預(yù)應(yīng)力管樁破壞原因的定性分析

韓鵬飛 張新志

（鄭州大學(xué)，河南 鄭州 450001）

1 樁基的破壞形式

本文根據(jù)《建筑地基設(shè)計(jì)施工規(guī)范》和已有實(shí)例，給出樁基在施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的幾種破壞形式。如下：（1）在樁身的一側(cè)出現(xiàn)較多而密的裂縫。（2）沿著樁身一周出現(xiàn)閉合的環(huán)狀裂縫。（3）樁基在施工過(guò)程中產(chǎn)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(guò)規(guī)范規(guī)定的限值。

圖1

2 破壞原因定性分析及建議

2.1 堅(jiān)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(guò)程中要穿過(guò)若干地層。由于地層形成過(guò)程的多變性，因此在兩個(gè)地層的交界處并不平整，而是出現(xiàn)不同程度的傾斜和起伏。當(dāng)該土層承載力較高時(shí)，樁尖通過(guò)該層面時(shí)，就會(huì)發(fā)生不同程度的傾斜。此時(shí)隨著錘擊次數(shù)的增加，樁體持續(xù)沉入土中，土的側(cè)壓力增大，導(dǎo)致樁體的傾斜程度進(jìn)一步增大（如圖2）。當(dāng)樁體傾斜到一定程度時(shí)，樁頂處的局部壓力或樁身彎矩達(dá)到最大時(shí)，可能在樁身的一側(cè)就會(huì)出現(xiàn)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(shí)覺(jué)察，而位于土體以下樁體上的裂縫或者斷裂卻不容易察覺(jué)，但是可以通過(guò)貫入度的異常反映出來(lái)。當(dāng)位于土體以下的樁體產(chǎn)生斷裂時(shí)，在動(dòng)荷載的作用下，貫入度會(huì)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(xiàn)樁體的完全破壞。

圖2

當(dāng)樁頂產(chǎn)生局部壓碎時(shí)，可以通過(guò)換樁或補(bǔ)樁等措施來(lái)處理，但是樁體在土體中產(chǎn)生破壞時(shí)，造成的危害難以估計(jì)，最直接的表現(xiàn)是樁體的承載力下降。對(duì)于樁體上的裂縫來(lái)講，若察覺(jué)不到在施工完成后，由于鋼筋表面的保護(hù)層開(kāi)裂，則隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，就會(huì)發(fā)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(xiàn)較為嚴(yán)重的動(dòng)荷載作用或其他沖擊作用，則會(huì)造成建筑物的整體傾斜或倒塌。因此，《建筑地基設(shè)計(jì)施工規(guī)范》規(guī)定對(duì)于二類和三類環(huán)境，預(yù)應(yīng)力管樁不允許出現(xiàn)裂縫。

為了避免此種破壞，在樁基施工前，要對(duì)工程地質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的勘察，測(cè)定出堅(jiān)硬地層層面的坡度，并初步分析其是否會(huì)對(duì)樁體產(chǎn)生影響?！兑?guī)范》規(guī)定當(dāng)相鄰兩個(gè)勘察點(diǎn)揭露出的樁端堅(jiān)硬地層面坡度大于10%或堅(jiān)硬地層起伏較大、地層分布復(fù)雜時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體工程條件適當(dāng)加密勘探點(diǎn)。另外，在施工過(guò)程中，當(dāng)樁最下端達(dá)到該地層時(shí)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)重錘沖程等措施來(lái)防止樁體破壞。一旦遇到貫入度劇變，樁身突然發(fā)生傾斜、位移或有嚴(yán)重回彈、樁頂或樁身出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫、破碎等情況時(shí)，應(yīng)暫停打樁，檢測(cè)樁體是否發(fā)生破壞并進(jìn)行原因分析，采取相應(yīng)措施。

2.2 施工不當(dāng)引起的樁體破壞

綜合樁基施工的眾多實(shí)例可得，由于施工不當(dāng)引起的樁基破壞現(xiàn)象較為普遍。施工不當(dāng)綜合表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一方面是周圍環(huán)境的影響，另一方面是施工設(shè)備的影響，以下將對(duì)兩個(gè)方面做定性的分析。

首先是周圍施工環(huán)境的影響。周圍施工環(huán)境主要表現(xiàn)在兩個(gè)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(guò)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(guò)程中，土體有滑動(dòng)的趨勢(shì)，在樁體中引起側(cè)向應(yīng)力。當(dāng)樁體的抗剪強(qiáng)度不足時(shí)，將導(dǎo)致樁體的受剪破壞，在樁身的軟弱結(jié)構(gòu)處出現(xiàn)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?？傮w來(lái)說(shuō)，應(yīng)該先大樁后小樁、離靜荷的距離由近及遠(yuǎn)、樁打入的深度由淺到深。

其次是施工設(shè)備自身的因素。在錘擊施工中，錘擊設(shè)備具有自重大、高度高、運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生較大動(dòng)荷載的特點(diǎn)。當(dāng)施工場(chǎng)地工程地質(zhì)較差時(shí)，在自身自重及動(dòng)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(chǎn)生偏心彎矩，引起樁體的傾斜。當(dāng)引起的樁身彎矩較大時(shí)，引起樁體的一側(cè)產(chǎn)生較大的裂縫或者是樁體中受拉鋼筋不足從而導(dǎo)致樁身的破壞。因此，在樁體施工過(guò)程中應(yīng)該測(cè)定周圍土體的承載力是否可以支持施工設(shè)備。當(dāng)承載力不足時(shí)，要對(duì)土體進(jìn)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(jié)語(yǔ)

總之，樁基作為現(xiàn)代地基處理的主要手段，其施工質(zhì)量如何決定著整個(gè)建筑的安全與否。地基設(shè)計(jì)者，責(zé)任巨大。因此在地基設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮各種可能出現(xiàn)的破壞形式，并采取一定的措施保證樁體發(fā)揮出其正常承載力。

[1]JGJ94—2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].中國(guó)建筑科學(xué)研究院.