某项目钢管桩沉桩破坏原因分析与处理措施

【摘要】某项目钢管桩沉桩过程中，有较多桩基发生桩顶或者桩底卷口、桩身弯曲、甚至断桩，本文分析归纳其破坏原因，包括沉桩停锤控制不力、打桩偏心、地质变化大、系锚不力和焊接质量等，可以为类似工程管理提供教训。

【关键词】钢管桩；沉桩；破坏原因

1.概述

桩基是高桩码头最重要的组成部分，钢管桩沉桩是桩基工程最关键的环节。钢管桩是长细比较大的构件，在锤击沉桩过程中，桩受到成百上千次的巨大冲力，桩身和桩顶受到拉、压应力的作用，如果制作质量不符合要求，或沉桩控制不好，就会发生事故。桩身变形和桩顶压曲破损是常见问题。

印尼某项目采用高桩结构，码头平台和系缆墩设计174根钢管桩，其中岩面较深的区域采用打入桩，共72根，岩面较浅的区域采用嵌岩桩，共102根。打入桩桩径1000mm，壁厚16mm，桩长44m；嵌岩桩钢管部分桩径1200mm，壁厚18mm（桩长大于30m）和16mm（桩长小于30m）。该项目水上沉桩采用D100柴油锤，锤击能24.6T•m。该项目钢管桩在预制堆放过程中控制较好，没有发生变形，但沉桩过程中，有较多桩基发生桩顶或者桩底卷口、桩身弯曲、甚至断桩，本文分析归纳其破坏原因，包括沉桩停锤控制不力、打桩偏心、地质变化大、系锚不力和焊接质量等，可以为类似工程管理提供教训。

2. 常规情况钢管桩变形破坏原因分析及对策

2.1桩身变形原因分析

1）. 在运输与堆放过程中，由于受压、撞击或堆放场地不平整、不坚实引起桩身变形；

2）. 桩身制造不良，尺寸偏差未控制在规范允许范围内。

2.2桩顶压曲破坏原因分析：

1）. 钢管桩选用的钢材强度较低，壁厚不够；

2）. 桩锤型号、冲程选用不当；

3）. 桩帽（替打）的缓冲垫过薄；

4）. 桩帽与桩顶平面不平行。

2.3 控制对策

1). 防止钢管桩桩身变形：

a、在运输和堆放过程中，避免受压、撞击

b、堆放场地应坚实

2). 防止钢管桩顶部压曲变形或破损

a、钢管桩应选用强度高的钢材

b、控制桩锤级别

c、选用合适的桩锤冲程

d、加厚桩帽中的缓冲垫

e、桩帽与桩顶平面应平行

f、采用厚壁钢管管桩

3). 保证设计深度

a、选用合适的送桩机具和桩锤

b、桩帽、缓冲垫的使用

c、控制桩身斜度

d、控制标高和贯入度

e、避免端破损

3.工程实例破坏类型、原因分析及对策

该项目沉桩过程中，桩基发生桩顶或者桩底卷口、桩身弯曲和断桩多种破坏形式，其破坏原因和处理措施如下：

3.1桩顶卷口

现象描述：打桩过程中，在桩顶加强箍以下，发生变形鼓起甚至褶皱等现象（如图1），主要发生在打入桩部分。

主要原因分析：打桩偏心（桩帽替打与钢管桩桩径不匹配）以及贯入度控制不力。

图1. 桩顶卷口

处理措施：将屈服部分（均在设计标高之上）割掉，桩顶经处理通过钢筋芯笼与下横梁可靠连接。

3.2 桩底卷口

现象描述：打桩过程中，在桩底发生卷口，造成嵌岩成孔困难，主要发生在嵌岩桩（壁厚16mm）部分。

主要原因分析：岩面起伏变化大、没能根据贯入度及时停锤，径厚比偏大。

处理措施：桩内灌高强度岩石，重锤冲孔，冲破卷口部分钢管，成孔后灌注嵌岩，保证钢管桩内混凝土高度。

3.3 桩身弯曲变形

现象描述：一根打入桩打桩时，打桩船撞到桩身，而管桩又被龙口卡着，致使桩中间变形破坏（见图2）。

主要原因分析：浪大和船舶系锚不力。

处理措施：泥面处割桩，补桩，上部结构加强。

图2. 桩身变形的钢管桩

3.4 断桩

现象描述：一根打入桩打桩时突然下降，发生断桩，该处为对焊，其余为螺旋焊。断口平顺，大部分在焊口1cm以内（见图3）。

图3 钢管桩断桩断口处

主要原因分析：焊接残余温度应力过大。

处理措施：偏位补桩，上部结构局部加强。

3.结论与建议

综上分析，施工经验不足和管理控制不善，是造成沉桩破坏的主要和直接原因，尽管做了处理，但是各方损失较大。类似工程中，业主如果选择有经验的施工单位承接, 则以上问题多数可以避免，而决策时不仅仅是考虑报价较低的单位。