钻孔灌注桩套管隔离装置在破除桩头混凝土中的应用探讨

罗先桃

中交一公局第五工程有限公司北京市

摘要：灌注桩施工期间，一般桩顶标高比设计标高要高出50-100cm，达到强度等级后再破除桩头混凝土，从而满足设计要求。本文以钻孔灌注桩为例，首先指出破除桩头混凝土的方法和要求，然后阐述了钻孔灌注桩套管隔离装置的应用，最后结合工程实例进行分析，以供参考。

关键词：钻孔灌注桩；套管；隔离装置；桩头混凝土

钻孔灌注桩是常用的基础施工工艺，浇筑桩身混凝土时会超过设计标高，一方面是因为孔底沉渣、泥浆杂质会在混凝土表面形成一定厚度，导致混凝土强度降低；另一方面是为了避免灌注后的桩顶标高不足[1]。基于此，在后续施工中，需要对超过设计标高的桩头混凝土进行破除，旨在保证混凝土的强度，满足桩顶的设计标高要求。以下结合个人实践，探讨了套管隔离装置在破除桩头混凝土中的具体应用。

1.破除桩头混凝土的方法和要求

1.1方法

第一，人工法。人工法可以使用风镐，对超出设计标高的桩头混凝土进行全断面凿除。也可以在桩顶打入钢钎，首先凿除外侧保护层的混凝土，将内部钢筋暴露出来；然后在钢筋笼内部的混凝土上，沿圆周方向打点；最后在张力作用下，促使上部桩头和下部桩身相分离，辅助利用挖掘机或吊车清理出场即可。

第二，机械法。机械法主要是使用截桩机，采用模块化设计，每个模块的油缸、钎杆均是独立的，在油缸的驱动下，促使钎杆直线运动[2]。在同一个截面上，多个钎杆同步挤压桩身混凝土，最终促使桩头断裂。具体施工中，首先截桩机和工作平台连接，并移动至截桩部位；其次调整高度，确定截断位置，机身夹住桩面；然后根据混凝土强度，调整系统压力，油缸加压促使桩身断裂；最后提升混凝土块，将破除后的桩头移动至指定位置即可。

1.2要求

破除灌注桩的桩头混凝土时，要求如下：①混凝土强度要达到设计强度的80%以上，不能采用软破法、爆破法。②环切桩头时，注意避开钢筋，将钢筋的弯折度控制在15°以内，破除后桩顶中心略高于周边。③如果桩身内有声测管，破除时还要注意保护声测管。④锚固钢筋嵌入承台、接桩、系梁时，要求锚固长度大于设计规范中的最小锚固长度。⑤桩头破除后，桩顶不能有残余的松散混凝土，并标识出桩中心、桩号等信息，留下影像资料。

2.钻孔灌注桩套管隔离装置的应用

2.1技术原理

套管隔离装置，是套在待形成桩头的钢筋笼上，如下图所示。该装置的结构特点是：PVC硬质圆托盘的直径，和桩头直径一致，并在托盘上开孔，开孔的位置和数量与混凝土内部的竖向钢筋相对应。在每个开孔上，均竖向固定PVC套管，该套管的顶部密封，底部则和开孔连通。该套管隔离装置的使用，将桩身竖向钢筋、后续浇筑的混凝土分离开来，需要破除桩头时，使用起重设备拔除桩头即可。实践证实，利用该装置破除桩头，不仅操作简单、节省人力，而且桩顶混凝土平整，不会破坏竖向钢筋[3]。

图1：套管隔离装置的造型示意图

2.2工艺流程

使用套管隔离装置破除桩头混凝土，其工艺流程是：第一步，施工准备，合理配置人力、机械、材料。第二步，以桩身直径为准，加工套管隔离装置。第三步，浇筑混凝土时，将套管隔离装置和钢筋笼固定在一起，并进行质量检查。第四步，质量检查合格后，确认桩顶标高。第五步，安装桩头吊装锁具，使用起重设备调离桩头。第六步，清理桩顶混凝土。

2.3施工要点

第一，安装套管。桩身钢筋笼绑扎完成后，在竖向钢筋上分别套上PVC套管，使用胶带密封套管上端，避免混凝土、灰浆、杂质进入管内[4]。该套管的作用，是隔开桩头混凝土和钢筋笼，防止两者粘结在一起。在后续破除桩头时，不用凿除桩头的混凝土，从而减轻劳动量。此外，密封套管上部，除了阻止杂物进入，还具有固定套管的效果，防止套管在钢筋上移动、滑脱。

第二，安装吊环。桩身混凝土浇筑完成后，在混凝土凝结之前，要在桩头安装U型吊环[5]。结合实际施工，该吊环一般使用φ22的钢筋制成，同时配合钢丝绳、卡环，在起重机的提升作用下，即可将桩头吊离桩身，避免对竖向钢筋造成损伤，安全性和经济性高。

3.工程实例分析

3.1工程概况

以国内某二级路为例，位于内蒙古兴安盟地区，该线路长约264Km，桥梁基础施工采用钻孔灌注桩，全线共计桩基456根，按照桩径的不同分为1200mm、1500mm两种，桩身混凝土强度等级为C30。在施工期间，破除桩头混凝土的长度平均为1.2m，如果采用传统的凿除法，不仅工程量大、施工时间长，而且会耗费大量人力和物力，因此决定采用套管隔离装置。

3.2施工效果

结合该工程项目的实际情况，针对456根钻孔灌注桩均采用套管隔离装置，根据桩径的不同确定套管的直径。破除桩头混凝土时，使用汽车吊作为起重设备，同时设置技术人员现场监督指导。结果显示，破除后的桩头成型良好，且施工速度快，得到了业主方和监理方的一致好评。

3.3成果评价

相比于传统的凿除法，使用套管隔离装置的优势明显，施工成果集中体现在进度、质量、经济效益和环保效益四个方面，总结如下：

第一，进度。采用传统凿除法，每个桩头的凿除时间约为4小时；使用套管隔离装置，破除单个桩头仅需要40min，单桩施工时间缩短200min。480根灌注桩全部破除桩头混凝土，施工时间共计缩短64天。

第二，质量。采用传统凿除法，桩头在破除的同时，桩身混凝土也会受到扰动，因竖向钢筋受到损伤，会降低桩身承载力。使用套管隔离装置，能避免桩头钢筋和混凝土相接触，将超灌区混凝土、桩身混凝土分隔开，起吊时不会破坏钢筋和保护层，可保证桩顶的质量和美观性。

第三，经济效益。采用传统凿除法，成本主要包括人力成本、机械成本、电力消耗、维修保养等方面；使用套管隔离装置，成本主要集中在桩基施工中预埋PVC套管上，后续人力和机械成本明显降低。经成本测算，本次工程中破除桩头混凝土，单桩可节约施工成本约1200元，456根灌注桩共节约成本54.7万元，可见经济效益显著。

第四，环保效益。采用传统凿除法，风镐切割混凝土会产生大量粉尘，且施工中会带来噪声，影响周边居民的生活，造成大气污染。使用套管隔离装置，桩头吊拆过程中不会产生扬尘，且施工噪声小，有利于安全文明施工，可实现生态环境保护的目标。

结语

综上所述，钻孔灌注桩是目前土建工程中常用的基础形式，其中浇筑桩身混凝土时，会超过设计标高一定距离，然后破除桩头，以保证桩身承载力。文中介绍了破除桩头混凝土的方法和要求，分析了钻孔灌注桩套管隔离装置的具体应用。结合工程实例，可见该装置的使用，不仅能加快进度、提高质量，还具有显著的经济和环保效益，值得推广使用。

参考文献

[1]姚辉,苏秋.钻孔灌注桩套管隔离装置在破除桩头混凝土中的应用[J].山西建筑,2018,44(16):38-39.

[2]朱均悦.套管法破除灌注桩桩头混凝土[J].山西建筑,2016,42(17):77-78.

[3]付杰,姚金艳.桥梁钻孔桩钢筋及混凝土施工质量控制方法改进[J].建筑工程技术与设计,2018,(31):1896-1897.

[4]邹国军.预先钢筋隔离法整体式破桩头应用研究[J].四川水泥,2018,(4):341.

[5]周杨.灌注桩桩头破除技术浅谈[J].建筑工程技术与设计,2017,(29):1838-1838.