压机和人工配合凿除，凿除暴露竖向的主筋，扳开主筋、敲碎桩心混凝土，最后采用吊车将桩头混凝土结块吊出基坑中。此施工方法既耗空压机台班又耗人工费。破碎凿除法优点是施工工具简单，施工工艺技术要求低；当无效桩长较短时，经济效益明显。缺点是施工现场扬尘、噪声与振动严重；作业环境很差，不利于施工人员的安全与健康；桩头质量无法保证，易造成缺边、掉角，钢筋保护层易被破坏，桩头钢筋易弯曲，桩顶外观很差。
3、挖除法：即桩体终凝前人工进入桩孔进行清除桩头；优点是：施工简单，快捷，施工成本低。缺点是：需要特定的环境才能施工，如桩顶标高接近地表或干孔桩，若桩顶距地表较高有一定的危险性，终凝前清除桩头对桩体整体性有一定影响，质量无法保证。
3.4 桩头环切法优点，决定采用该方法。
项目部对比传统破除及环切法凿除桩头，对施工工艺、施工效率、外观质量、经济效益及环境效益等方面必选，发现整体凿除效果良好、具有施工速度快、节约人工成本、破除桩头质量好等因素，决定采用环切法凿除桩头。
4、桩头环切法施工方法
4.1施工方法原理
首先用钢筋保护层测定仪测定割定钢筋位置及保护层，然后由测量人员对已开挖完的基坑进行标高测量，在桩身进行设计标高标注，施工人员在做好标注点上进行同水平面环向标注形成环切线。工人首先在环切线处用手持切割机进行深3cm环向切割，切割完后在环切线处对称环向分布打入楔子将要吊离桩身部分与预留部分进行分离，待要吊离桩身脱离后，用吊车将其吊离。最后将桩头采用手持打磨机进行修整。
4.2环切法施工工艺流程
4.2.1钢筋笼制作
为了保证环切后混凝土剥离过程不损伤钢筋，提高剥离效率和质量，在钢筋制作完成后在顶部按照桩长度安装PVC管。如图6.1所示。钢筋笼PVC管安装后，用透明胶带包裹钢筋外露部分和PVC管，保证混凝土浇筑过程中PVC和钢筋不产生握裹，确保钢筋与混凝土的分离，减小后期钢筋剥除难度，无需采用风镐凿除。
钢筋笼套PVC管
4.2.2基坑开挖测定标高
待桩基强度达到设计强度后，测量人员对该桩体位置进行测量放样，打上木桩，做好防护，并在基坑开挖位置撒上石灰线。开挖前，提前告知挖机司机开挖深度，现场技术人员随挖随测，开挖至桩顶标高下30—50cm，方便后期切割施工。
4.2.3测量放线，定出环形切割线。
基坑开挖后，将场地进行整平，测量人员进行放样，在桩顶标高位置用红油漆标记切割线。
环切划线
4.2.4测钢筋保护层
切割前现场技术人员用钢筋保护层测定仪测定切割带的钢筋位置及保护层原度，将数据填写检查表格，并向工班长、操作工人详细交底，无误后准备切割施工。
通常情况下，桩头处于钢护筒位置，此处设计桩径大约为20cm，钢筋保护层厚度约为20cm，而切割深度仅为 3～5cm，因此一般无须进行钢筋保护层厚度扫描。
4.2.5环向切缝
用手持无齿锯沿线将切割线进行切割，切割过程中切割深度控制要以钢筋保护层测定数据进行控制，切割深度不得大于保护层厚度，以免割伤桩基钢筋。切缝深度控制在3-5cm，环切时不得损伤主筋和声测管。
环向切缝
4.2.6切断桩头
为了防止剥离无效桩体钢筋保护层时损伤桩头顶面。在切割线以上1～2cm，沿桩头四周，每根桩均匀布置8-10个孔位，采用风镐打孔，打孔深度8～10cm。打入时尽量对称水平打入以保证断裂面保持在同一水平面。钻孔完成后，插入楔形钢钎，加钻顶断桩头，钢钎水平或稍向上，然后采用风镐反复敲击钢钎，使混凝土在环形断桩孔处断开。每个钢钎配置两个夹片，在桩头顶断后，便于钢钎的取出。如若桩体有预埋声测管，测斜管，应在声测管、测斜管顶部加保护盖，防止异物掉入管内。
打孔插入楔形钢钎
4.2.7吊离桩头
起吊前确保桩头和桩身完全分离，然后采用25t吊车起吊，起吊时尽量轻起以免对钢筋造成损坏。吊装过程人员应远离操作范围，以防止桩头掉落发生事故。
4.2.8修整桩头
桩头拔掉后在断裂面会有部分地方凸凹不平需人工凿除处理，将桩头残余混凝土进行凿除打磨，确保桩顶面平整、密实。
4.2.9钢筋调整及基底整平
待桩顶处理完后可将部分弯曲钢筋进行调直，调直时人工手持钢筋扳手进行微调，整个基坑桩头钢筋调直完成后，用高压水枪对桩头浮渣等附着物进行冲洗，待冲洗完后将积水及时排除。
4.3质量控制要点
1、钢筋笼加工完成后，桩顶钢筋应及时安装PVC管；
2、测量标高准确无误，切割环线保证同一高度；
3、切割线深度严格按照不大于钢筋保护层厚度进行环切控制；
4、风镐打孔尽量对称，保证断裂面保持在同一水平面
5、施工过程中保证断裂面的平整度满足下步施工；
6、钢筋弯曲不得大于45°，严禁将桩头主筋损伤，钢筋应微调，避免用力过大折断；
7、桩头混凝土凿毛充分，无杂物。
4.4安全控制要点
1、现场作业人员必须持证上岗，严禁无证人员施工作业，培训合格后方能作业。
2、在基坑坡脚作业时必须有专人观测槽壁土方是否有松动现象，避免现场施工扰动造成土方坍塌，发生安全事故。
3、施工机具接线必须电工作业，严禁私自连接。
4、操作人员按照空压机、手持混凝土切割机、凿岩打孔机等机械说明规定，严格执行工作前的检查制度和工作中注意观察，工作后的检查保养制度。
5、桩头凿除人员佩戴好安全帽和防尘口罩等防护物品。
6、特殊工种，如司机、电工、电焊工、气（割）焊工等必须持证上岗。
7、根据桩头重量选择匹配吊车，尽量选择4级风一下吊装，保证吊装安全
5、本项目桩头环切法施工情况
5.1 施工实际情况描述
通过对2#风井90根围护桩环切法破除，发现桩头表面平整，钢筋顺直，有效的保证了施工质量，节省了人工，比传统单根桩头凿除时间节约了1个小时，减少了机械和辅料的耗用，在成本控制方面显现了有利的一面，同时加快了施工进度，为后续施工提供了宝贵的时间。施工过程中仍需要注意以下几点：
（1）在桩头处切断面一圈，免去很多在凿除桩头时候采用的全断面完全破碎。
（2）在桩头切断面以液压尖劈顶入，使上下桩体离开。
（3）用吊车整体桩头垂直吊出基坑，省却吊车重复吊运使用台班。
（4）不必将每根竖向主筋筋外的混凝土逐根凿除。
（5）竖向的主筋不必先弯开凿除桩心混凝土，再扳回去。
（6）凿除桩头时应做好基坑周边防护，防止基坑上面物体掉入基坑。
（7）注意保护声测管和钢筋的完整性。
5.2 过程中出现的问题及采取措施：
钢筋外漏部分弯曲造成桩头吊除时无法顺利吊除。混凝土浇筑时护筒跑浆造成灌注桩桩头连接吊除时无法整体吊除只能采取人工破除。
切断桩头时极个别桩头无法沿环切线处切断。钢筋笼水平钢筋位置高于环切线以至于切断桩头后吊除桩头时无法吊除。
采取的措施：
（1）桩头吊装前，应把桩顶钢筋角度微调、顺直，避免损伤钢筋；
（2）沿桩身将切割线进行切割，切割过程中切割深度控制要以钢筋保护层测定数据进行控制，切割深度不得大于保护层厚度，
（3）钻孔完成后，插入楔形钢钎，加钻顶断桩头，钢钎水平或稍向上，然后采用风镐反复敲击钢钎，使混凝土在环形断桩孔处断开、脱离。
环切法施工效果图
结束语
目前，地铁车站冠梁工程还在普遍使用传统的人工风镐凿除法来破除桩头。人工风镐凿除法无论在环保、工效还是质量上都无法与环切法破桩头相比。通过环切法破除的桩头表面平整，钢筋顺直，有效的保证了施工质量，节省了人工，节约了材料，减少了机械和辅料的耗用，在成本控制方而显现了有利的一面：同时也加快了施工进度，为后续施工提供了宝贵的时间。2#风井环切法的成功应用取得了良好的效果。并且此施工技术易掌握，实用性强，利于推广，其社会效益显著。
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论文作者:姚梦林
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年1期
论文发表时间:2019/5/7
标签：桩头论文; 钢筋论文; 保护层论文; 混凝土论文; 风镐论文; 基坑论文; 钢钎论文; 《建筑学研究前沿》2019年1期论文;