锤击管桩断桩问题的分析与处理

吕成炜 （安徽省城建设计研究总院有限公司，安徽 合肥 230051）

近几年，我国建筑行业蓬勃发展，既引进国外先进的建筑行业先进技术，又创新发展我国自主研发的机械设备。早在上世纪三十年代我国就从国外引进生产混凝土离心管桩的技术并应用于建筑行业。近几年网上的统计资料显示，目前国内拥有从业资格证的管桩生产厂家就有900多家，总产值超过500多亿。

1 锤击管桩的概况分析

锤击管作为建筑领域在建设高层建筑经常使用的机械设备，对于工程质量和工期有着重要的影响。锤击管目前多数使用钢筋混凝土管桩、钢管桩、H型钢桩、PHC管桩等，相较于过去所使用的钢筋混凝土实心桩具有降低噪音、降低施工振动、单桩承受压力高、建筑施工速度快、工程造价相对便宜、建筑施工机械化程度高、施工环境破坏小等优势。锤击管通过自身的重力，在柴油机驱动下可以具有跳动冲击力，将管桩送至计划深度，以达到建筑工程要求。在施工过程中难免因为操作问题或者自然原因出现锤击管断裂的情况。

2 锤击管桩断桩原因分析

锤击管桩的断桩是由于管桩的局部位置遭受下剪力、折弯曲力或二力的共同作用，使得力的范围超出了锤击管桩在生产时所设定的抗剪力最大值以及抗弯曲力最大值，而这样的力有可能来自于一股强力，或者多股强力的共同作用。由于锤击管桩在建筑施工过程中承受主要的压力，其事故频率也是施工过程中最高的，断桩原因的多样性导致建筑施工过程中，事故责任、问题处理等方面出现纠纷。这就要求事故勘察工程师和工程管理维护人员要尽快分析出事故原因，快速做出判断，将事故妥善处理，从而不影响建筑工期。接下来笔者从锤击管桩质量、锤击管桩运输、锤击管桩使用、锤击管桩断桩位置、建筑施工环境、施工质量等多个方面分析断桩产生的原因。

2.1 建筑施工前断桩

如图1所示，其为地基盆式沉降示意图。管桩的质量作为是否发生断桩的重要评判标准，管桩在施工前的装载、运输、卸载、存储、安装等过程中发生的断桩问题绝大多数是由于质量不合格而引起的，少数情况是由于人为的操作引起。在施工前对于管桩的外部进行现场检查可以在一定程度上降低断桩发生的频率，但是不能够对管桩内部存在的质量问题做出分析。

图1 地基的盆式沉降示意图

2.2 锤击管桩顶部发生断桩

桩顶位置发生断桩，可能由于锤击过程中发生偏心锤击。另外桩帽、桩垫等组成部件出现的移位也是导致顶部断桩的原因。在向下锤击的过程中，可能由于失去缓冲作用而产生顶部断桩。而锤击过程管桩不处于垂直状态，存在倾斜角度同样会导致顶部发生断桩。

2.3 锤击管桩中部发生断桩

对锤击桩中部发生断桩来说，锤击桩在锤击过程中与垂直角度发生偏离是导致中部断桩的重要原因。锤击桩中部经常存在焊接点，由于焊接点弥补了过去存在过的管桩问题，但无法保证管桩整体的质量，在锤击过程中，焊接位置的问题再次暴露，发生断桩。

2.4 锤击管底部发生断桩

锤击管桩底端发生断桩，在施工过程中由于不能够探测施工位置底下的环境情况，造成锤击管遭受硬度高的岩石或者异物的阻挡，同时锤击力度没有进行相应的改变，导致底部发生断桩。在施工过程中，锤击桩底部发生锤击侧滑同样是导致断桩的原因。

3 锤击管桩断桩预防措施

3.1 施工前质量检测

在施工前，应当对所有的锤击管进行质量检测，首先检查是否有生产合格书，同时对锤击管的外观进行检查，防止由于外部破碎而产生施工问题；对如何保证内部质量，建筑公司要成立相应的技术小组，对于锤击管桩的管桩厚度、内部组成钢筋的质量以及骨料密度等进行检查，保证锤击管的质量。

例如国内某食品公司在进行施工过程中，对于锤击管做了相应的外部质量检测，但疏于对内部的质检，在PHC管桩调离地面后，在管桩顶部位置突发断裂，经事故勘验后发现，内部钢筋为7条，钢筋的直径为8mm，钢筋断裂处存在明显的撕裂痕迹。内部钢筋的生产不合格是造成此事故的主要原因。因此，施工前对锤击管桩进行必要的质量检测能够保证施工的顺利进行，避免出现施工事故或者人员伤亡。

3.2 规范施工人员操作

在施工前，要制定严格的施工手册，同时对参与锤击管桩施工的工作人员进行必要的施工安全培训，保证施工过程中的操作规范，强化施工人员在突发情况下的处理操作，对于不同施工环境采用合理的动力范围和数值。

例如在施工过程中，施工人员在管桩大部分处于地上时要控制压力在1600kN附近，才可以使管桩进入地面，在锤击桩工作的过程中，通过电子压力记录仪时刻关注锤击桩底部的压力传输值，若在打桩初期，压力值突然从千数级降至百数级时，施工人员要立即停止设备运行，并对设备的运行状况进行检测，同时再次对施工地底进行相应的探测，查看是否存在未探测到的岩石。若在施工过程中，锤击桩长时间未加深到达地底距离，应当及时停止，检查是否存在机械故障或者遇到阻碍，适当调整锤击桩压力值。施工过程中如果压力值反复出现“高低高”变换，也应迅速停止施工。

3.3 施工环境探测

在锤击管桩锤击施工前，要对施工工地的地下环境进行探测，查阅相关的地皮使用经历，对于施工工地地下情况作出良好的判断，将地下岩层的深度进行标注，同时对于环境中存在的孤立岩石、混凝土废渣等位置进行标注，尽可能全部清空。对于严重影响施工的障碍物，要进行彻底清理。

例如在进行施工环境的探测过程中要将耕土层、黏土层、粉质黏土层、圆砾层等进行探测，确定每一层的厚度，若圆砾层位于较深层中，一般厚度为8～15m左右，其中含有60%～70%的沙砾，在这一层中施工较为困难，施工队要提前制定方案。粉质黏土层一般厚度在0.4～3.6m左右，这一层中湿度相对较大，同时收缩性较好，在施工过程中同样难度较大，容易造成锤击管桩难以施力的现象。施工过程中要进行合理的规划。

3 锤击管桩断桩治理措施

3.1 锤击管桩接桩

接桩是锤击管桩出现断桩后的一种补救措施，如果断桩的位置距离顶部较近，一般在4米左右，可以采用接桩的方式。

例如断桩后，采用人工钻孔的方式，使得断桩位置露出桩颈，使用良好的钢材对其进行加固，防止出现破裂，利用机器将桩头切平，利用鼓风机和水枪清理干净，加装质地良好的钢筋网片，再使用混凝土进行固定。通过接桩使得锤击管桩能够再次使用，降低工程造价。

3.2 锤击管桩补桩

如果断桩位置距离锤击桩顶部大于5m，一般采用补桩的方式，相较于接桩，补桩需要的操作更加复杂，在施工过程中如果断裂位置较远并且锤击桩管自身已经出现质量问题，难以进行补桩。

3.3 断桩处理

在施工过程中很容易出现断桩在地下影响施工等现象，这时需要将断桩挖掘出来。例如在施工过程中由于地下岩石的阻碍，使得锤击桩在中部位置断裂，施工人员要从锤击管桩边缘位置深挖至断桩位置，在周围清理出适当距离，让施工人员能够锚定断桩，将其吊离施工点，在桩颈处加装钢筋网片，进行后期的接桩、补桩操作。

4 总结

锤击管桩是目前建筑行业采用最广泛的一种施工器材，锤击管桩的使用使得建筑更加稳固，使得建筑工期有效缩短，同时管桩的使用降低了对于施工环境的破坏，也降低了工程造价，但施工过程中存在断桩现象，希望通过本文的介绍与措施能够对目前行业内的状况起到一定改变作用。