打樁時樁頂擊碎或樁身斷裂的現象分析

摘要：打入樁施工快捷，質量可靠，能做成各種需要的斷面和長度，能穿越粘土、粉土和砂土等多種土層，并不受地下水位影響，承載能力較大，因此廣泛應用于工業和民用建筑工程中。本文深入分析了打樁時導致樁頂擊碎或樁身斷裂具體原因、預防措施和處理方法。

關鍵詞：打入樁 樁頂擊碎 樁身斷裂

一、前言

隨著建筑樁基工程不斷發展，打入式鋼筋混凝土預制樁（打入樁）越來越受到人們的關注。打入樁施工快捷，質量可靠，能做成各種需要的斷面和長度，能穿越粘土、粉土和砂土等多種土層，并不受地下水位影響，承載能力較大，因此廣泛應用于工業和民用建筑工程中。但是如果施工中操作不當或施工工藝有問題，則常常引起樁頂擊碎或樁身斷裂等質量問題。

二、打樁的施工原理

打入樁施工過程（打樁過程），實際就是將樁錘獲得的能量除去各種損耗后，傳遞給樁，使樁克服周圍土的摩阻力和樁尖阻力，沉入土中的過程。打樁過程的能量損耗，主要包括錘的沖擊回彈能量損耗，樁的變形能量損耗和土的變形能量損耗。打樁方式有輕錘高擊和重錘輕擊兩種，這兩種方式在樁錘所獲得的能量相同情況下，產生的作用效果是完全不同的。

樁錘動量T=Q√2gH

錘的沖擊回彈能量損耗 E= q （1-k2）QH/（ Q+q）

式中T——樁錘動量

Q——樁錘所受的重力

g——重力加速度

H——樁錘落距

E——錘的沖擊回彈能量損耗

q——樁所受的重力

K——回彈系數

根據樁錘動量公式和錘的沖擊回彈能量損耗公式可知，樁錘所獲得能量（QH）相同時輕錘高擊，樁錘所獲得動量較小，沖擊回彈能量損耗較大，樁錘對樁頭的沖擊力較大，樁頭容易損壞。重錘輕擊，樁錘所獲得動量較大，沖擊回彈能量損耗較小，大部分能量都用來克服樁側阻力和樁尖阻力，使樁沉入土中，樁錘對樁頭的沖擊力較小，樁頭不易損壞。此外和輕錘高擊相比，重錘輕擊時，樁錘落距小，錘擊頻率高，不但可以減小沉樁時間，而且可以液化周圍土體，使樁較易穿過密實土層。所以打樁時，應優先考慮采用重錘輕擊法施工。

三、打樁時樁頂擊碎或樁身斷裂的原因分析

在樁施工過程樁頂擊碎或樁身斷裂主要原因多種多樣，比較復雜，既有制樁工藝上的，也有打樁操作上的，同時還有地質變化上的，要具體問題，具體分析。

①樁頂鋼筋網片配置不足或不對。樁錘錘擊樁頂部產生很高的錘擊壓應力，同時樁錘回彈時又對樁頂部產生錘擊拉應力。若樁頂鋼筋網片配置不足或不對，樁錘就很容易將樁頂部混凝土擊碎或拉裂。

②樁主筋距離樁頂面太小，甚至和樁頂面平齊。這樣，主筋就直接承受樁錘沖擊而產生顫動，致使樁混凝土沿縱向剝落。

③樁頂混凝土粗骨料含量偏少，砂漿過多。一種情況是樁頭處鋼筋密集，澆注混凝土時粒徑大的粗骨料難以進入；另一種是樁混凝土從樁尖往樁頂澆注，最后澆注樁頂時砂漿積聚過多，粗骨料偏小。

④樁混凝土澆注時振搗時間過長，砂漿上浮，粗骨料下沉，造成樁正面上層混凝土強度不夠，受錘脫落。

⑤鋼筋安裝時尺寸不對或箍筋在加工時尺寸偏小，導致樁混凝土保護層太厚，經不起錘擊。

⑥樁混凝土澆注沒有嚴格按規范操作。如混凝土離析，留下施工縫，養護齡期不夠等都容易引起樁被擊碎或斷裂。

⑦打樁時，樁頂偏心受擊，局部應力集中，導致樁頂某處混凝土被打碎而脫落。出現這種情況，有的是由于樁帽比樁徑大，樁帽偏向樁頂一邊，有的是由于樁帽沒有墊平，局部受擊，還有的是由于樁在施打過程被打歪，沒有及時糾正。

⑧樁帽墊層材料選用不適或已被打壞，沒有起到減弱錘擊應力和均布應力的作用，相反使樁頂應力集中，將樁打壞。

⑨施工中樁因樁尖通過硬夾層，最后貫入度定得太小，錘的落距過大等原因產生過打現象。過打時由于混凝土抗沖擊強度只有其抗壓強度50%，樁身混凝土遭到反復過度沖擊，就容易發生疲勞而被打碎。

⑩樁施打過程中遇到鋼碴，孤石等障礙物或樁在吊運堆放時產生裂縫沒有被發現，盲目施打造成樁頂擊碎或樁身斷裂。

四、打樁時樁頂擊碎或樁身斷裂的預防措施

施工時要針對不同打樁設備，不同施工工藝和不同施工階段來采取不同預防樁頂擊碎或樁身斷裂的措施。

①制樁時樁混凝土應從樁頂往樁尖連續澆注，不得中斷，混凝土坍落度宜采用20～30mm，振搗到有氣泡排出，表面翻漿時停止。

②樁混凝土澆注完畢應刮平，壓光，并加以覆蓋和澆水養護。蒸汽養護要嚴格按規范控制好溫度升降和持續時間。

③只有在同條件養護試塊試壓后，混凝土預制樁達到設計強度70%方可起吊，達到100%才能運輸。

④對長樁和總錘擊數超過500擊的樁，應符合樁體強度和28天齡期兩項條件才能錘擊。采用重錘輕擊的原則沉樁，選擇適當落距并保持樁錘跳動正常。

⑤樁帽和樁徑要配套，間隙宜為5～10mm。樁帽墊層材料應采用材質均勻，強度高，彈性好的材料，并在施工中應定期檢查。

⑥樁在入土前應用兩臺互相垂直的經緯儀較正樁垂直度，垂直偏差不超過0.5%，樁錘、樁帽和樁身應同一垂直線上。

⑦打樁過程中遇到異常情況如貫入度劇變，樁身突然發生傾斜、移位，樁錘嚴重回彈，樁頂或樁身出現嚴重裂縫破碎等，應暫停打樁并分析原因后采取相應措施及時處理，嚴禁野蠻沉樁。

五、打樁時樁頂擊碎或樁身斷裂的處理方法

施工時應根據樁頂擊碎或樁身斷裂的具體原因，樁受損的嚴重程度來采取相應的處理方法。

①若樁頂被打碎，則鑿掉擊碎部分混凝土，套上和樁同直徑的鋼箍，焊牢用1：2.5環氧砂漿找平。

②樁身被打壞，斷面只出現裂紋，則可用鋼箍螺栓拉緊，焊牢補強處理。

③若地面以上樁身被打斷，則從打斷處往下鑿掉混凝土1.0米，露出主筋，調直或接長，綁好箍筋，然后在接頭處套上鋼箍，支模將混凝土提高1～2等級澆注到原設計樁長；或將打斷處碎裂混凝土鑿掉，套上鋼箍，焊牢用1：2.5環氧砂漿找平，然后預制一節樁接上。

④若地面以下很深處樁身被打斷，無法接樁，應同設計和業00主商量在相應位置補打一根樁。

六、結束語

打樁的具體過程不同，打樁時導致樁頂擊碎或樁身斷裂具體原因、預防措施和處理方法也就不盡相同。如何改進革新樁體材料、打樁設備和施工工藝，從根本上保證和預防施工過程中樁體免遭擊碎或打斷，則是值得廣大工程技術人員去研究，去探索的課題。

參考文獻：

段新勝、顧湘編，《樁基工程》，中國地質大學出版社。

北京建工集團總公司編，《建筑分項工程施工工藝標準》，中國建筑工業出版社。

上海市建設和管理委員會編，《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》，中國計劃出版社。

中國建筑科學院編，《建筑樁基技術規范》，中國建筑工業出版社。