雅萬高速鐵路橋梁樁基液壓破除樁頭的原理和質量控制

陳政彬

雅加達至萬隆高速鐵路是中國高鐵走國門的首條海外EPC（工程總承包）高鐵項目，位于爪哇島西部，連接印度尼西亞首都雅加達和西爪哇省省會萬隆，遠期作為雅加達至泗水高速鐵路的一部分。工程由隧道、橋梁、路基、四電組成，線路全長142.3km，橋梁長度83.8km,占比58.88%，DK655 特大橋為橋梁工程的一部分。中國電建水電七局使用液壓破樁機進行橋梁樁基樁頭破除，為后續橋梁樁基樁頭破除作業收集各項數據，總結質量過程控制要點，并積累實際施工經驗，為推廣雅萬高鐵橋梁樁基工程機械化快速施工提供技術依據。

一、工程概況及項目背景

1.工程概況

雅萬高速鐵路是中國高鐵走出國門EPC（工程總承包）首條高鐵項目，工程為“一帶一路”標志性工程，線路全長142.3km，工程主要由隧道、橋梁、路基、四電等組成。

DK655 特大橋是雅萬高鐵橋梁工程中一座特大橋，全長2818m，樁基共計799 根，其中1.5m 樁徑樁基32根，1.25m 樁徑樁基32 根，1.0m 樁徑樁基32 根，樁基長度在39-69m,因地質條件本工程樁基均采用水下灌注，鉆孔灌注樁水下灌注混凝土時，超灌高度宜為0.5 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 。樁頂超灌部分或松散混凝土的鑿除，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。

橋梁樁基成孔大多為護筒結合護壁，樁頭破除目前普遍使用人工破樁頭的方法，人工配置空壓機和風鎬直接進行破除，在鋼筋剝離過程中可能會將下部樁身外側保護層混凝土破壞，由于破除標高不好控制，導致樁頭深入承臺長度不足出現了一些的質量問題，也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。

2.項目背景

液壓破樁機有作業面積大、破樁速度快、機械操作靈活等特點。鑒于印度尼西亞共和國缺乏使用液壓破樁機進行橋梁樁基樁頭破除的生產經驗，中國電建水電七局雅萬高鐵DK655 特大橋使用液壓破樁機進行橋梁樁基樁頭破除試驗性生產，為后續液壓破樁機在橋梁樁基樁頭破除作業收集各項試驗數據，總結質量過程控制要點，并積累實際施工經驗，為推廣雅萬高鐵橋梁樁基樁頭破除采用液壓破樁機機械化快速施工提供技術依據。

二、樁基液壓破除法施工技術原理和質量控制

1.液壓破除法施工技術原理

DK655 特大橋樁基樁頭液壓破除法主要是在樁基鉆孔結束后制作鋼筋籠時，將加工好的PE 套管直接套入鋼筋籠外露承臺的主筋和聲測管外端表面，套管底端設在切割線2cm 的位置處,下部采用塑料膠帶固定，膠帶深入樁體2-3cm，上端同此做法。為了保證PE 管的整體位置準確，在樁頭內采用28#鉛絲將包裹在鋼筋上的套管以間距30cm 綁扎固定，并將其位置固定保證不發生串動，PE 管使樁頭混凝土和主筋不發生握裹。PE 套管公稱直徑根據樁基主筋的數量和規格選定，PE套管的參數詳見表1。在基坑開挖支護完成后，根據測量放樣數據在樁頂高程以上10cm 處采用二次環切工藝，使得樁頭伸入承臺10cm滿足要求，環切采用手推式砂輪機，環切深度3-5cm。第一次環切位置即樁頭以上10cm 處，第二次環切在樁頭以上20-25cm 處，環切完成后采用小型電鎬將二次環切中間位置樁頭混凝土沿環切線高程橫向開槽破除。將環切區域開槽清除后再采用液壓破樁機對超灌樁頭自上而下進行破除，樁頭采用分節段破除，分節高度一般25-30cm，將破除的混凝土移動至基坑外側并運輸至指定位置。破除后樁頭切面平整，工作效率快，標準化程度高。

表1 PE套管參數表

2.質量控制

待橋梁樁基混凝土強度達到75%后，測量放樣及開挖承臺基坑，在承臺開挖過程中，對外露樁頭的主筋不能損傷或彎曲，否則對破除樁頭不利，必須保護好。若基坑需支護的即采取支護措施，對基坑進行加固處理，確保基坑的穩定性和操作人員的安全。開挖過程嚴格控制標高，嚴禁處理超挖和欠挖情況，避免影響樁基的受力。

環切前可用醒目的紅色對環切線進行標識，避免環切樁頭伸入承臺10cm 位置不足，環切深度根據鋼筋保護層厚度確定，因DK655 特大橋主筋保護層為7.5cm,因此選用環切3-5cm,既能避免環切傷害樁基主筋又能保護樁體混凝土不被破壞，環切后橫向開槽人工剝除隔離區，再次確保樁頭混凝土整體完整性。

液壓破樁機采用L 型號，分節高度選擇25-30cm,便于一次性將破除的樁頭吊離至指定區域，且不會因液壓油缸伸出量過多對主筋的幾乎無損傷。

采用液壓破樁機破除后樁頭，樁頭鋼筋無彎曲、損傷、斷裂等情況，能使樁基與承臺較好的錨固鏈接。破除后樁頭外露頂面平順、美觀整齊無缺棱掉塊、混凝土無裂紋、樁頭完整。

3.工作面選擇

在施工現場選擇液壓破樁機對橋梁樁基樁頭進行破除時因需要使用吊車，因此不僅需要施工便道還需要吊車作業平臺及液壓設備放置平臺，此平臺可以結合后續施工場地建設。

4.液壓破樁機破樁速度

DK655 特大橋全橋樁基混凝土強度均為C40，因承臺大小樁基數量也不相同，列舉一個承臺8 根樁基超管均為60-80cm。一臺液壓破樁機配合1 名液壓破樁機操作手和3 名作業工人，以全橋799 根樁基破除綜合分析。破除一根樁基需要27-35min，一個承臺8 根樁基大約需要280min（取大值后約4h40min）即可完成整個承臺樁基的破除作業。

與普通人工破樁頭相比，液壓破樁機的破樁質量保證和施工時間上優勢明顯。

5.其他方面

液壓破樁機采用吊車配合，設備易組織到位；破樁人員投入無需太多，可以形成流水作業；破樁過程無較大噪音和揚塵，環保能較好地控制；整體工期節約1/4，避免因破樁影響后續施工進度。

三、結語

在本次DK655 特大橋橋梁樁基樁頭破樁過程中，液壓破樁機施工充分發揮空氣粉塵污染小、液壓頂破除樁頭高效、工藝操作簡單、質量能很好控制。不過，采用液壓破樁機破除樁頭施工目前也存在一定劣勢，主要為：（1）一次性投入大，后期維護和折舊費用高；（2）配件采購時間周期長，對工期影響大。

隨著人工破除樁頭勞動力成本不斷上升及各級管理單位對人身安全、施工環境、工程工期的高度重視，液壓破樁機在施工橋梁樁基樁頭破除施工中逐漸受追捧。對于成本控制，可以通過提高生產規模、機械使用率及操作手技術水平以減少質量缺陷等手段來降低成本。