預應力管樁破壞原因的定性分析

韓鵬飛 張新志

（鄭州大學，河南 鄭州 450001）

1 樁基的破壞形式

本文根據《建筑地基設計施工規范》和已有實例，給出樁基在施工過程中可能出現的幾種破壞形式。如下：（1）在樁身的一側出現較多而密的裂縫。（2）沿著樁身一周出現閉合的環狀裂縫。（3）樁基在施工過程中產生突然脆斷（如圖1）。（4）樁頂部被壓碎。（5）樁身傾斜，垂直度偏差超過規范規定的限值。

圖1

2 破壞原因定性分析及建議

2.1 堅硬地層層面的傾斜與起伏

一般情況下，樁體在打入土體的過程中要穿過若干地層。由于地層形成過程的多變性，因此在兩個地層的交界處并不平整，而是出現不同程度的傾斜和起伏。當該土層承載力較高時，樁尖通過該層面時，就會發生不同程度的傾斜。此時隨著錘擊次數的增加，樁體持續沉入土中，土的側壓力增大，導致樁體的傾斜程度進一步增大（如圖2）。當樁體傾斜到一定程度時，樁頂處的局部壓力或樁身彎矩達到最大時，可能在樁身的一側就會出現較密的裂縫甚至斷裂或者是樁頂處的局部破壞。樁頂處的破壞可以隨時覺察，而位于土體以下樁體上的裂縫或者斷裂卻不容易察覺，但是可以通過貫入度的異常反映出來。當位于土體以下的樁體產生斷裂時，在動荷載的作用下，貫入度會突然增大，斷裂面出的縱向鋼筋被拉斷，樁體被分成兩段，從而出現樁體的完全破壞。

圖2

當樁頂產生局部壓碎時，可以通過換樁或補樁等措施來處理，但是樁體在土體中產生破壞時，造成的危害難以估計，最直接的表現是樁體的承載力下降。對于樁體上的裂縫來講，若察覺不到在施工完成后，由于鋼筋表面的保護層開裂，則隨著時間的增長，就會發生鋼筋的腐蝕，使其抗剪承載力降低和抗壓承載力下降，一旦出現較為嚴重的動荷載作用或其他沖擊作用，則會造成建筑物的整體傾斜或倒塌。因此，《建筑地基設計施工規范》規定對于二類和三類環境，預應力管樁不允許出現裂縫。

為了避免此種破壞，在樁基施工前，要對工程地質進行詳細的勘察，測定出堅硬地層層面的坡度，并初步分析其是否會對樁體產生影響。《規范》規定當相鄰兩個勘察點揭露出的樁端堅硬地層面坡度大于10%或堅硬地層起伏較大、地層分布復雜時，應根據具體工程條件適當加密勘探點。另外，在施工過程中，當樁最下端達到該地層時，可以通過調節重錘沖程等措施來防止樁體破壞。一旦遇到貫入度劇變，樁身突然發生傾斜、位移或有嚴重回彈、樁頂或樁身出現嚴重裂縫、破碎等情況時，應暫停打樁，檢測樁體是否發生破壞并進行原因分析，采取相應措施。

2.2 施工不當引起的樁體破壞

綜合樁基施工的眾多實例可得，由于施工不當引起的樁基破壞現象較為普遍。施工不當綜合表現在兩個方面，一方面是周圍環境的影響，另一方面是施工設備的影響，以下將對兩個方面做定性的分析。

首先是周圍施工環境的影響。周圍施工環境主要表現在兩個方面。一是周圍已建成的建筑物的影響，另一方面則是周圍建筑材料或者相鄰道路車輛的荷載。在施工過程中，由于相鄰荷載的影響，將擠密周圍土體，從而在樁體施工過程中，土體有滑動的趨勢，在樁體中引起側向應力。當樁體的抗剪強度不足時，將導致樁體的受剪破壞，在樁身的軟弱結構處出現較密的斜裂縫。因此，為了防止此類破壞，在施工中一定要合理安排樁的施工順序。總體來說，應該先大樁后小樁、離靜荷的距離由近及遠、樁打入的深度由淺到深。

其次是施工設備自身的因素。在錘擊施工中，錘擊設備具有自重大、高度高、運行時產生較大動荷載的特點。當施工場地工程地質較差時，在自身自重及動荷載的作用下，易引起下部地基的不均勻沉降，從而使沖錘的作用線和樁體的軸線不在同一條位置，因此產生偏心彎矩，引起樁體的傾斜。當引起的樁身彎矩較大時，引起樁體的一側產生較大的裂縫或者是樁體中受拉鋼筋不足從而導致樁身的破壞。因此，在樁體施工過程中應該測定周圍土體的承載力是否可以支持施工設備。當承載力不足時，要對土體進行處理，例如可以在地面上澆灌水泥從而提高其承載力。

3 結語

總之，樁基作為現代地基處理的主要手段，其施工質量如何決定著整個建筑的安全與否。地基設計者，責任巨大。因此在地基設計時要綜合考慮各種可能出現的破壞形式，并采取一定的措施保證樁體發揮出其正常承載力。

[1]JGJ94—2008，建筑樁基技術規范[S].中國建筑科學研究院.