灌注樁破除樁頭的方法和質量控制

王以盛 余波 高洋洋 王濤

(陜西延長中煤榆林能源化工有限公司，陜西靖邊 718500)

0 引言

鉆孔灌注樁水下灌注混凝土時，超灌高度宜為0.8 m～1.0 m，鑿除浮漿后必須保證暴露的樁頭混凝土強度等級達到設計等級［1］。樁頂超灌部分或酥松混凝土的鑿除，俗稱破樁頭，是灌注樁施工的最后一道工序，也是保證樁基工程質量的關鍵工序。

某能源化工項目地處毛烏素沙漠的南緣，重要建(構)筑物的基礎大多為泥漿護壁鉆孔灌注樁，施工單位普遍使用風鎬結合人工破樁頭的方法。初期由于一些施工單位不夠重視，管理松懈，工序混亂，出現了較多的質量問題，所有這些問題都直接影響到樁與承臺連接的可靠性，降低了樁基的極限承載能力。為此，我們在后續破樁頭施工中改進了措施，明確了質量要求，經過實踐取得了滿意的效果。

1 樁頭質量的重要性

混凝土灌注樁是由樁頭、樁身和樁端三部分組成，三位一體，缺一不可，否則作用于承臺的上部結構荷載就不能通過灌注樁傳遞給地基，建(構)筑物也難以牢固存在。樁頭質量的重要性分析如下:

1)文獻［2］要求樁身混凝土強度應滿足樁的承載力要求，以實現荷載的可靠傳遞。而樁頭直接承受上部荷載且作用效應最大，因此保證樁頭混凝土質量尤為重要。

2)樁基工程承受由承臺傳遞上部結構的豎向力和水平力，樁頂應嵌入承臺以滿足荷載傳遞及基樁和承臺共同工作的需要。震害調查也表明，某些情況下承臺與樁可能脫離，這對上部結構安全極為不利。根據傳統習慣，樁頂嵌入承臺50 mm～100 mm且樁縱筋錨入承臺一定長度時，可形成介于鉸接和剛接之間的聯系方式，既可以傳遞剪力，也可傳遞一部分彎矩。大量的群樁的水平承載力試驗表明，這種連接方式有利于降低樁頂固端彎矩，提高群樁的水平承載力。如樁頂嵌入承臺深度過大，會降低承臺的有效高度，而不利于抗彎、抗剪和抗沖切。因此，文獻［1］～［3］對承臺和樁的連接構造做了規定、說明。

3)在進行動、靜載質量檢驗時，首先接受考驗的也是樁頭。就樁頭所處的位置和所承擔的任務而言，保證和提高樁頭質量，是施工管理者責無旁貸的責任和義務。也只有切實地控制好破樁頭的施工質量，才能使灌注樁成為優質灌注樁。

2 鋼筋籠的安裝高程的控制

為了減少破除樁頭時剝離鋼筋和焊接接長的工作量，鋼筋籠安裝時應注意控制好頂部高程符合設計要求。施工時通過焊接吊環和在護筒頂部穿橫梁來防止鋼筋籠下竄和上浮，吊環的長度根據護筒頂面高程和樁頭設計高程確定。鋼筋籠安裝時，頂面高程測量一定要準確。

3 灌注樁樁頭高程的控制

灌注樁澆筑混凝土時，一定要控制好樁頂部高程。超灌高度過高，不僅浪費了混凝土，而且增加了破樁頭的工作量，從而增大成本和延誤工期;灌注高度過低，破樁頭的工作量相對減少，但樁頭混凝土質量難以保證，有可能造成接樁的后果，這樣也會增加成本和延誤工期。

混凝土灌注樁的高程一般采用吊錘測量的方法進行控制。這種方法主要是依靠人對混凝土和泥漿不同的感覺來準確判斷混凝土灌注頂面，以此確定混凝土灌注高度，進而控制混凝土灌注高程和樁頭高程。

4 基坑開挖的注意事項

基坑開挖過早，混凝土強度較低，開挖時容易擾動樁身混凝土，樁基質量難以保證;開挖過晚，混凝土強度過高，混凝土鑿除費勁，無形中增加了破樁頭的工作強度。一般情況下，灌注樁混凝土達到設計強度的70%(需7 d左右)時就可以開挖基坑?；娱_挖時應注意以下幾點:

1)開挖之前應完成灌注樁承載力動測或靜載實驗;

2)基坑開挖尺寸要便于破樁頭時鑿窩眼和水平打入短鋼釬，并預留承臺支模的工作空間;

3)挖掘機不得碰撞樁身，并做好邊坡防護和基坑頂部的安全防護措施及排水措施，保證施工安全;

4)當設計高程低于地下水位線時，需要進行基坑降水;

5)基坑開挖應和破樁頭作業配合分段進行，以滿足吊車作業半徑要求，減少二次倒運。

5 破樁頭的方法與步驟

整個破樁頭的工藝過程為:測定標高→切割樁混凝土保護層→打開缺口→剝出鋼筋→加深缺口→加鉆頂斷樁頭→吊離無效樁體→清理作業(樁頭鑿平、鋼筋調整和清洗樁頭)。

破樁頭的方法和要求如下:

第一步，用水準儀測定樁頂標高，并做好標記，每根樁的四周至少應設四個標志點。

第二步，在設計要求的樁頂標高位置設定一道沿圓周方向的切割線，用切割機沿切割線切割，切割深度以鋼筋保護層厚度而定，略小于保護層厚度，絕不能切割到樁基鋼筋。設定切割線的目的是為了在下一步施工即人工鑿除關鍵施工區域(切割線以上15 cm～20 cm的帶狀區域)混凝土的施工中，防止破壞有效樁體(即切割線以下樁體)。

第三步，人工鑿除關鍵施工區域的混凝土，形成缺口，露出鋼筋，鑿除深度為鋼筋的保護層厚度，鑿除時不得損傷鋼筋。

第四步，風鎬剝離其余無效樁體鋼筋保護層，露出鋼筋。所有露出的鋼筋均向外側微彎，以便后續施工。

第五步，風鎬成水平或稍向上傾斜鉆進關鍵施工區域內的中上部的混凝土，也就是設計要求樁頂上方10 cm左右處的混凝土。不斷加深該處缺口。之所以在要求樁頂上方10 cm左右處加深缺口，是為風鎬鉆進時預留可能損傷空間，保護有效樁體。

第六步，在缺口深度達到10 cm～15 cm時(樁身直徑以0.6 m計，更大的樁徑按實際情況確定缺口深度)，風鎬加鉆頂斷，位置在樁頂線以上10 cm，鉆頭水平或稍微向上。該步驟是整個破樁過程的關鍵，大約需要20 min～30 min。加鉆頂斷的原理在于:混凝土屬于脆性材料，脆性材料的特性就在于在外力作用下，僅產生很小的變形即破壞斷裂，并且斷口表面平齊。在風鎬鉆頭頂進過程中產生的豎直向上的作用力足以使上方的無效樁體斷裂，且斷頭平齊。

第七步，吊車吊離已被頂斷的無效樁體。如基坑寬度超出吊車作業半徑，需要挖掘機或裝載機配合倒運時，應有專人指揮，制定具體措施，避免損壞混凝土樁頭和外露鋼筋。

第八步，人工鑿除關鍵施工區域的其余混凝土，修整樁頭外露鋼筋，使樁頭標高和外露鋼筋符合設計要求和規范規定。清除樁頭浮渣和側面泥土，并沖洗干凈。

破樁頭作業區域劃分、完工后的效果見圖1。

圖1 破樁頭作業區域劃分示意圖

6 樁頭的質量驗收

樁頭是樁基工程竣工驗收時的唯一可見實物(其他均為隱蔽工程)，它在一定程度上代表著樁基施工質量的全部。依據文獻［1］［4］，灌注樁樁頭質量驗收的內容主要包括:1)樁頭位置偏差;2)樁頂標高;3)鋼筋籠安裝深度(高程);4)樁頭直徑;5)樁頭混凝土的強度;6)承載力;7)樁身完整性檢驗。

破樁頭質量通過驗收的標準:6)，7)項符合文獻［5］的規定，5)項通過目測法或實驗法(回彈或鉆芯取樣)判定合格，1)～4)項符合文獻［4］的規定。樁頭質量驗收過程中，對存在質量問題應制定相應施工技術處理方案，并按文獻［4］和方案要求進行二次驗收。樁基工程驗收合格后，整理資料進行中間交接，以便進行下道工序施工。

7 樁頭質量問題的處理

對灌注樁施工不當造成的樁頭質量缺陷，可按以下方法進行處理。

缺陷一:樁身主筋外露。

人工挖槽，沿樁周邊外擴20 cm寬，深度為露筋部位下10 cm～15 cm，套模，將基土水墜密實，澆筑100厚C15混凝土墊層。清理樁頭混凝土表面，綁扎承臺鋼筋，隱蔽驗收合格后與承臺混凝土一起澆筑。

缺陷二:樁頭混凝土破損嚴重，酥松混凝土未鑿除。

樁頭破損部分及酥松混凝土必須鑿除。如鑿除后樁頂標高低于設計標高，按缺陷一方案處理。

缺陷三:樁頭主筋被割斷，未接至設計長度。

將樁頭斷裂主筋全部鑿除，外露長度不小于5d，采用雙面搭接焊的方法接長。對鑿出鋼筋后樁頂標高低于設計標高的樁，按缺陷一的方法處理。

缺陷四:樁頭混凝土強度不足的處理。

對樁頭混凝土強度不足的樁，應繼續下鑿，直至符合要求為止，按缺陷一的方法處理。

缺陷五:樁頭標高不符合設計要求。

樁頂部高于設計標高部分應鑿除。當樁頂部低于設計標高時可按以下方法處理:

1)小于一個樁徑時，可以按缺陷一的方法處理。

2)大于一個樁徑時，采用接樁的方法處理，即按設計要求修正鋼筋，套模，將基土水墜密實，用高一級混凝土澆筑至設計標高;打毛樁頂面及樁四周的混凝土以便與承臺緊密連接。

3)當樁頂標高大多偏低時，可采用降低承臺底標高，增加承臺高度的方法解決。如承臺高度不變，應征得設計單位同意。

缺陷六:樁頭位置偏差的處理。

樁頭位置偏差超出文獻［4］要求，其承載力應經設計確認。如樁位偏差過大，原設計的承臺(梁)斷面寬度滿足不了規范要求，此時采用擴大承臺(梁)來處理。

8 結語

目前，這種破樁頭方法是工業與民用建筑中普遍使用的一種方法。這種方法所配備的機具設備主要有:短鋼釬、手錘、大錘、風鎬、空氣壓縮機和吊車等。破樁頭作業時，只有充分認識樁頭質量的重要性，遵循上述程序，規范化施工、嚴格質量控制，才能減少鑿除工作強度，降低施工成本，加快施工進度，保證工程質量。

［1］ JGJ 94-2008，建筑樁基技術規范［S］.

［2］ GB 50007-2011，建筑地基基礎設計規范［S］.

［3］ 劉金礪，高文生，邱明兵.建筑樁基技術規范應用手冊［M］.北京:中國建筑工業出版社，2010.

［4］ GB 50202-2002，建筑地基工程施工質量驗收規范［S］.

［5］ JGJ 106-2003，建筑基樁檢測技術規范［S］.