錘擊管樁斷樁問題的分析與處理

呂成煒 （安徽省城建設(shè)計研究總院有限公司，安徽 合肥 230051）

近幾年，我國建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展，既引進(jìn)國外先進(jìn)的建筑行業(yè)先進(jìn)技術(shù)，又創(chuàng)新發(fā)展我國自主研發(fā)的機(jī)械設(shè)備。早在上世紀(jì)三十年代我國就從國外引進(jìn)生產(chǎn)混凝土離心管樁的技術(shù)并應(yīng)用于建筑行業(yè)。近幾年網(wǎng)上的統(tǒng)計資料顯示，目前國內(nèi)擁有從業(yè)資格證的管樁生產(chǎn)廠家就有900多家，總產(chǎn)值超過500多億。

1 錘擊管樁的概況分析

錘擊管作為建筑領(lǐng)域在建設(shè)高層建筑經(jīng)常使用的機(jī)械設(shè)備，對于工程質(zhì)量和工期有著重要的影響。錘擊管目前多數(shù)使用鋼筋混凝土管樁、鋼管樁、H型鋼樁、PHC管樁等，相較于過去所使用的鋼筋混凝土實心樁具有降低噪音、降低施工振動、單樁承受壓力高、建筑施工速度快、工程造價相對便宜、建筑施工機(jī)械化程度高、施工環(huán)境破壞小等優(yōu)勢。錘擊管通過自身的重力，在柴油機(jī)驅(qū)動下可以具有跳動沖擊力，將管樁送至計劃深度，以達(dá)到建筑工程要求。在施工過程中難免因為操作問題或者自然原因出現(xiàn)錘擊管斷裂的情況。

2 錘擊管樁斷樁原因分析

錘擊管樁的斷樁是由于管樁的局部位置遭受下剪力、折彎曲力或二力的共同作用，使得力的范圍超出了錘擊管樁在生產(chǎn)時所設(shè)定的抗剪力最大值以及抗彎曲力最大值，而這樣的力有可能來自于一股強力，或者多股強力的共同作用。由于錘擊管樁在建筑施工過程中承受主要的壓力，其事故頻率也是施工過程中最高的，斷樁原因的多樣性導(dǎo)致建筑施工過程中，事故責(zé)任、問題處理等方面出現(xiàn)糾紛。這就要求事故勘察工程師和工程管理維護(hù)人員要盡快分析出事故原因，快速做出判斷，將事故妥善處理，從而不影響建筑工期。接下來筆者從錘擊管樁質(zhì)量、錘擊管樁運輸、錘擊管樁使用、錘擊管樁斷樁位置、建筑施工環(huán)境、施工質(zhì)量等多個方面分析斷樁產(chǎn)生的原因。

2.1 建筑施工前斷樁

如圖1所示，其為地基盆式沉降示意圖。管樁的質(zhì)量作為是否發(fā)生斷樁的重要評判標(biāo)準(zhǔn)，管樁在施工前的裝載、運輸、卸載、存儲、安裝等過程中發(fā)生的斷樁問題絕大多數(shù)是由于質(zhì)量不合格而引起的，少數(shù)情況是由于人為的操作引起。在施工前對于管樁的外部進(jìn)行現(xiàn)場檢查可以在一定程度上降低斷樁發(fā)生的頻率，但是不能夠?qū)軜秲?nèi)部存在的質(zhì)量問題做出分析。

圖1 地基的盆式沉降示意圖

2.2 錘擊管樁頂部發(fā)生斷樁

樁頂位置發(fā)生斷樁，可能由于錘擊過程中發(fā)生偏心錘擊。另外樁帽、樁墊等組成部件出現(xiàn)的移位也是導(dǎo)致頂部斷樁的原因。在向下錘擊的過程中，可能由于失去緩沖作用而產(chǎn)生頂部斷樁。而錘擊過程管樁不處于垂直狀態(tài)，存在傾斜角度同樣會導(dǎo)致頂部發(fā)生斷樁。

2.3 錘擊管樁中部發(fā)生斷樁

對錘擊樁中部發(fā)生斷樁來說，錘擊樁在錘擊過程中與垂直角度發(fā)生偏離是導(dǎo)致中部斷樁的重要原因。錘擊樁中部經(jīng)常存在焊接點，由于焊接點彌補了過去存在過的管樁問題，但無法保證管樁整體的質(zhì)量，在錘擊過程中，焊接位置的問題再次暴露，發(fā)生斷樁。

2.4 錘擊管底部發(fā)生斷樁

錘擊管樁底端發(fā)生斷樁，在施工過程中由于不能夠探測施工位置底下的環(huán)境情況，造成錘擊管遭受硬度高的巖石或者異物的阻擋，同時錘擊力度沒有進(jìn)行相應(yīng)的改變，導(dǎo)致底部發(fā)生斷樁。在施工過程中，錘擊樁底部發(fā)生錘擊側(cè)滑同樣是導(dǎo)致斷樁的原因。

3 錘擊管樁斷樁預(yù)防措施

3.1 施工前質(zhì)量檢測

在施工前，應(yīng)當(dāng)對所有的錘擊管進(jìn)行質(zhì)量檢測，首先檢查是否有生產(chǎn)合格書，同時對錘擊管的外觀進(jìn)行檢查，防止由于外部破碎而產(chǎn)生施工問題；對如何保證內(nèi)部質(zhì)量，建筑公司要成立相應(yīng)的技術(shù)小組，對于錘擊管樁的管樁厚度、內(nèi)部組成鋼筋的質(zhì)量以及骨料密度等進(jìn)行檢查，保證錘擊管的質(zhì)量。

例如國內(nèi)某食品公司在進(jìn)行施工過程中，對于錘擊管做了相應(yīng)的外部質(zhì)量檢測，但疏于對內(nèi)部的質(zhì)檢，在PHC管樁調(diào)離地面后，在管樁頂部位置突發(fā)斷裂，經(jīng)事故勘驗后發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部鋼筋為7條，鋼筋的直徑為8mm，鋼筋斷裂處存在明顯的撕裂痕跡。內(nèi)部鋼筋的生產(chǎn)不合格是造成此事故的主要原因。因此，施工前對錘擊管樁進(jìn)行必要的質(zhì)量檢測能夠保證施工的順利進(jìn)行，避免出現(xiàn)施工事故或者人員傷亡。

3.2 規(guī)范施工人員操作

在施工前，要制定嚴(yán)格的施工手冊，同時對參與錘擊管樁施工的工作人員進(jìn)行必要的施工安全培訓(xùn)，保證施工過程中的操作規(guī)范，強化施工人員在突發(fā)情況下的處理操作，對于不同施工環(huán)境采用合理的動力范圍和數(shù)值。

例如在施工過程中，施工人員在管樁大部分處于地上時要控制壓力在1600kN附近，才可以使管樁進(jìn)入地面，在錘擊樁工作的過程中，通過電子壓力記錄儀時刻關(guān)注錘擊樁底部的壓力傳輸值，若在打樁初期，壓力值突然從千數(shù)級降至百數(shù)級時，施工人員要立即停止設(shè)備運行，并對設(shè)備的運行狀況進(jìn)行檢測，同時再次對施工地底進(jìn)行相應(yīng)的探測，查看是否存在未探測到的巖石。若在施工過程中，錘擊樁長時間未加深到達(dá)地底距離，應(yīng)當(dāng)及時停止，檢查是否存在機(jī)械故障或者遇到阻礙，適當(dāng)調(diào)整錘擊樁壓力值。施工過程中如果壓力值反復(fù)出現(xiàn)“高低高”變換，也應(yīng)迅速停止施工。

3.3 施工環(huán)境探測

在錘擊管樁錘擊施工前，要對施工工地的地下環(huán)境進(jìn)行探測，查閱相關(guān)的地皮使用經(jīng)歷，對于施工工地地下情況作出良好的判斷，將地下巖層的深度進(jìn)行標(biāo)注，同時對于環(huán)境中存在的孤立巖石、混凝土廢渣等位置進(jìn)行標(biāo)注，盡可能全部清空。對于嚴(yán)重影響施工的障礙物，要進(jìn)行徹底清理。

例如在進(jìn)行施工環(huán)境的探測過程中要將耕土層、黏土層、粉質(zhì)黏土層、圓礫層等進(jìn)行探測，確定每一層的厚度，若圓礫層位于較深層中，一般厚度為8～15m左右，其中含有60%～70%的沙礫，在這一層中施工較為困難，施工隊要提前制定方案。粉質(zhì)黏土層一般厚度在0.4～3.6m左右，這一層中濕度相對較大，同時收縮性較好，在施工過程中同樣難度較大，容易造成錘擊管樁難以施力的現(xiàn)象。施工過程中要進(jìn)行合理的規(guī)劃。

3 錘擊管樁斷樁治理措施

3.1 錘擊管樁接樁

接樁是錘擊管樁出現(xiàn)斷樁后的一種補救措施，如果斷樁的位置距離頂部較近，一般在4米左右，可以采用接樁的方式。

例如斷樁后，采用人工鉆孔的方式，使得斷樁位置露出樁頸，使用良好的鋼材對其進(jìn)行加固，防止出現(xiàn)破裂，利用機(jī)器將樁頭切平，利用鼓風(fēng)機(jī)和水槍清理干凈，加裝質(zhì)地良好的鋼筋網(wǎng)片，再使用混凝土進(jìn)行固定。通過接樁使得錘擊管樁能夠再次使用，降低工程造價。

3.2 錘擊管樁補樁

如果斷樁位置距離錘擊樁頂部大于5m，一般采用補樁的方式，相較于接樁，補樁需要的操作更加復(fù)雜，在施工過程中如果斷裂位置較遠(yuǎn)并且錘擊樁管自身已經(jīng)出現(xiàn)質(zhì)量問題，難以進(jìn)行補樁。

3.3 斷樁處理

在施工過程中很容易出現(xiàn)斷樁在地下影響施工等現(xiàn)象，這時需要將斷樁挖掘出來。例如在施工過程中由于地下巖石的阻礙，使得錘擊樁在中部位置斷裂，施工人員要從錘擊管樁邊緣位置深挖至斷樁位置，在周圍清理出適當(dāng)距離，讓施工人員能夠錨定斷樁，將其吊離施工點，在樁頸處加裝鋼筋網(wǎng)片，進(jìn)行后期的接樁、補樁操作。

4 總結(jié)

錘擊管樁是目前建筑行業(yè)采用最廣泛的一種施工器材，錘擊管樁的使用使得建筑更加穩(wěn)固，使得建筑工期有效縮短，同時管樁的使用降低了對于施工環(huán)境的破壞，也降低了工程造價，但施工過程中存在斷樁現(xiàn)象，希望通過本文的介紹與措施能夠?qū)δ壳靶袠I(yè)內(nèi)的狀況起到一定改變作用。