沉樁發(fā)生樁頂碎裂和樁身斷裂的原因分析和措施研究

錢昌興++邊學(xué)海++潘利浩

摘 要：沉樁的機(jī)理非常復(fù)雜.沉樁的施工質(zhì)量與土質(zhì)、土層排列、硬土層厚度、樁數(shù)、樁距，施工工藝、順序、進(jìn)度等都有關(guān)系，一樣各種原因都會(huì)使沉樁發(fā)生樁頂碎裂和樁身斷裂，本文討論了沉樁發(fā)生樁頂碎裂和樁身斷裂的原因并提出了相應(yīng)的措施。

關(guān)鍵詞：沉樁；樁頂碎裂；樁身斷裂；原因；措施

Abstract：The mechanism is very complicated pile. Construction pile and soil quality， soil arrangement， hard soil thickness， number of piles， pile spacing， construction technology， order， and progress have a relationship， for various reasons， like pile will cause fragmentation occurs pile and pile fracture， the paper discusses the occurrence of pile pile pile chipping and breakage reasons and the corresponding measures.

Keywords： pile； pile fragmentation； pile fracture； reasons； measures

沉樁就是打樁，將鋼筋砼預(yù)制樁的錘擊打入或者靜力壓入土中。沉樁施工時(shí)，樁尖“刺入”土體中時(shí)原狀土的初應(yīng)力狀態(tài)受到破壞，造成樁尖下土體的壓縮變形，土體對(duì)樁尖產(chǎn)生相應(yīng)阻力，由于設(shè)計(jì)強(qiáng)度偏低、混凝土振搗不密實(shí)、強(qiáng)度低、預(yù)制樁頂面不平整或與樁身軸線不垂直等原因，沉樁容易發(fā)生樁頂碎裂，而由于沉樁時(shí)樁身彎曲度超過(guò)了規(guī)定、施工工藝不當(dāng)?shù)仍驎?huì)造成樁身斷裂的情況，本文討論了沉樁發(fā)生樁頂碎裂和樁身斷裂的原因并提出了相應(yīng)的措施。

1.沉樁發(fā)生樁頂碎裂

1.1現(xiàn)象

在沉樁過(guò)程中，樁頂出現(xiàn)混凝土掉角、碎裂，樁頂鋼筋網(wǎng)外露，主筋扭曲。

1.2原因分析

（1）設(shè)計(jì)強(qiáng)度偏低，樁頂抗沖擊鋼筋網(wǎng)片不足，主筋骨離樁頂距離太?。?/p>

（2）混凝土振搗不密實(shí)、強(qiáng)度低，未達(dá)到設(shè)計(jì)要求；

（3）預(yù)制樁頂面不平整或與樁身軸線不垂直，在沉樁過(guò)程中樁頂承受沖擊荷載時(shí)樁頂平面受力不均勻，使樁頂容易碎裂；

（4）樁頂與樁帽的接觸面不吻合，樁身在沉入時(shí)不垂直，使樁頂面傾斜，在沉樁過(guò)程中造成樁頂面局部應(yīng)力集中而碎裂；

（5）沉樁后，樁頂緩沖墊損壞后未及時(shí)更換，降低了緩沖作用，使樁頂承受過(guò)多的沖擊荷載而碎裂。

1.3預(yù)防措施

（1）制樁時(shí)，混凝土的級(jí)配要良好，振搗密實(shí)，主筋不得超過(guò)第一層鋼筋網(wǎng)，養(yǎng)護(hù)到位，自然養(yǎng)護(hù)期不得小于28d；

（2）樁頂面必須平整且與樁軸線垂直，樁帽與樁頂?shù)慕佑|面一定要吻合，并要經(jīng)常檢查；

（3）插樁要垂直，樁頂設(shè)置緩沖墊，如樁墊失效要及時(shí)更換；

（4）當(dāng)設(shè)計(jì)要求沉入樁進(jìn)入持力層較深時(shí)，應(yīng)將上節(jié)樁的混凝土強(qiáng)度提高一個(gè)等級(jí)，或在樁頂設(shè)置鋼帽或鋼纖維混凝土；

（5）根據(jù)地質(zhì)條件及單樁軸向設(shè)計(jì)承載力和樁形選擇適宜的樁錘。

1.4治理方法

（1）在沉樁過(guò)程中要經(jīng)常檢查樁頂，當(dāng)樁頂出現(xiàn)輕微破碎后，應(yīng)立即停止沉樁，更換并加厚樁墊，然后繼續(xù)沉樁；

（2）當(dāng)樁頂出現(xiàn)嚴(yán)重破碎后，應(yīng)把樁頂破碎混凝土清理干凈，將主筋整形，加設(shè)鋼筋網(wǎng)片，把無(wú)頂鋼樁帽套至完整部分以下20cm，在鋼帽內(nèi)澆筑高強(qiáng)度硫磺膠泥，冷卻后即可繼續(xù)沉樁至設(shè)計(jì)要求位置。

2.沉樁出現(xiàn)樁身斷裂

2.1現(xiàn)象

（1）沉樁過(guò)程中，樁身突然傾斜，樁頂發(fā)生位移；

（2）當(dāng)樁尖處土層無(wú)特殊變化，而貫入度逐漸增加或突然增大；同時(shí)，當(dāng)樁錘跳起后，樁身隨之出現(xiàn)回彈。

2.2原因分析

（1）樁身彎曲度超過(guò)了規(guī)定，一節(jié)樁的細(xì)長(zhǎng)比過(guò)大、插樁不垂直、校正方法不妥當(dāng)、接樁軸線不順直等原因，使樁身軸線偏差較大，在樁錘的反復(fù)沖擊作用下，樁身不能承受壓彎荷載時(shí)，即產(chǎn)生斷裂；

（2）在預(yù)制沉樁時(shí)，由于施工方面的原因（如級(jí)配變化大，振搗不密實(shí)、含泥量超標(biāo)、拆模方法不當(dāng)?shù)龋?，致使沉樁局部?qiáng)度不足，沉樁時(shí)在該處斷裂；

（3）預(yù)制樁在起吊、運(yùn)輸、存放過(guò)程中，由于操作不當(dāng)使預(yù)制樁產(chǎn)生了裂縫，進(jìn)而在沉樁施工時(shí)發(fā)生斷裂。

2.3預(yù)防措施

（1）在預(yù)制沉樁時(shí)要嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，確保樁身整體強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，樁身與樁尖在同一軸線上；

（2）吊樁時(shí)，吊點(diǎn)要符合規(guī)定，起吊均勻平穩(wěn)。在運(yùn)輸、存放時(shí)，支點(diǎn)位置正確。起吊或存放時(shí)一般采用兩個(gè)支點(diǎn)，較長(zhǎng)的樁亦可采用3～4個(gè)支點(diǎn)。支點(diǎn)位置一般應(yīng)按樁身各支點(diǎn)處最大負(fù)彎矩與支點(diǎn)間最大正彎矩相等的原則來(lái)確定，

（3）沉樁前，應(yīng)對(duì)樁位下的障礙物清除干凈，以便沉樁工作順利進(jìn)行；

（4）一節(jié)樁的細(xì)長(zhǎng)比不可過(guò)大，一般控制在30以內(nèi)；

（5）據(jù)地質(zhì)資料，如遇到硬夾層，應(yīng)先用鋼沖樁沖透硬夾層或預(yù)鉆打樁，以減少樁的貫入阻力；

（6）選用能量適當(dāng)?shù)臉跺N并控制落距，保持緩沖墊的均勻與厚度適當(dāng)并經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)損壞要及時(shí)更換，經(jīng)降低沖擊力，沉樁的垂直偏差嚴(yán)格控制在1%以內(nèi)；

（7）保證樁頭質(zhì)量，填實(shí)接頭間隙，確保樁身在同一軸線上，同時(shí)在沉樁過(guò)程中避免長(zhǎng)時(shí)間中斷；

（8）使用符合樁徑的替打樁和樁帽，送樁不宜太長(zhǎng)，保持樁錘、樁帽、樁身在同軸線上；endprint

（9）預(yù)制樁出場(chǎng)前必須經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)，合格后方可出場(chǎng)；

（10）在初沉過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)樁不垂直應(yīng)及時(shí)糾正，如有可能，應(yīng)把樁拔出。清理完障礙物或回填素土后重新沉樁。樁打入一定深度發(fā)生嚴(yán)重傾斜時(shí)，不宜采用移動(dòng)樁架來(lái)校正；

（11）采用“植樁法”施工時(shí)，鉆孔的垂直偏差要嚴(yán)格控制在l%以內(nèi)。植樁時(shí)，樁應(yīng)順孔植入，出現(xiàn)偏斜時(shí)也不宜用移動(dòng)樁架來(lái)校正，以免造成樁身彎曲。

2.4治理方法

（1）當(dāng)施工中出現(xiàn)斷裂樁，應(yīng)會(huì)同設(shè)計(jì)人員共同研究處理辦法。樁發(fā)生斷裂時(shí)可采用動(dòng)測(cè)法（無(wú)破損檢驗(yàn)法）進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)于混凝土管樁可用下列幾種方法進(jìn)行探查：

1）灌水探查。向樁內(nèi)灌水后觀察水位下降情況，如水位迅速下降，則可判明樁身或接頭處有破損，但尚不能判定破損部位和破裂程度。

2）圓桶探查?？捎描F皮或木料做成圓桶探查器，吊入樁內(nèi)探查管樁內(nèi)壁混凝土破壞處鋼筋向內(nèi)屈曲情況及破壞位置。

3）鐵鉤探查。用鋼筋制成鐵鉤探查器，吊人樁內(nèi)輕輕上下拉動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)，探查管壁混凝土破壞位置（此法不便于探查斜樁）。

4）電鉗探查。探查前應(yīng)先清除樁內(nèi)泥水，將電鉗吊入樁內(nèi)，使小輪沿著樁的內(nèi)壁滾動(dòng)，小輪靠自重突入凹陷處，鉗端張開(kāi)電路斷，電燈熄滅。繼續(xù)吊下，電鉗通過(guò)破損地段后，電路仍接通，燈即復(fù)明。據(jù)燈明滅的電鉗位置可探明樁壁破損情況和位置。

另一種電鉗探查器是彈簧式電鉗探查器。其張口是在下方，經(jīng)過(guò)破損處時(shí)，彈簧伸張使鉗張開(kāi)，上端靠緊接通電路，燈明；反之則燈滅。

如樁內(nèi)有水，探明時(shí)因水導(dǎo)電，雖電路斷時(shí)，指示燈仍有微弱的光亮。但水的電阻大，燈的亮度小，仍可區(qū)別。

5）照明探查。照明探查僅能用于管樁內(nèi)水上部分。自樁頂放人1000W的低壓作業(yè)燈，在燈的下面安設(shè)45°斜面反光鏡，從上直接觀察。

（2）據(jù)工程地質(zhì)條件，上部荷載及樁所處的結(jié)構(gòu)部位，可以采取補(bǔ)樁的辦法。補(bǔ)一根樁時(shí)，可在軸線外補(bǔ)，補(bǔ)兩根樁時(shí)，可在斷樁的兩邊補(bǔ)。

（3）河床以上部分，樁身露筋，混凝土剝落、裂紋較多時(shí)，如為混凝土管樁，應(yīng)先向管內(nèi)填充不低于C20的混凝土。據(jù)樁的破損情況，用薄鋼板制成拼裝式的套筒，然后在工作船上組拼，用吊具將套筒套人樁頂，順樁身落在河床上，亦可由潛水員下水組拼。待套筒正確就位后，向套筒內(nèi)灌注水下混凝土。套筒可以拆下重復(fù)使用。

（4）河床以下混凝土管樁斷裂時(shí)，如僅樁壁的混凝土破損，鋼筋未變形，可在管樁內(nèi)灌注水下混凝土直至樁的頂部。如有少量鋼筋彎曲，可用通樁器逐次將鋼筋沖直，加設(shè)鋼筋骨架或鋼軌后填充混凝土。鋼筋骨架或鋼軌必須伸出破損部分以上和以下各1.0～1.5m。

（5）混凝土管樁的樁頭靠近法蘭盤部分的管壁混凝土產(chǎn)生裂紋或微有剝落時(shí)，可采用在樁頂法蘭盤下加鋼夾箍、鋼抱箍，以鋼絲纏繞樁頭的補(bǔ)救方法。夾箍如需沉入土中時(shí)，應(yīng)將夾箍與法蘭盤焊接在一起。

（6）樁身破損部分在截除樁頭以下約lm左右時(shí)，可將自破損處以上的樁身混凝土全部鑿除，主筋保留并整直。然后在該處灌注不低于樁身混凝土強(qiáng)度的混凝土塊，混凝土塊的尺寸按樁身尺寸適當(dāng)增大些，其中心軸線必須與原樁中心軸線相一致?；炷翂K頂部應(yīng)介入承臺(tái)底面以上20cm，其底部應(yīng)在樁鑿除線以下20cm，即可按完整樁使用。

（7）加固處理后的基樁，應(yīng)進(jìn)行靜載試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后方可使用，如不合格，應(yīng)另補(bǔ)新樁。

一般情況下斷樁率不應(yīng)超過(guò)基樁總數(shù)的2%。若修復(fù)工序過(guò)多，或限于工期和其他原因，可放棄壞樁另補(bǔ)新樁。

（8）長(zhǎng)度不很長(zhǎng)的樁，如樁的入土深度已達(dá)設(shè)計(jì)深度的50%左右時(shí)，發(fā)現(xiàn)有斷樁現(xiàn)象，一般應(yīng)拔出，重沉新樁；如樁入土深度已達(dá)設(shè)計(jì)深度的60%～70%時(shí)，對(duì)于混凝土管樁，確能以鋼筋混凝土填芯在質(zhì)量上有保證時(shí)，仍按好樁使用。

沉樁的機(jī)理非常復(fù)雜。沉樁的施工質(zhì)量與土質(zhì)、土層排列、硬土層厚度、樁數(shù)、樁距，施工工藝、順序、進(jìn)度等都有關(guān)系，通常情況下，沉樁發(fā)生樁頂碎裂和出現(xiàn)樁身斷裂的原因如上所述。當(dāng)然沉樁發(fā)生樁頂碎裂和出現(xiàn)樁身斷裂的情況不盡相同，應(yīng)具體問(wèn)題具體分析。找出具體原因，才能采取行之有效的措施。

參考文獻(xiàn)

[1] 王靖濤、丁美英、李國(guó)成.樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與檢測(cè).[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2005

[2] 李廣慧.橋梁工程.[M]. 鄭州：鄭州大學(xué)出版社，2011

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【文章編號(hào)】1006-2688（2017）07-0017-02

【作者簡(jiǎn)介】錢昌興（1964-），男，浙江紹興人，工程師，研究方向：道路橋梁工程施工管理。endprint