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关于管桩施工破损情形原因分析 　　摘要：本文简要地分析了管桩在锤击法施工过程中，管桩的受力情况，并根据管桩的破损位置和破坏特征，在地质条件、施工控制和管桩质量等方面来分析其破损原因及其造成的因素，为控制好管桩破损率提供理论依据。 　　关键词：锤击法 受力分析地质条件施工控制管桩质量 　　中图分类号：TU71文献标识码：A文章编号： 　　 　　一．前言 　　管桩在我国有二十多年发展历程，管桩行业得到迅速的发展，产品年产量也不断的提高，现在全国生产预应力管桩企业近500家，全国管桩产量约3亿米。目前，预应力管桩正在从沿海向内陆发展，相信在不久的将来，管桩会在全国地质条件允许的各大中城市普遍推行。但是，我们面对的管桩施工（尤其锤击法）中破损问题，以3亿米年产量，破损率0.2%算，每年造成管桩破损报废约60万米，经济损失约6千万元。而随着管桩生产工艺不断成熟，生产质量和施工质量的提高，且国家和行业都制定了一系列规范和标准，管桩破损得到了一定的控制。但是，实际工作情况与地质条件千变万化，某些因素或情况是规范和标准中没有涉及到的，这就需要我们在实践中探索和总结。本单位对管桩生产与施工进行了近二十年质量管理与跟踪，现将锤击法施工破损的情形及其原因做简要分析，若有不当之处，请专家提出指正。 　　二、管桩锤击法施工受力分析 　　凡造成物体破坏的，都是因为物体受力超过自身性能极限。管桩破损同样是由于管桩在施工过程中，受到各种性质的应力超过桩本身的性能极限而造成。因此，分析管桩破损的原因，首先对管桩施工中的受力进行分析。管桩锤击法施工过程是动力学问题，是功能守恒 的过程。油气混合体爆炸后给锤以压力，同时将锤头提起，使它具有势能，锤头以自由落体方式由势能转变为动能，冲击桩帽产生的冲量经垫层缓冲后冲击桩的顶部，桩获得能量克服岩土阻力而入土；这一锤击能转换结束后桩入土就停止，接着来第二、三锤……。势能做的功就是打击桩的合力乘以入土深度。 　　该桩在施工时，若桩锤刚性冲击桩头，则很容易造成桩头混凝土破坏。因此，桩头受到的冲击力与垫???厚度有关，适当厚度的垫层可延长冲撞接触时间，缓冲反弹，减小桩头受到的冲击力。因此，若桩锤刚性冲击桩头，则桩尖0.5-0.7L处的桩身混凝土很容易被拉断。 　　三、管桩破损情形及其原因分析 　　根据以上的受力分析可知，管桩在锤击法施工时，桩头受到锤击压应力，桩尖受到水平剪应力和法向端阻力，桩身受到的轴向锤击拉应力、侧阻力和弯矩。这些应力是造成管桩施工破损的直接原因。在特定的地质条件下，当某个应力或某些应力的叠加超过管桩的力学性能极限时，管桩便在该处遭到破坏。因此，管桩破损是受力大于材料极限的结果，造成破损的因素主要是地质条件、施工控制和管桩质量三方面。管桩由于受到不同性质的力而破损可能出现不同的情形，这些破损情形大致都体现在管桩的不同破损位置和破坏特征。现根据管桩的破损位置和破坏特征来分析其破损原因及其造成的因素： 　　1、桩头出现纵向裂纹，混凝土破碎，保护层被劈裂。造成桩头破碎的直接原因是锤击压力大于桩头混凝土的抗压能力，而导致破损原因的可能性有两方面：一方面是锤击压应力过大，在整支桩中，桩头受到压应力最大，其锤击压应力与桩锤冲程H、接触时间、反弹速度和锤击面积有关。冲程越高，锤击应力越大；锤垫材料弹性越好，厚度越大，接触时间越长，锤击应力就越小；桩端地质岩层越坚硬，桩尖越难穿透，桩进尺就越小，桩锤反弹速度越大，锤击压应力越大；若桩身倾斜，桩端头板与桩锤面不完全水平接触，就出现偏打现象，导致桩头局部压应力集中而增大。另一方面，桩头混凝土强度偏低。管桩在结构设计时，考虑到了桩头的受力性能，已加密了螺旋筋以提高了混凝土的轴心抗压能力，正常来说桩头混凝土的轴向抗压能力比其他位置都大。但是，如果螺旋筋松散，间距偏大，或桩头混凝土离心不密实，跑浆漏浆，出现缝窝，便降低桩头混凝土的力学性能；或者由于桩套箍出现凹陷，造成桩头混凝土受剪应力，导致混凝土受力性质变化而保护层劈裂；或者桩头受锤击数过多（如锤击数大于1500），在混凝土内部出现微裂缝，而造成混凝土疲劳破坏。以上这些情况都有可能导致桩头混凝土强度质量降低而破碎。因此，造成桩头破坏的因素有地质条件，如桩头进入中风化层、微风化层或标准贯入击数N大于100的强风化层；施工控制不良，如垫层过薄、桩锤冲程偏大或桩身倾斜等；管桩质量，如螺旋筋间距偏大，桩套箍凹陷、桩头混凝土离心不密实，有缝窝和漏浆现象。 　　2、桩身中部出现横向裂缝、桩体断裂、变形、移位，混凝土破碎。根据上面的受力分析，桩身受到的外力主要是瞬间拉应力和岩土层侧阻力，端阻力对其的弯矩，桩身混凝土对锤击压应力主要是起传递作用，其受到的压应力远远比桩头的压应力小，不至于导致混凝土首先单纯受压破坏。而桩身侧