CN111005378A - 一种静态胀裂破除钻孔灌注桩桩头的施工方法 - Google Patents

Abstract

一种静态胀裂破除钻孔灌注桩桩头的施工方法，包括如下步骤：步骤1：在桩基设计标高线以上的主筋上全长度套塑料管；步骤2：将灌注桩钢筋笼下放入桩孔内，在桩顶适当位置插入吊环以作后续吊离桩头之用；步骤3：开挖基坑，沿桩基设计标高画定位线，采用钻孔设备沿定位线开凿水平钻眼；步骤4：钻孔钻设完成后，采用高压风或水对钻孔进行清孔；步骤5：将膨胀剂与水按比例混合，快速装入钻孔并用橡胶塞进行封孔防止膨胀剂喷出钻孔；步骤6：等待膨胀剂的化学反应产生膨胀压力破桩；步骤7：等膨胀剂化学反应完成，在桩顶吊环内穿钢丝绳，并利用吊机起吊将桩头吊出。本发明的有益效果是：该施工方法破桩工作产生噪音少，对周边环境影响小。

Description

一种静态胀裂破除钻孔灌注桩桩头的施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程施工领域，具体涉及一种静态胀裂破除钻孔灌注桩桩头的施工方法。

背景技术

在桥梁工程施工中，灌注桩是最为常见的一种桩基础形式，浇注灌注桩时，桩顶标高应高于设计桩顶标高0.5～1.0m，以保证桩基强度的整体性，但高于桩顶设计标高的桩头部分在后续工序施工时必须予以凿除。目前主要采用人工配合小型机具或是专用大型机械对桩头进行破除处理，例如桩头环切工艺，破桩机、截桩机等机械破桩头工艺等。但是这些方法都有很多的不足之处。

常规的桩头破除工艺是采用人工结合空压机和风镐直接进行破除作业，作业范围局限，作业效率低，外观差，桩顶质量难以保证。目前应用较多的环切法桩头破除工艺可以保证伸入承台部分的桩基的质量满足规范和设计的要求，并可以提高桩头破除效率。但是，该工艺仍需要风镐等机具对环切口上侧钢筋保护层人工凿除，施工效率仍然有待提高；在环切以及桩基主筋保护层凿除的过程中，风镐不可避免的会伤及主筋；为方便后续的桩头吊除，需要对主筋弯折一定的角度，这样也会对主筋带来一定的损伤。

机械化可大幅提高桩头破除效率，目前也有很多专门应用于桩头破除的大型机械。在公开号为CN 104314079 A公开的“钢筋混凝土桩头剪切破碎装置”中，该装置通过四个液压千斤顶提供动力带动桩头剪刀破碎臂向钢筋混凝土桩头中心移动，直至钢筋混凝土桩头破碎，安全省力、节约时间，具有较高的工作效率。但是该装置的缺点也很明显，它结构复杂，机械购置费用较高；剪刀破碎臂长度无法调节，对于不同的破桩高度普遍适用性差；同时，该种装置需要逐段对桩头反复破碎，效率仍然较低，且对桩基钢筋笼主筋损伤比较大。

目前在破除桩头的同时而不损坏钢筋笼主筋的方法也有很多，主要是对主筋外加保护套来实现。在公开号为CN 107542092 A公开的“高效率蜂窝法破桩头施工工艺”，在钢筋笼加工制作时，在钢筋笼的每根主筋和声测管上套有隔离套管，在桩头破除时沿环切位置对称水平插打钢模块，直到桩头与桩身分离，再移除桩头。该方法通过在主筋上套入隔离套管，有效避免了桩头处理过程中对主筋的损伤。并且，操作过程简单，减少了施工设备的投入，相较于传统方法减少了施工噪音，改善了施工环境。但是该方法也有很大的局限性：钢楔块需要人工定位，在击打过程中容易给造成事故，安全性差；要形成贯穿裂缝，需要布置较多的钢楔块插打位置，人工成本高；钢楔块如果单个按顺序插打，所形成的裂缝做种不一定能够形成理想的破桩平面，破桩头效果不好，如果数个钢楔块同时插打，由于工作面范围狭小，工人难以操作。总体来说，该种方法虽然有一定的优点，但是实际可操作性不高。

在公开号为CN 104032739 A公开的“静态高效破碎桩头”，该方法提供一种静态高效破碎桩头，将其整体置于工作孔洞内，其桩芯在动力源的驱动下带动第一、第二外壳张开，起到挤压破碎并分离灌注桩钢筋笼周围混凝土的作用。该方法具有安全性高，节能环保，噪音小的优点。但是，该破碎桩头是通过横向挤压产生竖向裂隙来实现桩头破碎的，因此桩头破碎范围无法控制，极有可能对桩顶设计标高以下的范围造成破坏，破桩效果差；该破碎桩头无法实现混凝土与钢筋笼主筋的分离，桩头破碎后仍需人工对包裹在主筋上的混凝土进行剥离，施工效率低；该破碎桩头结构复杂，应用中还需要配备强大的动力源，实用性差。

因此，寻求一种快速高效，工艺简单，成本低廉，不损伤主筋，安全可靠，节能环保的灌注桩桩头破除方法，已是完善桥梁施工标准化的迫切要求。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了施工工艺简单、施工成本低廉、破桩作业高效的一种静态胀裂破除钻孔灌注桩桩头的施工方法。

本发明的技术方案如下：

一种静态胀裂破除钻孔灌注桩桩头的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：在灌注桩钢筋笼制作时，在桩基设计标高线以上的主筋上全长度套塑料管，并将塑料管两端采用封堵材料进行密封，防止桩基灌注混凝土时有混凝土进入塑料管内部；

步骤2：将灌注桩钢筋笼下放入桩孔内，混凝土按照常规方法灌注完毕后，在混凝土能够有效支撑吊环而又没有达到初凝时，在桩顶适当位置插入吊环以作后续吊离桩头之用；

步骤3：待桩基完整性检测完成后，开挖基坑，沿桩基设计标高画定位线，采用钻孔设备沿定位线开凿水平钻眼；

步骤4：钻孔钻设完成后，采用高压风或水对钻孔进行清孔；

步骤5：将水与膨胀剂以2.5-3.5:6.5-7.5的比例混合并搅拌成具有流动性的均匀浆体，然后倒入与钻孔直径相适应的塑料膜袋中，快速装入钻孔并用橡胶塞进行封孔防止膨胀剂喷出钻孔，制药与装药时间间隔要控制在5min之内；

步骤6：等待膨胀剂的化学反应产生膨胀压力破桩，并在此期间对下一根桩基进行钻孔装药操作；

步骤7：等膨胀剂化学反应完成，产生的膨胀压力在桩头预定位置形成裂缝后，在桩顶吊环内穿钢丝绳，并利用吊机起吊将桩头吊出，完成桩头破除工作。

所述的一种静态胀裂破除钻孔灌注桩桩头的施工方法，其特征在于，所述步骤1)中塑料管采用硬质塑料管或半硬质塑料管，并将塑料管两端采用泡沫胶进行密封。

所述的一种静态胀裂破除钻孔灌注桩桩头的施工方法，其特征在于，所述步骤2)中灌注桩钢筋笼下放入桩孔过程中注意防止磕碰钢筋笼顶部塑料管以免造成塑料管松脱而失去隔离桩头主筋与混凝土的作用。

所述的一种静态胀裂破除钻孔灌注桩桩头的施工方法，其特征在于，所述步骤2)中在桩顶对称位置插入两个吊环。

所述的一种静态胀裂破除钻孔灌注桩桩头的施工方法，其特征在于，所述步骤3)中钻眼个数n，钻眼深度l，钻眼直径d根据桩基直径D以及桩基混凝土抗拉强度σ_砼综合确定，具体确定方式可参照下式：

式中：n—钻孔个数；l—钻孔深度；d—钻孔直径；D—桩基直径；σ₀—胀裂剂膨胀压力；σ_砼—桩基混凝土抗拉强；π—圆周率，取3.14。

所述的一种静态胀裂破除钻孔灌注桩桩头的施工方法，其特征在于，所述步骤5)中水与膨胀剂以3:7的比例混合。

本发明的有益效果是：

1)该施工方法破桩工作产生噪音少，对周边环境影响小；

2)该施工方法膨胀剂价格便宜，破桩成本低；

3)该施工方法破桩工时基本集中在打设钻眼工序上，破桩速度快；

4)该施工方法吊除桩头可集中安排吊机施工，其他时间内不需要配备大型机械，破桩工作灵活程度高；

5)该施工方法膨胀剂反应较为温和，施工安全性好。

附图说明

图1为本发明的灌注桩钢筋笼加工示意图；

图2为本发明的桩头破除基坑开挖示意图；

图3为本发明的A-A剖面钻孔布置示意图；

图中：1-硬质或半硬质塑料管；2-桩基钢筋笼主筋；3-桩基钢筋笼螺旋筋；4-设计桩顶标高线；5-基坑；6-地面线；7-桩头；8-吊环；9-钻孔；10-桩基；11-膨胀剂；12-橡胶塞。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明作进一步描述。

如图1-3所示，静态破碎方法是根据被破混凝土的抗拉强度，在被破混凝土结构上布设钻孔，钻孔的参数包括孔径、孔深和个数等，采用注浆法或装袋法在钻孔内装填胀裂剂并封孔，利用胀裂剂释放膨胀压力产生裂纹达到破碎的目的。

桩基钢筋笼包括桩基钢筋笼主筋2及绕设在桩基钢筋笼主筋上的桩基钢筋笼螺旋筋3，在桩基钢筋笼加工完成后，采用硬质或半硬质所料管1将桩基设计标高线4以上部分桩基钢筋笼主筋2套住，并在塑料管1两端使用泡沫胶等封堵材料进行有效密封防止混凝土浆液漏入塑料管内部，塑料管直径要求稍大于主筋直径易安装为宜；桩基成孔后将钢筋笼放入桩孔内，按照常规方法灌注混凝土，在钢筋笼运输与起吊下放的过程中注意保护塑料管1，防止破坏塑料管1两端的密封。

混凝土灌注完成后，在其具有足够承载力之后达到初凝之前，将吊环8插入桩头7中，吊环对称布置两个；桩基完整性检测验收完成后，开挖基坑5为破除桩头7提供工作空间以及系梁或承台浇筑空间；基坑5开挖完成后，沿桩基10桩顶设计标高线4画定位线，并沿定位线打设钻孔9，钻孔按照一定间距均匀布置，钻孔直径、深度、个数参照前式确定。

钻孔9钻设完成后，采用高压风或水对钻孔进行清孔；清孔完成后将膨胀剂11和水按照比例配置好，装入塑料膜袋并封口后，装入钻孔9内，其间可使用木棍轻捣塑料膜袋，尽量使膨胀剂11充满钻孔9，之后通过橡胶塞12对钻孔9进行封堵。

待膨胀剂反应完全，产生的膨胀压力产生裂缝将桩头7与桩基10分离后，将钢丝绳穿入吊环8，利用吊机将桩头吊出基坑，完成整个桩头破除工作。

一种静态破碎破除钻孔灌注桩桩头施工方法，具体步骤如下：

步骤1：在灌注桩钢筋笼制作时，在桩基设计标高线以上的主筋上全长度套硬质或半硬质塑料管，并将塑料管两端采用泡沫胶等或其他有效堵材料进行密封，防止桩基灌注混凝土时有混凝土进入塑料管内部，从而实现钢筋笼主筋与混凝土的有效隔离，一方面降低后期破除桩头时所需的拉拔力，另一方面有效保护钢筋笼主筋。

步骤2：将灌注桩钢筋笼下放入钻孔内，过程中注意防止磕碰钢筋笼顶部塑料管以免造成塑料管松脱而失去隔离桩头主筋与混凝土的作用；混凝土按照常规方法灌注完毕后，在混凝土能够有效支撑吊环而又没有达到初凝时，在桩顶适当位置对称插入两个吊环以作后续吊离桩头之用。

步骤3：待桩基完整性检测完成后，开挖承台或系梁基坑，沿桩基设计标高画定位线，采用凿岩机或其他钻孔设备沿定位线开凿一定数目水平钻眼，钻眼个数n，钻眼深度l，钻眼直径d根据桩基直径D以及桩基混凝土抗拉强度σ_砼综合确定，具体确定方式可参照下式：

式中：n—钻孔个数，一般以4-6个为宜；l—钻孔深度；d—钻孔直径，一般以35-50mm为宜；D—桩基直径；σ₀—胀裂剂膨胀压力；σ_砼—桩基混凝土抗拉强；π—圆周率，取3.14。

步骤4：:钻孔钻设完成后，采用高压风或水对钻孔进行清孔。

步骤5：将膨胀剂与水按以3:7比例混合并搅拌成具有流动性的均匀浆体，然后倒入与钻孔直径相适应的塑料膜袋中，快速装入钻孔并用橡胶塞进行封孔防止膨胀剂喷出钻孔，制药与装药时间间隔要控制在5min之内。

步骤6：等待膨胀剂的化学反应产生膨胀压力破桩，并在此期间对下一根桩基进行钻孔装药操作。

步骤7：等膨胀剂化学反应完成，产生的膨胀压力在桩头预定位置形成裂缝后，在桩顶吊环内穿钢丝绳，并利用吊机起吊将桩头吊出，完成桩头破除工作。

Claims (6)

1.一种静态胀裂破除钻孔灌注桩桩头的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：在灌注桩钢筋笼制作时，在桩基设计标高线以上的主筋上全长度套塑料管，并将塑料管两端采用封堵材料进行密封，防止桩基灌注混凝土时有混凝土进入塑料管内部；

步骤2：将灌注桩钢筋笼下放入桩孔内，混凝土按照常规方法灌注完毕后，在混凝土能够有效支撑吊环而又没有达到初凝时，在桩顶适当位置插入吊环以作后续吊离桩头之用；

步骤3：待桩基完整性检测完成后，开挖基坑，沿桩基设计标高画定位线，采用钻孔设备沿定位线开凿水平钻眼；

步骤4：钻孔钻设完成后，采用高压风或水对钻孔进行清孔；

步骤5：将水与膨胀剂以2.5-3.5:6.5-7.5的比例混合并搅拌成具有流动性的均匀浆体，然后倒入与钻孔直径相适应的塑料膜袋中，快速装入钻孔并用橡胶塞进行封孔防止膨胀剂喷出钻孔，制药与装药时间间隔要控制在5min之内；

步骤6：等待膨胀剂的化学反应产生膨胀压力破桩，并在此期间对下一根桩基进行钻孔装药操作；

步骤7：等膨胀剂化学反应完成，产生的膨胀压力在桩头预定位置形成裂缝后，在桩顶吊环内穿钢丝绳，并利用吊机起吊将桩头吊出，完成桩头破除工作。

2.根据权利要求1所述的一种静态胀裂破除钻孔灌注桩桩头的施工方法，其特征在于，所述步骤1)中塑料管采用硬质塑料管或半硬质塑料管，并将塑料管两端采用泡沫胶进行密封。

3.根据权利要求1所述的一种静态胀裂破除钻孔灌注桩桩头的施工方法，其特征在于，所述步骤2)中灌注桩钢筋笼下放入桩孔过程中注意防止磕碰钢筋笼顶部塑料管以免造成塑料管松脱而失去隔离桩头主筋与混凝土的作用。

4.根据权利要求1所述的一种静态胀裂破除钻孔灌注桩桩头的施工方法，其特征在于，所述步骤2)中在桩顶对称位置插入两个吊环。

5.根据权利要求1所述的一种静态胀裂破除钻孔灌注桩桩头的施工方法，其特征在于，所述步骤3)中钻眼个数n，钻眼深度l，钻眼直径d根据桩基直径D以及桩基混凝土抗拉强度σ_砼综合确定，具体确定方式可参照下式：

式中：n—钻孔个数；l—钻孔深度；d—钻孔直径；D—桩基直径；σ₀—胀裂剂膨胀压力；σ_砼—桩基混凝土抗拉强；π—圆周率，取3.14。

6.根据权利要求1所述的一种静态胀裂破除钻孔灌注桩桩头的施工方法，其特征在于，所述步骤5)中水与膨胀剂以3:7的比例混合。

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