淺談先進破樁工藝在工程中的應用

(山東電力建設第三工程有限公司，山東青島 266100)

0 引言

樁基施工過程中，為了保證樁頭的澆灌質量，樁頂位置一般要根據設計要求進行超灌，超灌高度為0.5m～1.0m，待灌注樁混凝土強度達到設計強度的80%以上時方可破除樁頭。對地質環境復雜的大中型項目，樁基數量少則數百根，多則成千上萬根。眾所周知，樁基混凝土養護時間相對較長，需要28d的養護時間才能達到破樁強度，這對于工期相對緊張的項目來講無疑是一段漫長的工序等待時間，為了彌補這段工序間隔時間，我們需要在后續施工工序中通過采取更高效率的先進工藝來進行追趕。此時，樁頭破除方案的確定將變得十分重要，能否選擇一種低成本、高效率的破樁施工工藝，高質量、快速地完成數量龐大的樁頭破除工作，對合理縮短項目工期將起到非常關鍵的作用。

1 先進破樁工藝探究

目前，較為流行的破樁施工工藝主要有以下幾種：空壓機風鎬破壁除芯法、液壓破樁機破樁法等。

空壓機風鎬破壁除芯法，該種工藝是目前普遍采用的工藝，此工藝充分利用混凝土抗拉性能不足的特點，樁頂部多余浮渣挖除后，用風鎬自上而下剝離樁頭鋼筋外保護層部分的混凝土，然后加鉆頂斷被鋼筋包圍的芯部混凝土，再使用挖掘機或吊車將芯部混凝土提出基坑。此種施工工藝相對人工逐層鑿除工藝施工速度有所提高，空壓機配合人工每天可完成0.9m3～1.3m3的混凝土破除量（約為4根直徑0.8m樁的破樁量），在國內項目中使用較為廣泛。

液壓破樁機破樁法，液壓破樁機采用多個液壓油缸進行模塊化組合，組成液壓驅動系統，并由挖掘機或液壓站（多為空壓機）提供動力，主要靠油缸模塊化組合形成的破碎機擠壓樁身，從同一端面不同點同時擠壓，切斷樁頭的工作原理，工作簡單、高效、環保。該破樁工藝與前述兩種工藝相比，首次投入成本較高，但對于樁基數量較大的項目則具有施工速度快、綜合成本低的特點，該種工藝施工最多可實現每臺破樁機每天破除30～50根樁基（直徑800mm的樁型）的速度，另外，因其使用的是全液壓驅動裝置，該工藝還具有低噪音、靜壓施工、不影響樁身質量等特點，特別適合于樁基數量龐大的大中型項目或接近市區對噪音控制較高的施工項目。

2 液壓破樁機的發展歷史

自2012年“法國國際工程機械展覽會”之后，液壓破樁機被引入國內開始研發、生產、試驗。

但液壓破樁機在中國的發展歷程并非一帆風順，受液壓破樁機本身工作原理的限制，其對樁基成型質量要求較高，樁頂部樁徑偏差超過200mm時，常規國產設備將無法正常套入樁身進行工作。而基于國內施工的不規范的現狀，嚴重的樁徑不規整等則成為阻礙破樁機普及的重要障礙。

然而，自2014年起，國內某些甲方開始在破樁過程中逐漸禁止破碎錘的使用，加之勞動力的后續力量不足、人工工資日益增長等因素，液壓破樁機的推廣和普及正在得到逐步推進。

3 國外項目案例

其實，早在2012年之前，液壓破樁機技術已經被逐步地運用于國外部分項目中，其中我公司沙特扎瓦爾燃氣聯合電廠項目是其中一個項目部。

沙特某項目燃氣聯合發電廠項目位于地中海海岸，地層中含一定厚度的淤泥層，地質環境復雜，地基承載力不能滿足項目需求，需要進行打樁，經設計估算，需要設置600mm直徑、長度18m的灌注樁約17000根。如此龐大數量的樁基施工量，對公司來講尚屬第一次，不僅打樁工作量大，破樁施工更是需要耗費相當多的人力和時間，如何保質保量、高效率地完成如此大的樁基工程量，無疑成為一大難題。我們的專業技術人員進行了初步測算，如果采用傳統的空壓機風鎬破壁除芯工藝進行破樁，考慮工作面的因素，安排5名工人進行破樁，按照每人每天4根的速度進行計算，則需要2.3年的時間才能完成項目全部的破樁量，這完全無法滿足項目總工期的要求。

液壓破樁機主要由動力源和工作裝置兩部分組成，工作裝置由多個相同型號的液壓油缸組合成不同直徑的破碎機，滿足各種直徑的樁型破樁頭的要求，這種油缸的活塞采用合金鋼加工而成，能滿足各種標號的混凝土的破碎要求。動力源可采用固定的泵站或是其它可移動的工程機械設備，一般情況下，在廠房、住宅等建筑物樁基礎施工中采用泵站的比較多，這種組合方式的設備總體投資比較小，但缺點是移動不方便，適合用于群樁類建筑物的樁頭破除施工。在橋梁、電廠橋架或管線等距離較長的需要打樁的項目施工中往往采用移動方便的挖掘機作為動力源，將挖掘機的挖斗取下，在挖斗與大臂連接軸處懸掛破樁機的吊裝鏈，將這兩種設備機械組合在一起，然后再將挖掘機的任何一根油缸的液壓油路通過平衡閥連接到破樁機的油缸油路上，用以驅動破樁機的油缸組工作。這種組合的破樁機移動方便，作業面比較廣，適用于樁不集中、作業戰線長的施工項目，但是投資相對比較大。

4 攻破技術難題

詳細研究其工作原理的同時，對其特點和不足也進行了全面的探討和分析。

液壓破樁機工藝的優勢：

（1）施工速度快，是傳統工藝的數倍之多。（2）液壓裝置穩定性好，噪音小，對周圍環境影響小。（3）拆裝、操作簡單，無需太多的技術要求。（4）振動小，對鋼筋及下部樁身擾動小。

液壓破樁機工藝的劣勢：

（1）對樁的成型質量要求較高，樁頭位置尺寸偏差過大，則會導致破樁機無法安裝的問題。（2）部分樁頭因混凝土與鋼筋固結強度較高，常導致出現樁身剪斷后無法提出棄渣的情況。

針對灌注樁成型質量差的問題，項目部組織專題會進行研究分析后，對項目的打樁工藝進行了優化，在打樁時，在樁基頂部位置加設與樁徑相同直徑的護筒，保證澆筑完成后樁頭位置成型質量良好，實現了破樁機的無阻礙安裝，成功解決該項技術難題。

針對鋼筋與混凝土固結、脫離困難的問題，項目部采取如下措施進行解決，嚴格控制鋼筋籠的加工質量，成樁后混凝土灌注鋼筋籠頂部不得進行預彎，同時在樁頭安裝前，將樁頭鋼筋1m處安裝直徑稍大于鋼筋的塑料套管，套管兩端使用膠帶進行封堵，阻止混凝土進入套管中。在破樁頭過程中，這樣就避免了混凝土的粘結，混凝土基本可以一次性破除，也減少了對鋼筋的損傷。

5 工藝比對與分析

項目部使用兩臺破樁機（每臺配置2名工人配合清基工作）進行破樁施工，僅用了215d就完成了全廠17000余根破樁工作，實現工期與傳統破樁工藝相比縮短了近3倍，為項目總工期爭取了時間，同時節約了大量的人工成本。

6 總結與推廣

綜上所述，我們不難發現，液壓破樁機這項先進工藝具有很多進度、成本和質量方面的優勢，值得我們去學習和推廣。受“大國工匠”精神的影響，國內樁基施工質量正在不斷地改善，成樁質量越來越好，尺寸偏差也越來越小；同時，隨著國內破樁機生產工藝的不斷改進和提高，相信在不久的將來，液壓破樁機將越來越普遍地應用于國內基建項目中。