浅析混凝土桩基施工中的质量问题与技术措施

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  【摘 要】建筑基础工程施工是建筑工程中的重要组成部分,做好基础工程施工是整个建筑工程安全、质量、效益的前提。本文着重介绍了打(压)或灌注混凝土桩施工中常出现的质量问题,针对这种普遍存在的现象,全面分析其产生原因,并归纳了几种常见的处理方法及技术应对措施,从而避免或减少类似质量问题的出现,确保建筑物安全第一的指导思想为一切行动准则。
  【关键词】混凝土桩;质量;处理方法;施工技术
  前言
  在当前形势下,我国建筑业飞速发展,土木建筑工程施工中,基础处理采取打(压)或灌注混凝土桩设计的工程施工方式还是普遍存在。就打(压)或灌注混凝土桩工程施工而言,由于施工技术复杂、隐蔽工程多,其质量主要靠事前控制和事中控制,事后的检测和补救措施很难达到设计要求,为此混凝土桩基施工中质量问题及隐患的正确分析与处理,将直接影响到建筑物的结构与安全。笔者结合多年来实践经验,阐述了打(压)或灌注混凝土桩施工中常见质量问题的类别及原因分析、常用的处理方法及技术应对。
  1.混凝土桩基的施工技术
  水下灌注混凝土是桩基灌注设计的质量控制当中最重要的环节。水下灌注混凝土是采用导管从孔底开始,将孔内泥浆用混凝土置换出来从而形成混凝土桩。钻孔、清孔符合要求后,立即安装固定钢筋笼然后下导管,导管底部至孔底的距离宜为300-500mm,当桩直径小于600mm时,可适当地加大导管底部至孔底距离。在导管内用一定强度的铁丝将隔水栓系放在水面以上,将导管内的水体顺利挤出。
  2.常见质量问题类别及原因分析
  2.1 单桩承栽力低于设计要求的常见原因
  1)桩末按设计要求和地质实际情况进行施工,致使桩沉人深度不足;2)桩端未进入设计规定的持力层,但桩深已达设计值;3)最终贯入度过大;4)桩打落在孤石或坚硬的障碍物上;5)其他原因,诸如桩倾斜过大、断裂等原因导致单桩承载力下降;6)勘察报告所提供的地层剖面、地基承载力等有关数据与实际情况不符。
  2.2桩倾斜过大的常见原因
  1)混凝土预制桩质量差,其中桩顶面倾斜和桩尖位置不正或变形,最易造成桩倾斜;2)灌注混凝土桩打压灌注施工过程中遇孤石跑偏或桩尖位置不正或变形,所造成的桩倾斜;3)桩机安装不正,桩架与地面不垂直;4)桩锤、桩帽、桩身的中心线不重合,产生锤击偏心;5)桩端遇流砂或溶洞或坚硬的障碍物;6)桩距过小,打桩顺序不当而产生强烈的挤土效应;7)基坑土方开挖不当。
  2.3 出现断桩的常见原因
  除了桩倾斜过大可能产生桩断外,其他原因还有以下几种:1)桩堆放、起吊、运输的支点或吊点位置不当;2)在沉桩过程中,桩身弯曲过大而断裂,如混凝土桩制作质量造成的弯曲,或桩细长又遇到较硬土层时,锤击产生的弯曲等;3)锤击次数过多。如有的设计要求的桩锤击过重,设计贯人度过小,以至于施工时,锤击过度而导致桩断裂;4)灌注混凝土桩提升速度过快;5)混凝土桩接头断离的常见原因:当设计桩较长时,因施工工艺的需要,桩分段预制,分段沉人,各段之间常用钢制焊接连接件做桩接头,接頭电焊时自然冷却时间不够,焊后立即施打,焊缝遇水脆裂;或接缝间隙填塞钢板太少,锤击时应力集中,引起接头破损。其原因除了上述外,还有上、下节桩中心线不重合;桩接头施工质量差,如焊缝尺寸不足等原因;6)桩位偏差过大的常见原因:测量放线差错,沉桩工艺不良,使得桩身倾斜造成竣工桩位出现较大的偏差。
  3.常用的几种处理方法及技术应对
  3.1 补沉法
  当混凝土预制桩入土深度不足时,或打入桩因土体隆起将桩上抬的时候,均可采用此法。
  3.2补桩法
  可采用下述两种的任一种:
  1)桩基承台前补桩。当桩距较小时,可以采用先钻孔,后植桩,再沉桩的方法。
  3.3补送结合法
  当打入桩采用分节连接,逐根沉入时,差的接桩可能发生连接节点脱开的情况,此时可采用送补结合法。首先,对有疑点的桩复打,使其下沉,把松开的接头再顶紧,使之具有一定的竖向承载力;其次适当补些全长完整的桩,一方面补足整个基础竖向承载力的不足;另一方面补打的整桩可承受地震荷载。
  3.4纠偏法
  如果桩身倾斜,但未断裂,且桩长较短,或因基坑开挖造成桩身倾斜,而未断裂,可采用局部开挖,再用千斤顶纠偏复位法处理。
  3.5扩大承台法
  由于以下三种原因,原有的混凝土桩基承台平面尺寸满足不了构造要求或基础承载力的要求,而需要扩大混凝土桩基承台的面积。
  1)桩位偏差大。原设计的承台平面尺寸满足不了规范规定的构造要求,可用扩大承台法处理。
  2)考虑桩土共同作用。当单桩承载力达不到设计要求时,需要扩大承台并考虑桩与天然地基共同分担上部结构荷载。
  3)桩基质量不均匀,防止独立承台出现不均匀沉降,或为提高抗震能力,可采用把独立的桩基承台连成整块,提高基础整体性,或设抗震地梁。
  3.6复合地基法
  这种方法是利用桩土共同作用的原理,对地基做适当处理以提高地基承载力,从而更有效的分担桩基的荷载。常用方法有以下几种:
  1)混凝土承台下做换土地基。在混凝土桩基承台施工前,挖除一定深度的土,换成砂石填层,分层夯填,然后再在人工地基和混凝土桩基上施工承台。
  2)混凝土桩间增设水泥土桩。当混凝土桩承载力达不到设计要求时,可采用在桩间土中于喷水泥形成水泥土桩的方法,形成复合地基基础。
  3.7修改桩型或沉桩参数
  1)改变桩型。如混凝土预制方桩改为混凝土预应力管桩等。
  2)改变桩入土深度。例如混凝土预制桩过程中遇到较厚的密实粉砂或粉土层,出现桩下沉困难,甚至发生断桩事故,此时可采用缩短桩长,增加桩数量,取密实的粉砂层作为持力层。   3)改变桩位。如沉桩中遇到坚硬的、不大的地下障碍物,使桩桩产生倾斜,甚至断裂时,可采用改变桩位重新沉桩。
  4)改变沉桩设备。当桩沉入深度达不到设计要求时,可采用大吨位桩架,采用重锤低击法沉桩。
  3.8其他方法
  1)底板架空。底层地面改为架空楼板,以减轻填土自重,降低承台的荷载。
  2)上部结构卸荷。有重大桩基事故处理困难,耗资巨大,耗时过多,只有采取削减上部建筑层数的方法,减小桩基荷载。也有采用轻质高强的隔墙或其他材料代替原设计的厚重结构而减轻上部建筑的自重。
  3)结构验算。一旦出现桩身混凝土强度不足、单桩承载力偏低等事故,可通过结构验算等方法寻找处理方案。如验算结果仍符合规范的要求时,可联系设计单位协商,不作专门处理。但此方法属挖设计潜力,必须征得设计部门的同意,在万不得已时用之,且应慎之又慎。
  4)综合处理法。选用前述各种方法的几种综合应用,往往可取得比较理想的效果。
  5)采用外围补桩,增加删边嵌固,防止或减少桩位侧移等。
  4.其它问题事故的处理
  4.1 钢筋笼上浮
  防止钢筋笼上浮的方法有很多,如:在主筋上焊两圈“倒刺”;笼顶主筋与灌注架点焊接在一起;用两个预制的混凝土块对称吊在钢筋笼环筋上,预制混凝土块连接钢筋笼后其位置刚好在孔底,灌注首批混凝土后,要防止导管底口撞碰预制混凝土块,以防导管底口变形,影响以后使用。这几种方法在处理樁基非通长配筋钢筋笼上浮问题上效果显著。
  4.2拔出混凝土
  准确测定混凝土面的位置,将导管放在混凝土面上,用一定强度的铁丝系上混凝土球塞,放入导管内水面上;导管上料斗内注入混凝土,缓慢将预制混凝土球塞放到导管底端,把铁丝固定在料斗上;把导管插入混凝土面下1m处,料斗内注满混凝土;剪断铁丝,连续灌注混凝土至设计标高0.5m以上。
  4.3卡死、断裂造成的断桩
  导管插入混凝土中拔不出来或被拔断,采用二次导管插入法无法处理的,可采用接桩或补桩。接桩一般采用人工成孔的办法处理,清除桩顶残渣,灌注混凝土至设计标高0.5m以上。
  4.4桩身缺陷处理
  桩身缺陷,必须经过专业人员用专业的测量手段确定,并且最好能够定量指出桩身缺陷位置、范围、严重程度。对于桩身有夹泥、蜂窝缺陷的,可以采用高压注水泥浆处理。
  5.结语
  混凝土桩基施工质量直接影响到整个建筑物的工程质量,在桩基施工过程中,会遇到各种意外情况,因此,工程技术人员必须全面详细地熟悉整个施工工艺流程,事先提出质量控制和检验标准,监督施工方严格遵守和执行;调动有关各方同心协力把好质量关。在按正常的标准施工中,制定出更好的施工方案,采用正确的施工技术,充分做到施工质量的可靠安全,以确保建筑物安全第一。
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