工程概況
本工程采用PHC高強預應力混凝土管樁，管樁外徑為600mm，樁長為25米，管樁型號為PHC-AB600（110），分上下兩節(jié)，上節(jié)樁樁長12米，下節(jié)樁樁長13米，兩節(jié)樁采用二氧化碳氣體保護焊連接，樁靴采用開口鋼樁靴L=500MM，混凝土強度等級為C80，送樁深度在4-8米，總樁數(shù)2056根，以⑤2粉細砂作為持力層。設備采用履帶式柴油打樁機配備8.0筒式柴油錘。打樁以標高控制為主，貫入度控制為輔。施工時按5%比例實施高應變實時跟蹤檢測，可視情況擴大檢測比例。
地質情況
該地區(qū)由于歷史上淮河的多次泛濫沖積，所形成的地質形態(tài)都是粘土層夾粉土層，主要表現(xiàn)為“粘、干、硬”的特性，這與華東地區(qū)沖積地層有著本質上的區(qū)別。主要地層表現(xiàn)為：①雜填土、②粘土、③粉土、④粉質粘土、⑤粉土、⑥粉質粘土、⑦粉土，地層中的含水量、滲透性極小，側壁摩阻力較大，大多還伴有鈣質結核。以下是地基土物理力學性質指標摘要：
施工中遭遇近樁底斷樁
正式施工前先編寫施工組織設計、制定科學合理的打樁順序、檢查打樁設備是否完好、對進場的管樁進行檢查驗收，不合格的不予使用、測量放樣確定樁位。在各項準備工作完成后開始施工，打樁時使用兩臺經緯儀呈900夾角控制垂直度，整個打樁過程嚴格按工藝要求操作，未見異常，但隨機的高應變跟蹤檢測卻出現(xiàn)多跟斷樁。當打樁31根時，高應變跟蹤檢測12根，其中4根斷樁。由于斷樁數(shù)量占比太大，暫停施工，同時對未進行高應變跟蹤檢測已打下的樁質量產生了懷疑，立即組織開挖(送樁4米)和低應變檢測，又檢測出4根斷樁，總斷樁比例達26%。具體數(shù)據(jù)見下表：
斷樁成因分析
從這8根斷樁的斷裂位置來看都是在近樁底3~6米的范圍內，同一般遇到的管樁斷樁位置不同，一般斷樁的位置大多在中部、上部或者焊接接樁位置。造成斷樁的原因很多，主要有：
1、接樁時接頭焊接質量差、端板可焊性差、端板坡口小易引起接頭開裂；
2、鐓頭高出端板的接頭易破碎；
3、接縫間隙只用少量鋼條填塞的接頭易引起集中傳力而破碎；
4、焊接時自然冷卻時間太少，焊好后立即施打，焊縫遇水淬火易脆裂；
5、樁身強度不足，合縫漏漿嚴重，或內壁坍落嚴重質量差，錘擊時易打爛樁身；
6、在“上軟下硬、軟硬突變”的地質條件下打樁易斷樁；
7、樁身斷筋或預應力值不足，不足以抵抗錘擊時出現(xiàn)的拉應力而產生橫向裂縫；
8、樁身不直彎曲度過大或接樁時上下節(jié)樁不直易斷樁；
9、打樁時樁身、樁頭、樁帽和榔頭未處于一線，偏心錘擊易斷樁或破頭；
10、樁身由于各種原因傾斜過大在錘擊過程中易斷樁；
11、管樁內孔充滿水時密封錘擊易使管樁產生縱向裂縫；
12、樁身自由段長細比過大，樁尖處又遇到堅硬土層時，打樁易使樁身顫動而折裂；
13、單根樁總錘擊數(shù)過高，樁身混凝土疲勞破壞形成斷樁；
14、樁身已入硬土層后再用移動樁架強行回扳糾偏易將樁身扳斷；
15、樁底遇巖石或卵石層，繼續(xù)大力錘擊造成底部破損。
上述原因除管樁預制生產質量外的斷樁的因素外都不可能促使斷樁集中發(fā)生在近樁底相同位置，況且進場的管樁從外觀質量看不存在明顯缺陷，到管樁的生產車間現(xiàn)場觀摩生產和工藝流程也無明顯錯誤，因此，將管樁預制質量造成斷樁的因素排除。
那么只有從檢測數(shù)據(jù)、施工過程、現(xiàn)場記錄上進行分析，總結如下：
1、斷樁發(fā)生時并無明顯表現(xiàn)
在施工時機臺操作人員很難發(fā)現(xiàn)下部已經破損，垂直度、貫入度沒有明顯變化。不像軟弱地質中施工，一旦斷樁會貫入度突變，或樁身傾斜等現(xiàn)象。只有通過高應變和低應變等檢測手段才能發(fā)現(xiàn)斷樁。
2、斷樁是一個漸變過程
通過高應變跟蹤檢測，發(fā)現(xiàn)斷樁的跟蹤檢測波形是隨著錘擊施工逐步放大，直到徹底破損，最后斷樁。由于高應變的傳感器在管樁上安裝不便，施工至送樁時才開始實時跟蹤檢測，剛開始送樁時波形圖除2根在近樁底位置有輕微缺陷的樁外，其余反映完好，隨著送樁錘擊的逐步進行在近樁底位置出現(xiàn)輕微缺陷，并隨著錘擊不斷放大。說明斷樁過程是一個漸變過程，不是脆性斷裂，斷樁發(fā)生在最后施工的6米。
3、斷樁的土芯高度
這里說的土芯高度指樁管內的土體高度。通過施工時實測的土芯高度記錄發(fā)現(xiàn)斷樁的土芯高度一般遠低于好樁的土芯高度，斷樁的土芯高度一般在3-7米，而好樁的土芯高度在8-13米之間?，F(xiàn)場土體為原狀土，上部沒有雜填土，勘察報告也反映下部不存在卵石等含石層，排除石塊堵塞管樁底口的可能。
那么到底是什么原因造成近樁底斷樁呢？打樁施工時各項操作都符合錘擊打樁的工藝要求，打樁機械正常，管樁樁材也是合格產品。因此排除施工不當造成斷樁的因素。排除各項可能引起斷樁的因素后，那么最大的可能是地質原因引起的近樁底斷樁。當?shù)氐刭|由于歷史上淮河的多次泛濫沖積，所形成的地質形態(tài)都是粘土層夾粉土層，主要表現(xiàn)為“粘、干、硬”的特性，堅硬厚實的粘土層，含水量、滲透性極小，對樁的側摩阻力極大，同時，對樁管內的側摩阻力也很大，使管樁內土芯高度不易上升，在錘擊沉樁過程中樁內土芯不斷地擠密，最終形成土塞效應，樁內土芯壓應力無法釋放，擠壓破壞樁壁，在錘擊的反復作用下發(fā)生斷樁。這不同于拉應力的破壞，大多拉應力的破壞都發(fā)生在管樁通過較硬地層再進入軟弱地層時產生的，在這里的地質不存在明顯的軟弱層。
五、近樁底斷樁的應對措施
在找到近樁底斷樁的形成原因后，那么如果使樁管內土芯升高，就應該能避免近樁底斷樁的產生。因此，我們采取以下的應對措施：
1、增加鋼內環(huán)
在樁尖上焊接鋼內環(huán)，使進入樁管時土芯的直徑小于管樁內徑，從而減少土芯與管樁內壁的側摩阻力，從而使土芯升高。采用的鋼內環(huán)可以是較粗的鋼筋制做成，也可以用一定厚度的鋼板切割成環(huán)狀進行制作。同時，鋼內環(huán)與樁尖的焊接必須牢固，以保證在錘擊施工時不脫落、變形。有人會問，為什么不采用閉口樁尖呢？因為，閉口樁尖的排土量太大，大規(guī)模施工時將大大增加沉樁難度。
2、孔內加水
在樁管內加入水，起到軟化土體和潤滑側壁的作用，從而使土芯升高。在實際操作中，剛開始是在第一節(jié)樁豎起錘擊進入地面2-3米后暫停錘擊進行加水，由于此時加水高度在10米左右，操作費時費力，不易操作，經多次實驗后改在第一接樁錘擊至地面時再在樁孔內加入少量的水。水不能加太多，因為管樁內充滿水時密封錘擊易使管樁產生縱向裂縫。
3、增強管樁自身強度
下節(jié)樁由原來的PHC-AB600（110）型更改為PHC-B600（130）型，增加管樁壁厚，增加管樁自身對土塞應力的抵抗力。若經濟一些也可以針對近樁底部位，加密管樁箍筋密度，也能起到一定的增強抵抗力作用。
4、控制錘擊能量
當土塞效應產生時，錘擊能量越大，土塞產生的應力就越大，對樁身的破壞也就越大，因此，必須適當控制能量，使重錘輕擊，錘擊時錘擊檔位宜控制在1~2檔，不宜過大。
六、實踐檢驗
在上述措施采用后，隨機實時的高應變跟蹤檢測沒有再出現(xiàn)斷樁情況，后期施工管樁2025根，基坑開挖后進行低應變檢測，檢測比例30%，有1根樁近樁底斷樁，1根在接樁位置斷樁，近樁底斷樁的比例已經大大降低。
七、總結
通過低應變檢測，近樁底斷樁的比例已經從26%降低到0.5‰，基本上杜絕了近樁底斷樁的產生，因此，上述措施應對本工程的近樁底斷樁是行之有效的，應該有地質情況相近的類似地區(qū)也會遇到近樁底斷樁的情況，至于具體采用何種措施還需從工程成本、操作的難易度等實際情況考慮選擇。本文筆者也是在許多前輩的經驗基礎上成文的，供同業(yè)借簽。
參考文獻：
[1]徐斌·管樁爛樁斷樁壞樁問題原因-預應力管樁質量問題成因
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