钻孔桩桩头凿除施工的优化建议

马明

马明

（沈阳市快速干道系统工程建设指挥部）

【摘要】工程施工中许多领域涉及到钻孔灌注桩，因此桩头的凿除也成为了一项不可避免的工序，一般桩头凿除方法为风镐加人工凿除清顶。本文主要通过介绍在桩基钢筋笼加工制作时，在其主筋顶端外包复合脱松套管的新型加工方法，说明优化后的新工艺可以在确保桩头凿除质量的情况下，达到节约人力物力，提高工作效率，降低施工成本的目的。

【关键词】桩头凿除；优化建议；复合脱松套

1、前言

随着公路和铁路建设的快速发展，钻孔灌注桩以其施工速度快、成孔质量高、适用性强的特点，得到了广泛应用。钻孔桩灌注完成后，虽然凿除混凝土桩头不是一项复杂的工序，但其常伴随着基坑支护、排水、施工机械及人工的附加效应，往往是施工进度关键线路中必不可少的一道工序。不当的工艺选择往往造成工作强度和施工成本的增加。

目前，大多数桩头的凿除仍旧采用风镐与人工凿除方式相结合的方法，此种方法虽简单可靠，但耗时费力。本文通过从各个环节分解混凝土桩头凿除工序，结合国内先进工艺，旨在寻求更简单、高效的办法，优化混凝土桩头凿除传统工序，达到事半功倍的效果。

2、桩头凿除传统工艺

浇筑钻孔灌注桩时应浇筑至桩顶设计标高0.5~1.0m以上，因超高浇筑部分在成桩后存在诸多缺陷，为保证桩身质量，在进行下一步工序前，需将超高浇筑部分予以清除。凿除桩顶混凝土的工序称为桩头凿除，也称“砍桩头”或“凿桩头”。

桩头凿除传统工艺步骤如下：

（1）凿除保护层混凝土。

测量确定桩顶设计高程，并在桩头位置处用显著标记标明。在标记线处人工开凿缺口，深度至钢筋。便于后续的风镐作用时不会损伤钢筋保护层，之后用风镐剥离缺口以上保护层混凝土。

（2）剥离桩头主筋

桩头保护层混凝土凿除后，将主筋向外侧微弯，保证混凝土和钢筋分离以便后续施工。

（3）凿除桩心混凝土

利用钢钎和大锤，使桩心混凝土分离开。

（4）吊出桩头

利用吊机将已分离的桩头吊出基坑。

（5）人工清理

桩头被凿离后，并不能保证断面的平整，之后需人工凿除不平整部分并清理桩顶。

传统凿除工艺的不足之处在于：

（1）凿除桩头会对桩孔桩钢筋造成不同程度的弯折损伤；

（2）桩头凿除时易损伤承台以下桩身钢筋保护层混凝土，削弱桩基和承台之间的连接，埋下主筋锈蚀的病害而难以查验和弥补；

（3）预埋好的声测管不易找到，费时费力；

（4）桩头处理时间长，造成基坑施工周期长，降水与防护、人工、机械费用高。

3、桩头凿除的优化建议

在钻孔结束后安装钢筋笼前，将事先加工好的复合脱松套或PE管直接套入钢筋笼外露承台的主筋和声测管外端表面，将钢筋笼伸入承台的主筋和声测管全部包裹、密封，使桩头混凝土和主筋不发生握裹。复合脱松套或PE管底端设在切割线下75mm的位置处，下部采用胶带固定，胶带深入桩体5～10cm，上端同此做法。为了保证复合脱松套或PE管的整体位置准确，在桩头内用细铅丝将缠绕在钢筋上的胶带绑扎固定，保证其不发生串动，将其位置固定。

复合脱松套选取硬塑料材质或稍厚的软泡棉，保证在灌注中不被混凝土挤扁失效。管径宜选取比主筋直径大2～5mm，确保钢筋与复合脱模套分离。PE管直接采用市场上销售的直径合适的PE管即可。

破桩头采用复合破桩头法施工，在开挖承台前，预先放出开挖边线，并标识桩头所处位置，避免开挖过程中桩头被损坏。承台开挖完成后，在桩顶高程以上10cm处采用气动凿岩机垂直桩身方向钻孔，钻孔深度只需要达到桩径的1/5即可，然后将分离楔子插入钻孔中，并采用外力进行敲击，直至钻孔处桩头与桩身面产生分离，然后再起吊出上部桩头。

若条件允许且桩基数量较大的情况下，可将钢楔子插打分离更换为液压静态分裂机进行分离，能较大程度的提高工作效率

4、优化建议的技术原理

新工艺设计灵感来源于生活中的蜂窝煤，因为分离后的桩头同样会有蜂窝状孔洞，类似于放大后的蜂窝煤，因此由蜂窝煤的制作经验推广至桩头凿除中，形成新的桩头凿除工艺。蜂窝煤在制作过程也会有类似“桩头分离”的步骤，即脱模。两者共同原理是使模板（桩基主筋）与蜂窝煤（桩顶混凝土）之间有较小的粘合力，方便在较小拉力作用下，完成脱离。

桩头凿除的难点在于桩基主筋与混凝土存在的粘结力，复合脱松套或PE管的存在隔离了混凝土和钢筋，吊机吊离桩头时仅需破坏复合脱松套或PE管与钢筋的粘合力。钻孔植入钢楔是利用混凝土的脆性，避开钢筋的韧性的影响，按设计桩顶位置切削后释放应力，用钻孔成孔先布设理论切削线，最大程度的利用混凝土抗拉强度低的弱点。

5、优化建议的优势及注意事项

5.1优化建议的工艺优势

桩头凿除优化工艺的产生源于对生活的观察，及对力学的灵活运用。与传统凿除桩头工艺比较，优化工艺具有工程效率高、工程风险低、工程质量优、工程环境好的优势。

（1）施工效率高

与传统工艺相比，新工艺去繁就简，缩减了以下三个主要施工步骤：

A、主筋外混凝土保护层无需用风镐清除；

B、主筋无需向外微弯后，再向内扳回；

C、桩头吊离后，无需进行人工二次凿除。

由现场施工论证后得知，采用优化工艺进行凿桩头的效率为6根/人.天，而传统工艺则为1.2根/人.天，优化工艺的效率约为传统工艺的5倍。

（2）风险低

传统凿桩头法不能趁早进行人工钻孔和风镐剥离，此时进行桩头凿除容易影响到下层桩身质量。同时也不能等到混凝土彻底凝固后进行凿除，这时的桩头混凝土强度大，凿除施工难度增大。因此传统工艺需要密切关注桩头的变化，选择合适时间进行桩头凿除作业，此方法耗时费力。

优化工艺的优势在于切除桩头时，对时间要求低，没有损伤桩身质量的风险，可以缩短工序时间，较早的开始承台钢筋施工。同时因不再需要剥离混凝土保护层，降低了工人在操作风镐时受伤的风险，对施工效率以及工程安全生产有较大帮助。

（3）钢筋损伤小

传统施工过程中，在完成保护层脱离后，需要对桩基主筋先进行向外微弯，桩头凿除后再向内扳回，这种对钢筋进行往复弯曲的操作，会降低钢筋的强度和韧性。同时在保护层混凝土剥离过程中，由于风镐的操作不当，可能会对主筋和声测管产生破坏，风镐的振动也会对混凝土起到振捣作用，使桩身混凝土与钢筋分离，影响桩基质量。

而优化工艺施工过程中基本是与钢筋零接触，保护套管的存在阻止了钢筋与混凝土的直接接触。在垂直向上吊拉过程中，主筋只起到竖向导向的作用，不产生水平扰动，最大程度的保护了主筋。

（4）污染小、噪音低

传统桩头凿除工艺中，风镐凿除保护层是产生大量粉尘及噪音，剥离的混凝土残留物还需要二次清除。优化工艺的优势在于取消了风镐作业，消除了工程安全隐患，保护了施工环境，使优化工艺可以满足在人口密集地区的施工要求。

5.2优化工艺注意事项

（1）桩头钢筋密封

在进行复合脱松套或PE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。

（2）桩头分裂

A、须保证钻孔的水平度，分裂作用力会向钻孔方向延伸；

B、分裂楔子必须以合适的角度插入，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；

C、在进行进行凿桩头钻孔时，要做到认真、仔细，避免损伤到主筋和声测管。

（3）桩头钢筋后弯

如桩头钢筋事先弯好，则无法实现“蜂窝煤脱模”的施工理念，桩头混凝土则不能被直接张拉断裂。如果桩头主筋按设计要求必须弯曲，则需在桩头凿除后进行主筋弯曲操作。

6、结论与建议

在桩头凿除施工中，优化工艺相比传统工艺有较大优势，目前优化工艺还未在国内得到大规模施工实践，建议施工中多采用新工艺、新技术，不但可以节约成本，还可以通过实践完善新工艺，推动施工技术的进一步发展。

参考文献：

[1]李乔.混凝土结构设计原理（第二版）[M].北京：中国铁道出版社.2009.

[2]中华人民共和国建设部.GB50017-2003钢结构设计规范[S].北京：中国计划出版社.2003.

[3]中华人民共和国交通部.JTGD60-2004公路桥涵设计通用规范[S].北京：人民交通出版社.2004.

[4]陈功.钻孔灌注桩混凝土桩头凿除方法[J].科技与经济：中国铁道出版社.2011.

作者简介：

马明，出生年月：1974年7月，毕业院校：哈尔滨建筑大学，本科，学士，沈阳市快速干道系统工程建设指挥部，