浅谈钻孔灌注桩桩头即时处理技术的研究

杨刚

摘要：本文介绍钻孔灌注桩桩头即时处理技术，该工艺简单、工效高且为后续工序提供了便捷，可为今后钻孔灌注桩桩头处理施工提供参考。

Abstract： This paper introduces the instant treatment technology of bored pile head. This technology is simple and has high efficiency and it is convenient for the subsequent process and it can provide reference for the future construction of bored pile head.

关键词：钻孔灌注桩；桩头处理；即时

Key words： bored pile；pile head treatment；instant

中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）06-0129-02

0 引言

目前我国钻孔灌注桩桩头处理多在承台开挖以后，凿除的方法通常有两种做法。一是使用人工配合风镐、钢钎等工具进行桩头凿除。二是先凿除钻孔灌注桩的主筋，进行剥离，然后环切桩头的方法。

而在钻孔灌注桩水下混凝土灌注完毕后即进行桩头挖除作业方面，国内仅有加长钢护筒至桩头以下，抽干泥浆后人工挖除桩头混凝土的尝试，通过宁西铁路项目试验，研制工装设备提高桩头处理施工技术水平，可为今后工程提供指导意义。

1 工装设计原理

钻孔灌注桩施工过程中桩头处混凝土在灌注时会不停被抬升，为不影响桩头混凝土的质量，水下混凝土多掺有缓凝剂，根据规范要求，钻孔灌注桩水下混凝土灌注完毕时，桩头处混凝土都没有初凝，这样就为我们桩头混凝土的提前处理创造了可能。

桩头即时处理工装主要由工作和走行两部分组成，工作部分主要由钻杆、钻头和动力头组成，走行部分主要由行走、转向、液压机构组成。通过钻杆、钻头的旋转，切割破碎尚未初凝的水下混凝土，将孔内浮碴、桩头多余混凝土储存于钻头内，带出桩体，达到桩头提前处理的目的。

2 工艺试验验证

在宁西铁路西安至合肥段增建第二线工程NXZQ-1标梁湾特大桥、鸿雁大桥？准100cm桩基进行了试验验证，试验方法简介，选择？准100cm钻孔桩作为试验用桩，加工直径？准68cm的桩头处理钻头，该钻头与YTR220型旋挖钻机配套使用。当钻孔桩灌注完毕3～5小时后，将旋挖钻机的钻头换成桩头处理用钻头，然后在钻孔桩钢筋笼内钻至设计桩顶标高，将浮碴和桩头多余混凝土取出。承台基坑开挖后验证：①浮碴是否混入桩头混凝土中；②桩头混凝土表面是否密实、平整；③桩头以上剩余混凝土清理难易程度。

试验过程步骤如下：第一步：旋挖钻机换装桩头处理用专用钻头，将旋挖钻机的钻头换装成桩头处理专用钻头这个过程很快，一般5～10分钟内即可完成。第二步：钻头平面和标高定位。第三步：进行即时桩头处理，钻进至桩顶标高。第四步：提取浮碴和樁头多余混凝土。

3 工装设备设计

3.1 整套工装设备的设计

根据钻孔灌注桩桩头即时处理的工作特点和工作环境，设计该工装需具备走行能力，不用辅助机械的自我工作能力，可更换不同直径钻头的强适应性能力，可进行长深度桩头处理的深孔作业能力。如有旋挖钻机施工，设计与旋挖钻机进行匹配施工的能力。

整套工装设备运输走行时预计长度10m，宽3m，高度3m总重不超过20t，总体设计图如图1所示。

3.2 钻头的设计

根据钻头的工作特点和工作需要，采用旋挖钻机钻头的相似设计，去除旋挖钻头的刀齿，采用平刀头，以防止破坏下层桩头混凝土，钻头底部设置挡板，使活动门更容易开关。由液压动力头提供钻头切削未凝固的水下混凝土必要的扭转动力。使用旋挖钻机同样的可伸缩钻杆，保证桩头及时处理能进行深孔作业。

4 施工工艺

桩头混凝土即时处理施工工艺，是在水下混凝土灌注完毕后，3～5小时后，使用专用桩头处理设备，将桩头即时处理专用钻头放入孔桩内，到达浮碴层后，启动动力头旋转钻杆，使钻头切削浮碴或桩头以上多余水下混凝土，将浮碴或混凝土通过钻头底部活动门铲入钻头内，然后提升钻头，在孔外排出浮碴、混凝土。对于孔壁和钢筋笼间没有清除的混凝土，也起到了扰动的作用，使其松动，便于后期清除。

4.1 工艺流程

钻孔灌注桩水下混凝土灌注完毕拔导管→旋挖钻机换装专用钻头或专用桩头即时处理机械进场→平面和标高定位→下沉钻头至孔内浮碴层→启动动力头带动钻头钻进→至桩顶设计标高以上5cm时停止钻进，原位旋转10min→提升钻头至孔外→清除钻头内浮碴、混凝土→清洗钻头。

4.2 施工工艺

4.2.1 施工工艺要点

①钻孔灌注桩水下混凝土灌注完毕后，拔除导管后，应等待3～5小时，等水下混凝土强度达到200kPa左右时，方可进行桩头即时处理，过早会造成钻头底部的活动门无法关闭，取不出来浮碴和混凝土；过晚水下混凝土强度过高，会造成钻头无法钻取混凝土，或扰动到钻孔桩钢筋，而无法继续钻进。水下混凝土达到200kPa强度所需的参考时间如表1所示。②钻头下沉和旋转时转速应控制均匀，要尽量慢速，尽量不要扰动钻孔桩钢筋，以造成桩头以下混凝土的破坏。③在钻至设计桩顶标高以上5cm时，钻头停止转动，下压钻杆，使钻头底部到达设计桩顶标高位置，反转钻头，使活动门关闭，提升钻头出碴。在桩顶设计标高位置可反复执行以上操作，将钻孔桩边缘滑落下来的浮碴和水下混凝土清除干净。④有声测管的钻孔灌注桩，对于设计桩顶标高以上的声测管，应尽量向外侧掰开，使其伸出到钢筋笼范围之外，防止在设计桩顶标高以上进行桩头即时处理时，破坏了声测管。

4.2.2 施工注意事项

①在灌注水下混凝土前应平整场地，特别是钻孔灌注桩钢护筒周围垫层应平整密实。②开始旋转时，应保持钻杆垂直、位置正确，防止因钻杆晃动引起工装整体歪斜。③发现钻杆摇晃、移动、偏斜或难以钻进时，应将钻头提起一段距离，在缓慢均匀的旋转钻杆，避免桩孔偏斜和工装损坏。④钻头进入混凝土层时，易造成钻杆因摩擦力偏斜，可提起钻头上下反复扫钻几次，以减少钻头阻力，保持钻杆垂直。⑤快达到设计深度时，要勤测量，防止钻深后影响桩头混凝土质量。

5 结论

钻孔灌注桩桩头即时处理施工技术，已经在工地试验上说明是行之有效的，它具有以下的优点：

①工效高，承台开挖后只需射水清理掉钢筋笼范围内桩头的浮浆，用铁锤或风镐敲掉钢筋笼外的剩余桩头混凝土即完成了桩头处理施工。②经济性好，经测算如果大规模采用该技术施工，它比桩头整体处理施工技术的费用还要低，而且直径越大的桩基经济性越好。③后续施工便捷，在基坑开挖完毕后，在向基坑吊放钢筋的同时便可完成桩头的剩余处理工作，实现了基坑开挖和承台钢筋施工的无缝连接。对于水中墩、深基坑等危险性较大的施工，可大大降低风险施工期的时间。

参考文献：

[1]铁建设[2010]241号，高速铁路桥涵施工技术指南[S].

[2]王金水.浅谈钻孔灌注桩的施工要点[N].建筑时报，2010.

[3]刘琰.灌注桩的时间空间力学参数研究[D].同济大学，2006.endprint