魏 偉，劉 雄，吳冬梅，胡曉燕

（上海市凱達(dá)公路工程公司，上海市 200601）

0 前言

在G15和G60高速公路（上海段）聲屏障基礎(chǔ)施工中，多次出現(xiàn)樁基斷裂和打不下去的情況，對(duì)此設(shè)計(jì)方和施工方都做了詳細(xì)的調(diào)查及研究工作。通過深入分析認(rèn)為，《預(yù)制鋼筋混凝土方樁》圖集所示的25 cm×25 cm×12 m打入樁，其配筋偏少，樁身剛度不足，是造成斷樁的主要原因之一。以下結(jié)合工程實(shí)例對(duì)短樁設(shè)計(jì)存在的問題談一些個(gè)人體會(huì)。

1 問題所在

G15和G60高速公路（上海段）聲屏障基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為25cm×25cm打入樁，樁長分別為：8 m、10 m、12 m三種類型。其中8 m和10 m樁在施打過程中比較順利，而12 m樁又細(xì)又長，當(dāng)打樁機(jī)由樁頭一端拖樁準(zhǔn)備豎起時(shí)（樁與地面呈15°～20°），樁提不起來，如果此時(shí)強(qiáng)行拖起豎樁（角度超過20°），樁基在樁長1/3位置即刻發(fā)生斷裂（見圖 1）。

出現(xiàn)這種情況，起初大家都懷疑是否樁基質(zhì)量有問題。于是，查看樁基出廠質(zhì)量檢測報(bào)告。從檢測報(bào)告看，各種檢測數(shù)據(jù)全部合格，其中包括混凝土配合比試驗(yàn)、強(qiáng)度試驗(yàn)、鋼筋的拉拔試驗(yàn)等。既然廠家所報(bào)的檢測結(jié)果樁基質(zhì)量沒有問題，那會(huì)不會(huì)是斷裂的這一批樁有問題。于是，又委托另外一家有檢測資質(zhì)的專業(yè)檢測單位對(duì)所有已經(jīng)送到現(xiàn)場的樁基進(jìn)行抽檢，結(jié)果與廠家自報(bào)的檢測結(jié)果基本一致，這說明樁基自身質(zhì)量沒有問題。

排除了樁基質(zhì)量問題，剩下的就是設(shè)計(jì)和施工問題。

2 設(shè)計(jì)問題

該工程所用樁基系套用設(shè)計(jì)院提供的《預(yù)制鋼筋混凝土方樁》圖集中25 cm×25 cm斷面打入方樁。從圖集中可以看出，這種斷面的樁最大樁長12 m，樁基配筋為：豎向主筋 4Ф16、箍筋Ф6@50～200，混凝土標(biāo)號(hào)C30，單根樁的長寬比為48∶1，設(shè)兩個(gè)吊點(diǎn)（見圖 2）。而對(duì)于 30 cm×30 cm斷面的樁（見圖3），其豎向主筋則按雙組配置，豎向主筋 4Ф14+4Ф14、箍筋 Ф8@50～200，混凝土標(biāo)號(hào)C40，單根樁的樁長若同樣以12 m計(jì)，則長寬比為40∶1。通過對(duì)兩種不同斷面的樁設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行比較知道，在樁長相等的條件下，斷面大的樁，其長細(xì)比小，配筋率和混凝土標(biāo)號(hào)也都相應(yīng)較高，其樁基自身的剛度顯然要強(qiáng)于問題樁基。由此設(shè)想，如果當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)人員采取兩種措施：第一、配筋不變，將12 m樁長分兩截預(yù)制，降低長細(xì)比；第二、把原單組配筋改為雙組配筋，并提高混凝土標(biāo)號(hào)。相信通過采取這兩種措施，原圖集中12 m單根樁剛度不足的問題即會(huì)得到有效解決。而在實(shí)際工程當(dāng)中并沒有這樣做，因此，出現(xiàn)斷樁情況也就在所難免。

另外，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，25 cm×25 cm斷面的鋼筋混凝土打入樁，單根長度做到12 m，已經(jīng)到了極限，如果其配筋和混凝土標(biāo)號(hào)不做改變，仍然采用《圖集》中的配筋，在以后的工程當(dāng)中，很有可能繼續(xù)出現(xiàn)G15和G60高速公路（上海段）聲屏障基礎(chǔ)施工中樁基斷裂的情況。當(dāng)然，如果能將《圖集》中的單樁長度控制在10 m以內(nèi)，并附加補(bǔ)充說明，適當(dāng)提高樁基混凝土標(biāo)號(hào)，這對(duì)避免以后類似工程施工出現(xiàn)斷樁以及提高工程質(zhì)量都有好處。

3 施工問題

對(duì)施工單位而言，首先必須保證樁基質(zhì)量完全符合設(shè)計(jì)要求，其次應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙和樁基施工技術(shù)要求進(jìn)行施工。在該工程中，由于樁基較短，并且地基土較軟（淤泥質(zhì)粘土），因此，施工單位沒有選用樁架式打樁機(jī)，而是將履帶式大型挖掘機(jī)抓斗部分改裝成鋼套筒，將樁頭套在套筒里面，通過振壓的方式將樁基打入地層。對(duì)小而短的方樁采用這種打入方式，既簡便又實(shí)用，是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。但是如果遇到樁基自身強(qiáng)度（剛度）不足，若仍采用這種方法，就難免出現(xiàn)上述樁基提不起來的情況。此時(shí)，最穩(wěn)妥的辦法就是用捆綁或多點(diǎn)起吊的辦法豎樁。雖然這樣做給施工帶來許多不便，并且工期也要受到影響，但可以最大限度地保證樁基在起吊過程中不被折斷。在具體施工過程中，施工單位曾嘗試用捆綁起吊的方法豎樁，但由于施工速度太慢而未被采用。

另外，樁基豎起振壓過程中，鄰近高速公路一側(cè)，由于當(dāng)時(shí)路基施工超寬回填，碾壓的密實(shí)度相對(duì)較高，所以，當(dāng)樁基豎起振壓時(shí)間稍長（入土深度不足1 m），樁基1/3位置就發(fā)生斷裂，而離開路基1.5 m處的后排樁振壓卻非常順利。顯然，造成斷裂的原因還是由于樁基自身強(qiáng)度問題，而并非施工不當(dāng)。

3 解決辦法

為了能夠?qū)⒐こ添樌M(jìn)行下去，曾想過各種辦法，如：用架設(shè)鋼護(hù)筒的辦法，即在樁位處預(yù)支26 cm×26 cm×200 cm鋼護(hù)筒，把樁基先插在護(hù)筒內(nèi)，縮短樁基初始打入長度（12 m-2 m=10 m）。這種做法對(duì)路基外側(cè)的樁基非常有效，但對(duì)內(nèi)側(cè)靠近高速公路硬路肩處的樁基仍然存在打不下去甚至斷樁的問題，況且這種辦法嚴(yán)重影響施工工期。后與設(shè)計(jì)人員共同商議，決定采用先打洞，再插樁的辦法。簡而言之，就是先制作一段與設(shè)計(jì)樁徑一樣大小的鋼樁，長度4 m，調(diào)用兩臺(tái)機(jī)械配合施工。第一臺(tái)機(jī)械用鋼樁在樁位處打洞，第二臺(tái)機(jī)械用捆綁的方式吊樁于洞內(nèi)進(jìn)行振壓。經(jīng)過現(xiàn)場試驗(yàn)，第二種方法施工速度要快于第一種方法。但如果采用第二種做法，又帶來一個(gè)樁基抗拔力夠不夠的問題，打洞后這部分樁基摩阻力在近期實(shí)際上是失效的，也就是說，鋼樁究竟需要打多深，能不能達(dá)到原設(shè)計(jì)12 m樁長的抗拔要求，還需要通過進(jìn)一步驗(yàn)算才能證明該方法是否可行。

4 單樁驗(yàn)算

根據(jù)摩擦樁單根樁軸向受拉容許承載力公式：[Pi]=0.3uΣτi×Li+W對(duì)樁基抗拔進(jìn)行驗(yàn)算，計(jì)算簡圖見圖4。

荷載組合：P=風(fēng)載+聲屏障自重=7.02+2.25=9.27 kN

Mp=4.5×9.27=41.72 kN·m

按照不同樁長計(jì)算Mpi結(jié)果見表1。

從表1可以看出，各種不同深度的樁基，其Mpi低抗彎矩均小于聲屏障風(fēng)荷載作用時(shí)產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)彎矩Mp，說明樁基會(huì)出現(xiàn)上拔的情況。因此，為了滿足抗拔要求，需將原基礎(chǔ)下1 m樁間距調(diào)整為1.5 m，計(jì)算結(jié)果見表2。通過調(diào)整計(jì)算可知，10 m和12 m樁調(diào)整樁基間距后可以滿足抗拔要求，而8 m樁長不能滿足要求。因此在具體施工中，采用鋼套筒振壓成孔，對(duì)12 m樁其鋼套筒插入深度2 m還是可行的，但若超過2 m，就必須采取在聲屏障后加設(shè)斜撐或?qū)Σ鍢逗髽痘苓呁粱眯⌒痛蚝粰C(jī)強(qiáng)夯密實(shí)、灌注水泥砂漿等辦法。采取這些辦法，目的是為了提高聲屏障自身的抗彎強(qiáng)度，同時(shí)，解決套筒部分樁基摩阻力不夠的問題。

表1 單樁驗(yàn)算匯總

表2 調(diào)整后單樁驗(yàn)算匯總

5 結(jié)語

該工程最終采用先打洞、再插樁的辦法，很好解決了樁基施打中由于樁基自身強(qiáng)度不足產(chǎn)生斷樁的問題，但認(rèn)真思考以后感覺在鋼筋混凝土短樁設(shè)計(jì)方面還有許多問題值得探討。

首先是樁長問題。在《預(yù)制鋼筋混凝土方樁》圖集中，25 cm×25 cm斷面的打入樁單根長度最大做到12 m，如果配筋和混凝土標(biāo)號(hào)不做改變，這種樁在市政工程中宜慎重采用。因?yàn)?，?dāng)樁基預(yù)制好以后，無論采用樁架式打樁機(jī)還是改裝后的振壓機(jī)，打樁時(shí)一般情況下都是把樁頭捆綁好以后拖樁至樁架處，然后豎起進(jìn)行施打，當(dāng)樁基自身強(qiáng)度不足的時(shí)候，按照常規(guī)打樁方法根本無法將樁拖到樁位，12 m樁又細(xì)又長，稍有不慎，就出現(xiàn)斷樁。當(dāng)然，在這種情況下，設(shè)計(jì)也可以考慮分兩截制樁進(jìn)行施打，但這樣做很不經(jīng)濟(jì)。

其次是配筋問題?！额A(yù)制鋼筋混凝土方樁》圖集中，25 cm×25 cm斷面主受力筋4Ф16，混凝土標(biāo)號(hào)C30。若一根長樁，僅配4根鋼筋，顯然其抗彎強(qiáng)度偏低。在市政工程中，常用的樁基通常采用組合配筋。如果在以后的工程中，要想使這種形式的樁在工程中繼續(xù)得以使用，就必須考慮提高現(xiàn)有樁基的配筋率，并且提高混凝土標(biāo)號(hào)。否則，樁身軟弱無力，就是用捆綁的方式勉強(qiáng)將樁豎起來，土基稍為硬一點(diǎn)或出現(xiàn)不均勻土質(zhì)，仍有可能發(fā)生斷樁和打不下去的情況。