淺談先進(jìn)破樁工藝在工程中的應(yīng)用

(山東電力建設(shè)第三工程有限公司，山東青島 266100)

0 引言

樁基施工過程中，為了保證樁頭的澆灌質(zhì)量，樁頂位置一般要根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行超灌，超灌高度為0.5m～1.0m，待灌注樁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%以上時(shí)方可破除樁頭。對(duì)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜的大中型項(xiàng)目，樁基數(shù)量少則數(shù)百根，多則成千上萬根。眾所周知，樁基混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間相對(duì)較長，需要28d的養(yǎng)護(hù)時(shí)間才能達(dá)到破樁強(qiáng)度，這對(duì)于工期相對(duì)緊張的項(xiàng)目來講無疑是一段漫長的工序等待時(shí)間，為了彌補(bǔ)這段工序間隔時(shí)間，我們需要在后續(xù)施工工序中通過采取更高效率的先進(jìn)工藝來進(jìn)行追趕。此時(shí)，樁頭破除方案的確定將變得十分重要，能否選擇一種低成本、高效率的破樁施工工藝，高質(zhì)量、快速地完成數(shù)量龐大的樁頭破除工作，對(duì)合理縮短項(xiàng)目工期將起到非常關(guān)鍵的作用。

1 先進(jìn)破樁工藝探究

目前，較為流行的破樁施工工藝主要有以下幾種：空壓機(jī)風(fēng)鎬破壁除芯法、液壓破樁機(jī)破樁法等。

空壓機(jī)風(fēng)鎬破壁除芯法，該種工藝是目前普遍采用的工藝，此工藝充分利用混凝土抗拉性能不足的特點(diǎn)，樁頂部多余浮渣挖除后，用風(fēng)鎬自上而下剝離樁頭鋼筋外保護(hù)層部分的混凝土，然后加鉆頂斷被鋼筋包圍的芯部混凝土，再使用挖掘機(jī)或吊車將芯部混凝土提出基坑。此種施工工藝相對(duì)人工逐層鑿除工藝施工速度有所提高，空壓機(jī)配合人工每天可完成0.9m3～1.3m3的混凝土破除量（約為4根直徑0.8m樁的破樁量），在國內(nèi)項(xiàng)目中使用較為廣泛。

液壓破樁機(jī)破樁法，液壓破樁機(jī)采用多個(gè)液壓油缸進(jìn)行模塊化組合，組成液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并由挖掘機(jī)或液壓站（多為空壓機(jī)）提供動(dòng)力，主要靠油缸模塊化組合形成的破碎機(jī)擠壓樁身，從同一端面不同點(diǎn)同時(shí)擠壓，切斷樁頭的工作原理，工作簡單、高效、環(huán)保。該破樁工藝與前述兩種工藝相比，首次投入成本較高，但對(duì)于樁基數(shù)量較大的項(xiàng)目則具有施工速度快、綜合成本低的特點(diǎn)，該種工藝施工最多可實(shí)現(xiàn)每臺(tái)破樁機(jī)每天破除30～50根樁基（直徑800mm的樁型）的速度，另外，因其使用的是全液壓驅(qū)動(dòng)裝置，該工藝還具有低噪音、靜壓施工、不影響樁身質(zhì)量等特點(diǎn)，特別適合于樁基數(shù)量龐大的大中型項(xiàng)目或接近市區(qū)對(duì)噪音控制較高的施工項(xiàng)目。

2 液壓破樁機(jī)的發(fā)展歷史

自2012年“法國國際工程機(jī)械展覽會(huì)”之后，液壓破樁機(jī)被引入國內(nèi)開始研發(fā)、生產(chǎn)、試驗(yàn)。

但液壓破樁機(jī)在中國的發(fā)展歷程并非一帆風(fēng)順，受液壓破樁機(jī)本身工作原理的限制，其對(duì)樁基成型質(zhì)量要求較高，樁頂部樁徑偏差超過200mm時(shí)，常規(guī)國產(chǎn)設(shè)備將無法正常套入樁身進(jìn)行工作。而基于國內(nèi)施工的不規(guī)范的現(xiàn)狀，嚴(yán)重的樁徑不規(guī)整等則成為阻礙破樁機(jī)普及的重要障礙。

然而，自2014年起，國內(nèi)某些甲方開始在破樁過程中逐漸禁止破碎錘的使用，加之勞動(dòng)力的后續(xù)力量不足、人工工資日益增長等因素，液壓破樁機(jī)的推廣和普及正在得到逐步推進(jìn)。

3 國外項(xiàng)目案例

其實(shí)，早在2012年之前，液壓破樁機(jī)技術(shù)已經(jīng)被逐步地運(yùn)用于國外部分項(xiàng)目中，其中我公司沙特扎瓦爾燃?xì)饴?lián)合電廠項(xiàng)目是其中一個(gè)項(xiàng)目部。

沙特某項(xiàng)目燃?xì)饴?lián)合發(fā)電廠項(xiàng)目位于地中海海岸，地層中含一定厚度的淤泥層，地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，地基承載力不能滿足項(xiàng)目需求，需要進(jìn)行打樁，經(jīng)設(shè)計(jì)估算，需要設(shè)置600mm直徑、長度18m的灌注樁約17000根。如此龐大數(shù)量的樁基施工量，對(duì)公司來講尚屬第一次，不僅打樁工作量大，破樁施工更是需要耗費(fèi)相當(dāng)多的人力和時(shí)間，如何保質(zhì)保量、高效率地完成如此大的樁基工程量，無疑成為一大難題。我們的專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行了初步測算，如果采用傳統(tǒng)的空壓機(jī)風(fēng)鎬破壁除芯工藝進(jìn)行破樁，考慮工作面的因素，安排5名工人進(jìn)行破樁，按照每人每天4根的速度進(jìn)行計(jì)算，則需要2.3年的時(shí)間才能完成項(xiàng)目全部的破樁量，這完全無法滿足項(xiàng)目總工期的要求。

液壓破樁機(jī)主要由動(dòng)力源和工作裝置兩部分組成，工作裝置由多個(gè)相同型號(hào)的液壓油缸組合成不同直徑的破碎機(jī)，滿足各種直徑的樁型破樁頭的要求，這種油缸的活塞采用合金鋼加工而成，能滿足各種標(biāo)號(hào)的混凝土的破碎要求。動(dòng)力源可采用固定的泵站或是其它可移動(dòng)的工程機(jī)械設(shè)備，一般情況下，在廠房、住宅等建筑物樁基礎(chǔ)施工中采用泵站的比較多，這種組合方式的設(shè)備總體投資比較小，但缺點(diǎn)是移動(dòng)不方便，適合用于群樁類建筑物的樁頭破除施工。在橋梁、電廠橋架或管線等距離較長的需要打樁的項(xiàng)目施工中往往采用移動(dòng)方便的挖掘機(jī)作為動(dòng)力源，將挖掘機(jī)的挖斗取下，在挖斗與大臂連接軸處懸掛破樁機(jī)的吊裝鏈，將這兩種設(shè)備機(jī)械組合在一起，然后再將挖掘機(jī)的任何一根油缸的液壓油路通過平衡閥連接到破樁機(jī)的油缸油路上，用以驅(qū)動(dòng)破樁機(jī)的油缸組工作。這種組合的破樁機(jī)移動(dòng)方便，作業(yè)面比較廣，適用于樁不集中、作業(yè)戰(zhàn)線長的施工項(xiàng)目，但是投資相對(duì)比較大。

4 攻破技術(shù)難題

詳細(xì)研究其工作原理的同時(shí)，對(duì)其特點(diǎn)和不足也進(jìn)行了全面的探討和分析。

液壓破樁機(jī)工藝的優(yōu)勢(shì)：

（1）施工速度快，是傳統(tǒng)工藝的數(shù)倍之多。（2）液壓裝置穩(wěn)定性好，噪音小，對(duì)周圍環(huán)境影響小。（3）拆裝、操作簡單，無需太多的技術(shù)要求。（4）振動(dòng)小，對(duì)鋼筋及下部樁身擾動(dòng)小。

液壓破樁機(jī)工藝的劣勢(shì)：

（1）對(duì)樁的成型質(zhì)量要求較高，樁頭位置尺寸偏差過大，則會(huì)導(dǎo)致破樁機(jī)無法安裝的問題。（2）部分樁頭因混凝土與鋼筋固結(jié)強(qiáng)度較高，常導(dǎo)致出現(xiàn)樁身剪斷后無法提出棄渣的情況。

針對(duì)灌注樁成型質(zhì)量差的問題，項(xiàng)目部組織專題會(huì)進(jìn)行研究分析后，對(duì)項(xiàng)目的打樁工藝進(jìn)行了優(yōu)化，在打樁時(shí)，在樁基頂部位置加設(shè)與樁徑相同直徑的護(hù)筒，保證澆筑完成后樁頭位置成型質(zhì)量良好，實(shí)現(xiàn)了破樁機(jī)的無阻礙安裝，成功解決該項(xiàng)技術(shù)難題。

針對(duì)鋼筋與混凝土固結(jié)、脫離困難的問題，項(xiàng)目部采取如下措施進(jìn)行解決，嚴(yán)格控制鋼筋籠的加工質(zhì)量，成樁后混凝土灌注鋼筋籠頂部不得進(jìn)行預(yù)彎，同時(shí)在樁頭安裝前，將樁頭鋼筋1m處安裝直徑稍大于鋼筋的塑料套管，套管兩端使用膠帶進(jìn)行封堵，阻止混凝土進(jìn)入套管中。在破樁頭過程中，這樣就避免了混凝土的粘結(jié)，混凝土基本可以一次性破除，也減少了對(duì)鋼筋的損傷。

5 工藝比對(duì)與分析

項(xiàng)目部使用兩臺(tái)破樁機(jī)（每臺(tái)配置2名工人配合清基工作）進(jìn)行破樁施工，僅用了215d就完成了全廠17000余根破樁工作，實(shí)現(xiàn)工期與傳統(tǒng)破樁工藝相比縮短了近3倍，為項(xiàng)目總工期爭取了時(shí)間，同時(shí)節(jié)約了大量的人工成本。

6 總結(jié)與推廣

綜上所述，我們不難發(fā)現(xiàn)，液壓破樁機(jī)這項(xiàng)先進(jìn)工藝具有很多進(jìn)度、成本和質(zhì)量方面的優(yōu)勢(shì)，值得我們?nèi)W(xué)習(xí)和推廣。受“大國工匠”精神的影響，國內(nèi)樁基施工質(zhì)量正在不斷地改善，成樁質(zhì)量越來越好，尺寸偏差也越來越?。煌瑫r(shí)，隨著國內(nèi)破樁機(jī)生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)和提高，相信在不久的將來，液壓破樁機(jī)將越來越普遍地應(yīng)用于國內(nèi)基建項(xiàng)目中。