CN102425159A - 一种灌注桩的截桩施工方法 - Google Patents

Abstract

一种灌注桩的截桩施工方法，是灌注桩桩身混凝土灌注前在孔顶套接带凹槽的护筒，在灌注桩桩顶钢筋笼竖向主筋上设置隔离套管后，放置钢筋笼，在灌注桩内灌注混凝土成桩，在超灌顶部植入吊环，达到混凝土养护要求后，拆除带凹槽护筒，待桩身达到设计强度标准值的70%后，在桩身对应护筒凹槽的部位钻孔形成在桩顶设计标高之上的灌注孔，孔内灌注无声破碎剂，无声破碎剂发挥膨胀作用，并结合凹槽内放入的薄型同步千斤顶，将超灌部分桩头截断。本施工方法与传统的单纯利用无声破碎剂截桩、人孔凿除、液压挤碎破桩等相比，施工速度快、造价低、对环境影响小，具有较好的技术经济效益。

Description

一种灌注桩的截桩施工方法

技术领域

本发明涉及一种灌注桩高于桩顶设计标高超灌部分的截除方法，特别涉及一种无声破碎剂与同步薄型千斤顶组合使用的截桩方法。

背景技术

《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50208-2002)中规定灌注桩的桩顶标高至少要比设计标高高出0.5m；《建筑桩基技术规范))(JCJ94-2008)中对不同类型灌注桩的混凝土超灌高度也作了具体规定。规范这样规定是考虑桩基混凝土一次浇灌量大，或水下浇灌混凝土的基桩，由于在振捣过程中随着混凝土内部的气泡或孔隙上升至桩顶部分，桩顶一定范围内为浮浆、水下混凝土浇筑时的泥浆或灰浆混合物等，一般情况下混凝土浮浆较厚且强度较低，达不到设计要求，为了保证桩头部分的混凝土强度，应将浮浆部分剔除。同时桩头破除要求桩顶面混凝土完整、表面平整、中心微凸、钢筋保护层不被破坏等，以保证桩头凿除达到规范要求。在实际施工中还经常出现灌注桩混凝土的超灌高度大于规范要求的情况，导致超灌部分截除有较大的工作量。

本技术发明之前常用的风镐、混凝土分裂机、人工挖除、炸药爆破、微爆技术等，施工期间噪声、粉尘和振动均比较大，对环境影响大，同时操作人员劳动强度高、长期操作易影响身体健康、施工效率低、造价较高。施工中有时导致桩顶标高低于设计标高；桩顶易形成微裂缝，不利于后续施工，对桩体质量、桩体钢筋损伤大，与目前基础设施建设项目所要求的高效、快捷的施工要求不协调。

目前已有采用机械挤压破除桩头超灌部分的方法，该方法的原理为施加水平力，使得混凝土在截断面劈裂破坏，而一般来说混凝土的劈裂抗拉强度大于混凝土的轴心抗拉强度。具体实施时通常采用桩头破除机，桩头破除机是一种可根据桩的直径调节的环状液压破碎装置，破碎装置由一组小千斤顶和破碎齿组成，将其固定在桩头上，通过液压形成的机械压力在桩头形成侧向压力，使桩头混凝土挤压破碎，以达到破除桩头的目的。采用这种方法破碎时，需要挖机等机械配合，同时截桩断面不平整，一般还需要人工使用风镐对桩头进行修整。目前整体截桩方法主要有：Recepieux法和Elliou法。Recepieux法指先在灌注桩需要截除桩头部位的钢筋笼的竖向钢筋上包裹一层柔性发泡橡塑隔离套来隔离桩头混凝土，在灌注完混凝土的桩内预埋多个可注入膨胀剂的导管及膨胀装置，利用膨胀剂产生缓慢、持续的膨胀压力使桩头混凝土在预定位置形成平裂缝，随后将分离的桩头整体吊除。Elliott法主要是指通过采用钻孔机械在桩头处垂直桩身钻孔，桩的竖向钢筋隔离方式同Recepieux法，并使用专用的楔子形成的外力使桩头在截除高度处形成水平裂缝，断裂的桩头整体吊除。Recepieux法单纯利用膨胀剂的膨胀力截桩，膨胀剂用量大、施工效率低，导致造价也相对较高，且有些情况下易出现膨胀剂灌入量少或膨胀力有限，无法将桩截断的情况。Elliott法原理为通过楔子形成的外力使桩产生劈裂破坏，与使桩产生轴心拉裂破坏相比，需要施加更大的荷载，同时施工速度较低、截断面质量也较差。

无声破碎剂是通过材料进行水化反应使其硬化并产生巨大胀力从而进行裂解施工的一种新型粉剂材料。以煅烧的氧化钙为主体的粉末状无机化合物，用水调成浆体灌入岩石或者混凝土钻孔中，随着水化反应的进行，膨胀与硬化同时进行，生成新的膨胀物质，缓慢的将膨胀压力施加给孔壁，从而将介质破碎。国内已有采用手持式风钻钻孔后，埋入无声破碎剂将桩头破碎成块状的工艺，而单纯采用无声破碎剂对钢筋混凝土破除孔径需要为40～50mm、孔距需要150～250mm，布孔数量多，钻孔及无声破碎剂数量大，施工效率低，施工成本较高。

综上所述，亟需发明一种在工期、工程投资、工程质量之间能够合理平衡，施工速度快、造价低、环境影响小的灌注桩超灌部分截除方法，以适应《绿色施工导则》(建质[2007]223号)中提出的扬尘控制和噪声与振动控制的环保要求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种新型灌注桩的截桩施工方法，有效结合无声破碎剂预裂与薄型同步千斤顶顶裂技术，达到施工速度快、造价低、环境效益好的效果。

为了实现上述的目的，发明采用了以下技术方案：

一种新型灌注桩的截桩施工方法，其特征在于包括以下的步骤：

(1)、灌注桩桩身混凝土灌注前在孔顶套接护筒，护筒底端低于桩顶设计标高，护筒沿周向一圈均匀布置一个以上凹槽，凹槽的最底端高于桩顶设计标高；护筒可采用钢模板，且内侧涂抹脱模剂，或者采用与灌注桩形状一致的整体式或分离式护筒；

(2)、在灌注桩桩顶钢筋笼竖向主筋上设置隔离套管后，放置钢筋笼，隔离套管高于灌注桩超灌顶标高，且隔离套管的最底端低于凹槽最底端；隔离套管可为松解泡棉、PE保护管、PVC保护管；

(3)、在灌注桩内灌注混凝土成桩，在超灌顶部植入吊环，待达到混凝土养护要求后，拆除带凹槽护筒，吊环可采用钢筋或麻绳；

(4)、待桩身达到设计强度标准值的70％后，在桩身对应护筒凹槽的部位钻孔形成无声破碎剂灌注孔，灌注孔水平向下倾斜3-10°，钻孔深度不小于桩半径的2/3，孔径和孔数根据无声破碎剂灌注量确定，且孔径满足薄型千斤顶9放置的要求；在灌注孔开口处设置止水片；止水片材质为橡胶或木板；

(5)、灌注孔洗孔后在灌注孔内灌注无声破碎剂，并采用封口塞封闭灌注孔；

(6)、向止水片围成的槽注水，并及时补充；

(7)、无声破碎剂膨胀效应基本发挥后，拆除止水片，在凹槽内放入薄型同步千斤顶，若千斤顶行程不足可放置钢垫片，在千斤顶作用下，将超灌部分桩头截断；

(8)、将截断桩头吊除后，人工将桩顶修整至设计标高及形状。

本发明利用混凝土的轴心抗拉强度小于劈裂抗拉强度特点，在灌注桩预截断面处采用无声破碎剂使桩身产生预裂，植入无声破碎剂的孔同时成为了截桩的导向孔，并采用薄型同步千斤顶施加竖向力使灌注桩超灌部分在竖向力作用下在预截断面拉裂破坏。

充分利用无声破碎剂无扬尘、噪声等环境污染小的优点，同时克服无声破碎剂膨胀力有限，以及单一采用需要无声破碎剂钻孔数多、用量大、施工效率低、造价高的缺点。本发明可减少无声破碎剂的使用量及钻孔数量，进而节省工程造价。总之，本施工方法与传统的单纯利用无声破碎剂截桩、人孔凿除、液压挤碎破桩等相比，施工速度快、造价低、对环境影响小，具有较好的技术经济效益。

附图说明

图1本发明新型灌注桩的截面图；

图2为图1的俯视截面图；

图中：1-护筒、2-桩身混凝土、3-钢筋笼竖向主筋、4-隔离套管、5-无声破碎剂灌注孔、6-无声破碎剂、7-钻孔封孔塞、8-凹槽、9-薄型同步千斤顶、10-止水片、11-吊环、12-桩顶设计标高、13-水、14-超灌顶标高。

具体实施实例

图1本发明新型灌注桩的截面图，图2为图1的俯视截面图，参照图1、2所示，一种新型灌注桩的截桩施工方法，在灌注桩成孔后桩身混凝土2灌注前，在孔顶放置护筒1，护筒1底端低于桩顶设计标高12；沿着护筒1周向一圈均匀布置一个以上凹槽8，凹槽8的最底端高于桩顶设计标高12；灌注桩上对应凹槽的部位设置无声破碎剂灌注孔5，灌注孔向下倾斜，内部灌注无声破碎剂6，在灌注孔开口端设置止水片10；在灌注桩桩顶钢筋笼竖向主筋3上设置隔离套管4，隔离套管4的底部高于灌注桩超灌顶标高14，且隔离套管的最底端低于凹槽最底端；在灌注桩超灌顶部设置吊环11，吊环可采用钢筋或麻绳；护筒1可采用钢模板，且内侧涂抹脱模剂，或者采用与灌注桩形状一致的整体式或分离式护筒，凹槽的尺寸满足薄型千斤顶9放置的要求；隔离套管可为松解泡棉、PE保护管、PVC保护管；止水片10材质为橡胶或木板。

施工过程如下：

以桩径d＝1000mm的灌注桩为例，主筋为15根均匀布置的φ＝18mm的钢筋，桩身混凝土采用C30，保护层为60mm。

(1)、灌注桩成孔时在孔顶设置护筒，护筒1的外周设置四个凹槽8，凹槽8截面为160mm×160mm的方形，高度85mm；护筒1底端比桩顶设计标高低100mm，凹槽8底端比桩顶设计标高高150mm；

(2)、在灌注桩桩顶钢筋笼竖向主筋3上设置隔离套管4后，放置钢筋笼，隔离套管4选用公称外径30mm，壁厚3mm的PVC管。隔离套管4比凹槽8底端标高低100mm，顶端超出灌注桩超灌标高14的高度30mm；

(3)、灌注混凝土2成桩，在超灌顶部植入吊环11，待达到混凝土养护要求后，拆除带凹槽护筒1，吊环11采用Φ8钢筋加工而成，插入深度100mm；

(4)、待桩身达到设计强度标准值的70％后，在凹槽8竖向内侧壁底部钻孔形成无声破碎剂灌注孔5，无声破碎剂灌注孔5水平向下倾斜3°～5°，孔径为50mm，孔深400mm，孔底距桩顶设计标高不低于100mm；

(5)、在凹槽8水平底面距外侧边线30mm处，设置橡胶止水片10，高度60mm，固定于凹槽8底边缘及两侧边，围成注水槽；

(6)、将SCA-I型无声破碎剂6调制成浆状，洗孔后灌入孔5内，并采用封口塞7将孔口封闭，封口塞7采用与钻孔直径相匹配的木塞；

(7)、向止水片10围成的注水槽内注入水13，并及时补充；

(8)、无声破碎剂6膨胀效应基本发挥后，拆除止水片10，在凹槽8内均匀放置4个薄型同步千斤顶9，千斤顶的参数如表1。若千斤顶行程不足可放置钢垫片，在千斤顶作用下，将超灌部分桩头截断；

表1

(9)、将截断桩头吊除后，人工将桩顶修整至设计标高及形状。

比较实施例

根据类似工程实例及初步验算，以桩径d＝1000mm的灌注桩，主筋数量为15根，均匀布置的φ＝18mm的钢筋，桩身混凝土采用C30，保护层为60mm为例将本发明与单独使用破碎剂、单独使用千斤顶进行比较。

单纯采用SCA-I型无声破碎剂，以静态破碎剂的膨胀力使桩在预截断面处胀裂，需要沿桩预截断面布置孔径为50mm、孔深400mm的无声破碎剂灌注孔16个，钻孔数量及静态破碎剂灌注量为本发明施工方法的4倍，若需把超灌部分桩头破碎为块状，则需要沿超灌部分桩头外周布置更多无声破碎剂的灌注孔。同时由于桩径、混凝土标号、配筋不同的灌注桩，若无相关施工经验，无声破碎剂的灌注量难以精确计算，灌注量过大导致浪费，而灌注量不足预截断面则无法胀裂，需要重新钻孔灌注无声破碎剂或采取其他工程措施。

若单独使用千斤顶使桩在预截断面处拉裂或劈裂，无静态破碎剂6的膨胀力而形成的预裂面时，除需要设置更大量程的千斤顶及施加更大顶推力外，超灌部分截断面易出现偏差，截断面质量较差，易导致设计桩顶标高附近保护层破坏及形成微裂缝；同时钢筋笼主筋若无隔离措施，则需要更大的千斤顶顶推力，导致施工效率低、截桩成本增高。

Claims (6)

1.一种灌注桩的截桩施工方法，其特征在于包括以下的步骤：

（1）、灌注桩桩身混凝土灌注前在孔顶套接护筒，护筒底端低于桩顶设计标高，护筒沿周向一圈均匀布置一个以上凹槽，凹槽的最底端高于桩顶设计标高；

（2）、在灌注桩桩顶钢筋笼竖向主筋上设置隔离套管后，放置钢筋笼，隔离套管高于灌注桩超灌顶标高，且隔离套管的最底端低于凹槽最低端；

（3）、在灌注桩内灌注混凝土成桩，在超灌顶部植入吊环，达到混凝土养护要求后，拆除护筒；

（4）、待桩身达到设计强度标准值的70%后，在桩身对应护筒凹槽的部位钻孔形成无声破碎剂灌注孔；

（5）、在灌注孔开口处设置止水片；

（6）、灌注孔洗孔后在灌注无声破碎剂，并采用封口塞封闭灌注孔；

（7）、向止水片围成的槽内注水，并及时补充；

（8）、无声破碎剂膨胀后，拆除止水片，在凹槽内放入薄型同步千斤顶，在千斤顶作用下，将超灌部分桩头截断；

（9）、将截断桩头吊除后，人工将桩顶修整至设计标高及形状。

2.根据权利要求1所述的灌注桩的截桩施工方法，其特征在于步骤（4）的灌注孔水平向下倾斜3-10°，钻孔深度不小于桩半径的2/3，孔径和孔数根据无声破碎剂灌注量确定，且孔径满足薄型千斤顶放置要求。

3.根据权利要求1所述的灌注桩的截桩施工方法，其特征在于步骤（3）的吊环为钢筋或麻绳材质。

4.根据权利要求1所述的灌注桩的截桩施工方法，其特征在于步骤（1）的护筒为内侧涂抹脱模剂的钢模板或者采用与灌注桩形状一致的整体式或分离式护筒。

5.根据权利要求1所述的灌注桩的截桩施工方法，其特征在于步骤（2）的隔离套管为松解泡棉、PE保护管、PVC保护管。

6.根据权利要求1所述的灌注桩的截桩施工方法，其特征在于步骤（5）的止水片材质为橡胶或木板。

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