CFG桩头质量调查及截桩设备的制作
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摘要： 本文在总结钻孔桩桩头超灌高度的基础上，通过试验，提出cfg桩超灌高度为0.5m以上，制作并使用特制截桩设备大大减小了截桩对CFG桩的扰动，此外还对桩间土的开挖进行了详细论述。
Abstract： Based on the summary of extra filling height of bored pile， through experiment， the paper points out the extra filling height of CFG pile is above 0.5m. The special pile-cutting equipment greatly reduced the disturbance of CFG pile. Additionally， it describes the excavation of soil between piles in detail.
关键词： CFG桩；桩头预留高度；截桩机
Key words： CFG pile；reserve pile head height；pile-cutting machine
中图分类号：U443.15+4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）32-0100-04
作者简介：刘红峰（1972-），男，河北沧州人，项目经理，高级工程师，研究方向为项目施工管理。
0 引言
在桥梁、房建等桩基施工过程中，为了提高混凝土灌注桩的施工质量，在一定程度上避免因桩顶浮浆与松散混凝土导致灌注桩出现质量问题，对混凝土灌注桩的施工，在国家标准及行业与地方规范中都对“超灌”提出力明确要求。如《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）对混凝土灌注桩规定：“控制最后一次灌注量，桩顶不得偏低，应凿除的泛浆高度必须保证出露的桩顶混凝土达到强度设计值。”《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）规定：混凝土灌注桩“桩顶标高至少要比设计标高高出0.5m”，检验桩顶标高时“尚需扣除桩顶浮浆及劣质桩体”。
为了确保桩顶部分成桩质量，采用桩基中混凝土灌注桩的“超灌”方法对长螺旋内泵压钻孔灌注CFG桩进行处理。对于CFG桩的施工要求，在《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）有明文规定：“施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于0.5m”，同时在该规范中，对此作出解释：“施工中桩顶标高应高出设计桩顶标高，留有保护桩长。通常情况下，根据以下几个因素设置保护桩长：①成桩时桩顶与设计标高不可能正好完全一致，一般情况下要高出设计桩顶标高一段长度；②受混凝土自重压力较小以及浮浆的影响和制约，对于桩顶来说，一般靠桩顶的桩体在强度方面较差；③已打桩在硬度没有达到设计要求时，已打桩受施打新桩的振动挤压，导致桩径因混凝土上涌出现缩小。”
1 桩头及桩间土处理的工程措施
现场施工过程中，通常情况下，分“多余砼湿挖+钻孔弃土清运”和“去桩头+保护土层清运”两个步骤对桩头及保护土层进行处理。
1.1 多余砼湿挖+钻孔弃土清运 在施工过程中，CFG桩长螺旋钻孔属于排土成桩工艺。在钻进过程中，随着长螺旋钻杆的不断钻进，在孔口堆积排出的土体，随着桩长的增加单桩排出的土量逐渐增加，如图1所示。如图2所示，灌注成桩后，还有一部分混凝土与上部浮浆混在堆积的弃土中。通常情况下，在钻孔过程中为了确保CFG桩正常施工，需要对钻孔弃土进行及时清运。通过湿挖的方式对位于孔口处于初凝前湿浆状态的超灌砼和浮浆进行挖除处理。如图3所示，随着弃土一起清运湿挖的砼。
在施工过程中，对弃土进行及时清运的好处：①在施工时减少找桩位的时间以及设备就位的时间。②及时清土便于施工监测，尤其在施工中场地土质出现窜孔时，便于发现窜孔桩，同时采取措施。③场地内废弃的砼强度较低时，对打桩弃土进行及时清运，在一定程度上降低清运的难度。
在施工过程中，如果弃土清运不及时，在工作面上会堆积大量的弃土，在一定程度上增加了剩余桩的定位。其二，如果弃土和孔口超灌砼得不到及时清运，如图5、图6所示，在桩顶会形成蘑菇桩的大桩头。
通常情况下，蘑菇头的高度约为孔深的2%。下一步在清运保护土层的过程中，带蘑菇头的桩头容易遭到挖掘机挖臂运动的磕碰进而出现断桩。其三，如图3所示，位于饱和软弱土层中的弃土通常呈泥状，并且有较高的含水量，在对砼进行灌注的过程中也会排出孔内的水。施工场地及其周边桩间土含水量受这些泥、水的影响而增加，进而影响钻机的稳定性，危及钻机的平稳作业，如图7、图8所示。
因此，施工中及时清运钻孔弃土还会对施工带来如下好处：①在一定程度上使得施工场地更加平整，进而便于钻机的移机和定位。②避免出现蘑菇头，清运保护土层的工作难度和凿桩头的工作量大大降低。③减少了钻孔排出的泥浆渗水，在一定程度上降低了场地及周围桩间土层的含水量。
1.2 保护土层清运、截桩头 在CFG桩施工完毕后，仍需保留一定长度的桩头在土层中。一般认为，这部分桩长就是CFG桩“超灌”长度。通常情况下，从施工清表地面到设计桩顶平面之间的桩间土，被称为保护土层。在保护土层范围内，通过采用人工或机械的方式锯除桩身砼达到一定强度的桩头，这个过程被称为“截桩头”。
在清运保护土层和去桩头的过程中，需要注意两个问题：①避免设计桩顶平面以下桩间土受机械和人工的过度扰动；②防止磕碰桩身，避免出现断桩。
2 桩头质量调查
2.1 未湿挖（有蘑菇头）的桩头剖面 为了对桩头砼凝固后的情况进行检查，通过沿中心竖向剖开的方式，对现场截下的一个未湿挖形成的带蘑菇头桩头进行处理，剖面如图13所示。
如图5、6所示，处于地面以上部分的未经湿挖的桩头，其桩径出现扩大，侧面边缘也存在参差不齐的现象，并且表面包裹泥皮；而处于地面以下的桩径比较均匀，侧表面平整。如图13所示，从剖面看，地面以上部分（图13中竖线的左侧部分）的混凝土中存在许多直径小于5mm的气孔，同时也存在少量直径大于10mm的孔洞，虽然骨料分布不均匀，但是胶结状况较好；地面以下部分（图13的竖线右侧部分）切面比较光滑、胶结好、骨料分布均匀，切面仅见少量气孔。
2.2 经过湿挖的桩头剖面 从现场开挖出的桩头情况来看，如图14所示，在桩头上端10cm内存在残缺和破碎，并且存在较多的夹土；在20～30cm内，桩身完整性较高，并且桩身质量趋于稳定。
如图15所示，在现场选取经过湿挖后切去长度约80cm的桩头，同时沿中心竖向剖开。
如图16所示，从剖面来看，桩头直接与土接触，同时受上部施工的影响，从上到下10cm内桩头存在缺损和破碎现象，在桩心大约20cm内存在夹泥现象。在桩心大约20～30cm内砼的质量稳定，骨料均匀，胶结好；30cm以下砼的切面比较光滑、胶结好、骨料均匀。
2.3 桩头取芯试验 为了对桩头不同位置的砼强度受影响情况进行准确的了解，11月13日-14日对部分截下的50cm桩头进行钻芯取样处理，如图17所示。在设计桩顶以上0～10cm，10～20cm，20-30cm三个位置分别进行取样。其中芯样高10cm，直径7cm，共30组。三个位置成功取芯样17组，如图18所示。为确保试验的准确性，在抗压试验过程中，需要对芯样上下表面进行研磨处理，保持其平整性。研磨后3个位置成功制样13组，3个位置中2个位置成功制样5组，3个位置中1个位置成功制样3组。
试验数据见表1。
根据试验数据，50cm桩头中切面以上0～10cm、10～20cm、20～30cm芯样抗压强度平均值分别为20.9Mpa、20.5Mpa、17.5MPa。
可见，50cm桩头中切面以上0～10cm、10～20cm芯样抗压强度均超过20Mpa，并且平均值比较接近。切面以上20～30cm芯样抗压强度平均值低约15%。
通过对桩头剖面进行综合分析，桩顶强度和质量在截桩头20～30cm范围内得到保证。
截桩有三种方法，其一是使用楔形钢钎从桩的两侧同时用力击断，该种方法桩头断裂不规则，极易出现不垂直桩身的断裂，造成断面不垂直，影响桩的受力，如图20。
第三种方法是使用自制的CFG桩切割机，该种方法能够切割桩身直径2/3以上，断面规则平整，为保证切割机水平切割，增加了切割机走行轨道，保证切割面垂直于桩身，并且断桩时对桩身影响小。
4 结束语
4.1 对弃土要进行及时清运；如果弃土的数量较大并且强度低、含水量大，那么可以在线路两侧开挖相应的排水沟，对弃土中的存在的大量流水进行疏导。
4.2 在施工过程中，砼注砼时，通常在从弃土堆拔出钻头时要停止灌注。施工地面以下的桩体与浮浆，在超灌的这一部分砼的作用下完全隔离，在一定程度上避免了浮浆对桩顶桩体强度的影响。
4.3 在去桩头长度低于30cm时，湿挖过程中严禁超挖。
4.4 从两套设备截取桩头效果看，水平截桩机在一定程度上有利于对桩头进行保护，同时提高工作效率。
参考文献：
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