自制CFG桩桩头精准切割设备施工

高国旺

1．前言

CFG桩90年代应用于多层和高层建筑地基处理工程，被列为建设部重点推广技术和国家科委重点推广研究成果。在当前铁路客专和高速铁路的路基施工中，为了防止路基沉降，逐步也得到了广泛运用。CFG桩桩体混合料是由水泥、碎石、砂、粉煤灰加水拌和而成的低标号混凝土灌注的桩基础，称为CFG桩。按照设计的工艺，CFG桩灌注完成并硬化以后，需要将其桩头切割，达到规定的桩顶标高，以便在其上浇筑钢筋混泥土桩帽。按照早期传统的CFG桩桩头切割施工采用“人施工技术”工艺存在诸多不足，经过多年的探索和应用，桩头切割逐步采用电动切割设备进行切割，现有技术CFG桩的切割装置是把驱动电机切割刀片固定安装在两轮小车上采用三刀、四刀切割法实施切割，人工手推两轮小车前后难以保持平衡，地面不平整不密实小车也会倾斜，切桩后桩顶出现斜面、错台或两层皮的现象，既费工、费时，又无法保证桩头的切割质量，且还增加了土工工作量，但相比“人施工技术”切割工艺得到了很大改进。为了提高CFG桩的桩头精准切割质量，提高工效和节约成本，中铁广州工程局集团大原客专站前工程SG01标项目经理部组织进行技术攻关，通过现场实践、总结形成本技术。

2．施工技术特点

采用一种自制CFG桩桩头精准切割设备。彻底克服现有技术存在的两轮小车人工推行切割无法保持平衡，地面不平整不密实小车也会倾斜，切桩后桩顶出现斜面、错台或两层皮的现象。降低工费、节省时间，同时也能减少土工工作量。切割设备在实施切割过程中，可多方位滑行移动，切割对位便捷。桩头切割标高通过四个控制手柄进行精准调节。

3．工艺原理

根据工作量提供1台或多台精准切割设备进行CFG桩桩头切割，设备特点为电动双刀片切割机，主要包括切割设备、水平控制板、切割机构和冷却装置组成。在CFG桩桩头切割前，根据设计CFG桩桩顶标高沿桩周做好切割点标记，切割设备就位后首先将两个电动切割机与CFG桩置于同一水平轴线，再通过水平控制板的4个启动系统，按照水平控制板和切割机构上的高精度水平尺进行控制精调对准，对准后先启动第1个电动切割机，并打开水阀，人工手扶电动切割机的手推板开始进刀实施切割，完成后退刀并启动第2个电动切割机，按照第1切割机方法再次实施切割。切割结束后移至下一桩头。

4．操作要点

4.1CFG桩桩头切割设备组成

4.1.1主要部件选用

驱动电机选用15KW的交流4极异步电机；水平控制板选用100KG微型电动葫芦作为上下水平调节系统；本项目标段CFG桩桩径为500毫米，切割刀片选用直径700毫米的金刚石切割刀片。

4.1.2设备制作

在CFG桩桩头切割前，根据CFG桩的桩径及布置形式自制1台切割设备，架体采用[8槽钢焊制而成（也可采用螺栓连接制作），槽钢的槽口面均向架体内侧布置。

设备的底部和顶部分别安装有万向轮和横担，切割设备可通过万向轮多方位进行移动，横担是用来固定水平控制板的启动系统；在切割设备槽钢槽口内镶入一个提前采用[8槽钢制作而成的水平控制板，水平控制板与架体无需固定，启动系统开启后可在架体内可上下移动，用以调整高度和水平度；在[8槽钢制作而成的水平控制板内安装2个电动切割机，每个电动切割机通过4个内滑轮安装在槽钢槽口内，槽钢槽口做为电动切割机的滑行轨道；冷却装置安装在切割设备顶部，冷却装置采用冷却水箱在进刀前打开水阀供应水给切割刀片冷却。切割设备见图4.1-1、图4.1-2所示。

图4.1-1：切割设备制作图（主视图）

图4.1-2：切割设备制作图（侧视图）

4.2设备工作原理

切割设备是通过安装在底部的万向轮根据需要采用人工进行多方位移动来实现就位，底部安装的4个万向轮分别支撑于切割设备底部四角。水平控制板通过切割设备顶部横担上的微型电动葫芦进行上下高度和水平调节，顶部安装的4个微型电动葫芦，用控制手柄启动和制动，以磁性高精度水平尺按照CFG桩切割点位置进行水平标高的精调。

切割机构通过内滑轮安装在水平控制板上，切割机构推动前通过磁性高精度水平尺按照CFG桩切割点位置进行水平标高的精调，驱动电机启动后通过传动轴，传动轴通过皮带带动切割刀片。切割机构通过人工手扶手推板进刀，实现切割，切割后即满足标准要求，但为了美观，可对未切透处略做打磨处理。冷却装置为设置在架体上部的冷却水箱，冷却水箱上设置一个通向切割刀刀片的冷却水水管，切割时同时打开水阀进供应水给切割刀片冷却。

4.3CFG桩桩头切割要点

4.3.1桩间土清理及场地平整：当CFG桩强度达到要求后，可进行桩间土的开挖清理。开挖时，首先确定路基的开挖宽度，并在路基两侧开挖临时排水沟，用白灰标识开挖边线，同时通过水准仪确定开挖深度。开挖采用人工配合小型挖机进行开挖，不能损坏CFG桩桩头，严禁出现人为操作不当而发生碰断桩头的现象，开挖至地面设计标高以上20公分后采用人工开挖清理至设计标高，完成后用小型压路机进行碾压密实；开挖出的土方需及时清运，以免影响后续施工。

4.3.2设备就位对准：在CFG桩桩头切割前，根据设计CFG桩桩顶标高沿桩周准确做好切割点标记，切割设备就位后首先大体上将两电动切割机刀片与CFG桩的切割点对准，再将两个电动切割机刀片与CFG桩置于同一水平轴线，最后以水平控制板的磁性高精度水平尺和手推板的磁性高精度水平尺控制精调。

4.3.3切割：调节到规定的CFG桩桩顶切割水平面后，先启动一个驱动电机，同时打开对应的冷却系统水箱水阀供水给切割刀片冷却，然后手扶推板开始进刀，完成后退刀并启动第二个电动切割机，手扶第二手推板进刀，按照第一切割机方法再次实施切割，完成切割后，切割装置架移至下一切割体。

4.3.4桩头装运：切割后的桩头，人工推倒后采用轮式小型挖掘机将桩头直接装车运出。

4.3.5复测及检测：切割完成后对桩顶平整度、桩径桩身进行复测检测，平整度采用水平尺检测，桩径尺量，桩身根据设计及规范要求的频次进行低应变检测、复合地基荷载检测和单桩承载力检测，并形成检测记录和检测报告。

5.结束语

在大原客专项目由于CFG装施工工作量较大，且建设单位对CFG桩头切割标准化要求较高，我们决定CFG桩桩头切割采用自制精准切割设备进行切割施工。在本项目采用自制CFG桩桩头精准切割设备后，经过现场检验，施工快捷，成本也有所减少。克服了采用常规切桩技术切桩后桩顶出现斜面、错台或两层皮的现象，既费工、费时，又无法保证桩头的切割质量不足的问题。操作安全、简单、使用，且大大减少了土工工作量。特别是切割后桩顶平整，标高精度高。为CFG桩等类似桩头切割施工提供新技术案例。