1 工程概况

　　四川大学华西天府医院项目位于成都市天府新区核心区，紧邻地铁科学城站A2口，占地面积约17.5万m²，总建筑面积约26万m²，建设规模为1 200张床位的三级甲等综合医院，涵盖门诊医技楼、住院楼、科教行政楼、后勤楼及其他相关配套。本工程基础形式为钻孔灌注桩基，共1 909根桩，桩径为0.8～1.8m，地下1～2层，地上3～10层，本工程为EPC模式发包，包括勘察、设计、施工在内，总工期仅3年。

　　2 桩头破除方法对比

　　2.1 传统钻孔灌注桩破除桩头施工方法

　　1)人工破除法人工破除待基础承台挖至设计标高后，现场作业人员借助风镐、钳子等剔凿工具破除桩头，剥离出主筋及声测管，剔除桩头至设计标高。此方法的缺点是工效低、耗费人力、作业人员易受伤、施工不安全、耗时长、对钢筋产生二次损害、确定声测管所在位置困难且易受损;实际应用中仅适用于直径较小的灌注桩。

　　2)机械破除法该方法众多，目前较多采用液压破桩机进行破桩，先人工定位桩孔标高位置，破桩机对混凝土进行开孔，多孔同时旋转作业形成裂缝，钢筋混凝土保护层自主脱落露出钢筋，桩头中间部位松散的混凝土使用机械吊起即可。此方法的优点是噪声小、无粉尘危害、安全、高效等;缺点是需根据挖掘机的功率决定每次接桩长度，工序较繁琐，需辅助机械设备多，移动不便，机械租赁成本高，不适于桩基少的工程。

　　2.2 套管桩头整体破除法

　　基于机械破除法，针对该项目桩基根数较多、桩径大、种类多，使用人工破桩凿除桩头工效低、施工周期长、难度大的缺点，为提高施工效率、节约成本，提出套管桩头整体破除法施工工艺，该法主要利用PVC管抗挤压强度及与混凝土黏结性能差的特点，使用电胶布等封堵套管端口，避免锚固段与混凝土直接接触，使桩头截除时能顺利分离锚固钢筋与桩头，从而提高桩头破除效率。当旋挖机完成钻孔后，将PVCU薄壁管垂直套入已绑扎好的钢筋笼，超出承台标高外露的主筋及声测管外段表面，使桩头混凝土与主筋不发生握裹，现场使用的PVCU薄壁管管径宜比钢筋直径大4～8mm，以便截断柱钢筋保护层，PVCU管套后使用电胶布及封口胶在套管端部及顶部进行密封固定，一方面防止混凝土灰浆进入，另一方面固定PVCU薄壁管位置，以防套在钢筋上的PVCU套管滑落及移位。

　　待承台基坑开挖完成后，使用气动凿岩机在高于桩基顶标高10cm以上的位置进行钻孔，气动凿岩机钻孔时需与桩身保持垂直，钻孔数量一般控制在4～5个，钻孔深度控制在桩径的1/5～1/4即可，孔钻好后将分离楔子插入钻孔中，借助外力敲击楔子，锤击力使桩头与桩身完全分离，利用起吊设备吊出已脱离桩身的桩头。

　　若选用凿出全部桩头的施工方法，破凿混凝土时无法确定钢筋具体位置，易损伤钢筋，桩基承载力受到一定影响;采用绑拽或拖拉桩头的方式分离桩头，会破坏钢筋，影响桩身强度，而套管法在于使混凝土与钢筋的黏结作用失效，套管保护钢筋，使用预置吊环吊离桩头，垂直起吊桩头对桩身混凝土及钢筋强度与性能没有影响，如图1所示。

　　图1 现场施工效果对比  

　　3 套管桩头整体破除法应用

　　3.1 钻孔桩桩头破除的主要目的

　　1)振捣过程中，混凝土内部的气泡上升至桩头部位，或桩头部位混凝土内部空隙率大，导致难以保证桩头部位的混凝土强度。

　　2)剥离出的桩头主筋作为承台锚固钢筋，确保主筋不受损失，与承台钢筋可更好的绑扎，从而避免影响承台荷载能力。

　　3)浇筑过程中桩头部分难免混入泥土等杂质，桩身强度达不到设计规范，为保证桩身强度，根据规范剔除高出桩头设计标高1.000m左右的混凝土，保证桩身强度。

　　4)防止因土的侧向力使混凝土发生颈缩现象，影响桩身直径大小。

　　3.2 实施步骤

　　1)材料准备桩头措施材料需准备PVCU薄壁管、电胶布、封口胶、发泡胶、扎丝;其中电胶布用于封堵套管下口，封口胶封堵套管上口，封口胶配合发泡胶封堵声测管。

　　2)钢筋笼绑扎成型后，根据锚固段长度及主筋大小选择PVCU管下料，PVCU管套上主筋锚固段后，先用电胶布将套管底端、缠绕封堵结实，将扎丝与主筋固定牢靠，再用封口胶封堵上端口并弯折180°，用扎丝绑紧，确保水泥浆不渗入套管。

　　3)桩基强度达到75%后，开挖承台基坑，注意保护桩头主筋，基坑开挖完成后测量人员使用测量仪器精准测出桩顶设计标高，使用红色油漆描绘三角形点标记设计标高，再在高出设计标高10.000cm以上的部位，用红色油漆环形标记标高控制线，现场作业人员使用小型切割机沿红油漆标记的环在桩身表面环切1圈，此环切缝起劈裂作用，有助于后期桩头分离面沿环切处精确裂开。

　　4)采用气动凿岩机，在设计桩顶高程沿桩基周长冲击约5个孔洞，孔深为1/5～1/4桩头直径，桩头将自然破裂。若桩头混凝土未破裂，则可插入楔子并击打，使桩头与桩基分离;同时，可采用反铲轻轻晃动分离的桩头，确保桩头与钢筋和桩基混凝土完全分离。

　　5)采用反铲或装载机或其他吊装设备垂直吊起完全分离的桩头，放置在基坑周边设定好的存放场地。

　　6)清理吊出的桩头至指定弃放场地。

　　3.3 施工要点

　　1)UPVC薄壁管直接套入钢筋笼外露承台的主筋和声测管上，完全包裹主筋及声测管，UPVC薄壁管的作用是使桩头混凝土和主筋不发生握裹，PVCU管长度与套管保护钢筋锚固段长度相等，主筋伸入承台部分的钢筋长度可沿钢筋笼加长50～100mm(钢筋笼主筋总长度不变，环箍向下调整)，避免钢筋笼上浮后桩头截断面不在套管保护范围内。

　　2)UPVC薄壁管管径宜比主筋直径大4～8mm，使钢筋与套管间存在滑动空隙，长度与锚固钢筋一致，电胶布缠绕2圈封堵根部;套管上下口根据管径大小择优选择发泡胶、封口胶、电胶布进行封堵。发泡剂或封口胶封堵套管顶端的效果与效率相仿，使用发泡剂封堵，封堵长度需加长3cm。

　　3)开挖承台前，需提前标出开挖边线，标记桩头所处位置，防止开挖过程中破坏桩头。

　　4)承台开挖到位后进行桩头钻孔，采用气动凿岩机或其他小型机械设备钻孔，钻孔深度为桩径的1/5～1/4，钻孔约5个;钻孔后若桩头未断裂，可将分离楔子插入钻孔，借助外力敲击，直至桩头与桩身面分离。

　　5)移除桩头时，可将双钢丝绳或起吊绳反向交叉并勒紧起吊，也可在交叉处斜角向上钻孔，插入20钢筋后进行卡位起吊。

　　4 桩头整体破除法施工注意事项

　　4.1 桩头钢筋密封

　　安装UPVC管时，需完全密封并固定外露承台钢筋和声测管，保证不发生窜动。吊装钢筋笼时应垂直起吊，避免磕碰破坏桩头钢筋。

　　4.2 桩头分裂

　　1)保持绝对水平进行垂直桩身钻孔，分裂作用力会沿钻孔角度延伸。

　　2)钻孔桩顶部应处于桩顶高程以上10cm的分裂位置，而不是底部或中心。

　　3)钻孔深度达到桩直径的1/5～1/4即可。

　　4.3 桩头起吊

　　1)吊起桩头前，需确保桩头与桩身完全分离。

　　2)吊起桩头时，需确保不脱掉钢丝绳等起吊机具，避免发生安全事故。

　　3)当桩头直径>1 400mm时，应核实桩头质量及所用吊装设备，确保桩头安全起吊。

　　5 实施效果

　　5.1 经济效益

　　该医院项目中，经改良的钻孔灌注桩桩头整体破除法得到成功应用，通过实施该施工方法后，桩头破除工效有较大幅度提升，加快施工进度，同时，减少设备人员的投入，节约施工成本。

　　5.2 工期效益

　　1)方便快捷性操作流程快捷，配套设备简单易使用，作业人员易掌握。

　　2)时效性桩头可在早期切除，且没有损坏桩的风险，节约工序时间，加快施工速度、缩短工期。

　　3)套管使桩头混凝土和主筋不发生握裹，基坑开挖后，凿除桩头时，不需人工剥离钢筋和混凝土，大大加快桩头凿除速度。

　　5.3 质量效益

　　主筋及声测管受UPVC管保护，桩头破除时大大降低对桩基钢筋的破坏，确保桩基钢筋质量。破除后，桩基顶面平顺、美观(见图2)，减少后期剔凿及调直锚固钢筋，确保桩体质量。

　　图2 桩头整体破除效果  

　　5.4 安全效益

　　施工时噪声小，对居民影响小;扬尘少，降低对周围环境的污染，有效保护工人健康。同时在桩头起吊过程中，所有施工人员远离操作现场，消除坠物对施工人员的安全隐患，安全可靠。

　　6 结语

　　通过实施改良的钻孔灌注桩桩头整体破除法，桩头破除工效由原施工方法每人每天约2个提升至约12个，产生直接经济效益32.55万元，保证施工进度的同时节约成本;降低项目环保压力，培养队伍施工经验，共同促进良性循环。桩基施工过程中，总结存在较长空桩时标高不易控制，图纸稳定更有助于整体破除实施的施工经验，希望在后续实施过程中，针对以上问题提前做好过程质量管控，加强与设计院的沟通，保证钻孔灌注桩桩头整体破除法的顺利实施。该施工工艺在成本控制、成型质量、进度控制等方面均优于传统钻孔灌注桩破除桩头施工工艺。