论文部分内容阅读
【摘 要】 桩基础是最古老的基础形式之一,不仅历史悠久,而且经久耐用。随着科学技术的发展,为了满足各种结构的要求,适应各种不同地质条件和施工方法,在工程实践中出现了各种不同类型的桩和桩基础,因桩基工程施工受地质条件影响大、施工工艺隐蔽强等特殊性。所以,桩基施工过程中的质量控制就显得特别重要。本文主要介绍了桩基工程的施工现状、施工中常遇到的问题及解决措施。
【关键词】 建筑工程;桩基工程;质量控制
生存和发展需求造就了近年来建筑行业的兴起,可利用空间的逐渐减少也使得建筑工程的施工技术含量要求越来越高。桩基础作为一种深基础,具有承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀、沉降稳定快、良好的抗震性能等特性,在各类建筑工程中得到广泛应用,尤其适用于建造在软弱地基上的各类建筑物。同时,桩基工程质量的好坏既影响建筑物的使用功能,又影响建筑物后期沉降均匀平衡及主体结构安全,所以桩基施工常被施工操作人员和施工管理人员列为质量控制的重点和难点。
一、桩基工程的施工现状
桩基可以根据桩基础的受力原理和桩身的材料组成两个方面进行分类,其中按受力原理可以分为摩擦桩和端承桩,两者区别在于承受荷载力部位不同;根据桩身的材料,则可以将桩基分为灌注桩和预制桩,两者在施工工艺上有很大差别。
我国地域辽阔,水文地质条件与工程地质复杂多变,东部与中西部地区经济发展不平衡,各类工程要求又不相同。大量施工实践表明,我国常用的各种桩型从总体上看,具有以下特点:在挤土桩中锤击法、振动法与静压法并存;先进的、现代化的工艺设备与传统的、较陈旧的工艺设备并存;大直径桩与普通直径桩并存;预制桩与灌注桩并存;在部分灌注桩的压浆工艺法中前注浆桩与后注浆桩并存等。
由此可见,我国地层土质适合各种桩型,但是,每一种桩型都有其适用范围。在施工中,如果不注意质量或超过其适用范围,就会出现质量问题甚至造成重大事故及经济损失。所以,关键在于找到切入点,扬长避短。现如今,人们关注更应关注桩基工程的发展趋势,主要表现在以下几个方面:
1.桩的尺寸向大、长方向发展。
根据高层、超高层建筑物基础承载的需要,桩长越来越长,桩径越来越大,欧美及日本的钢管桩长度已超过100m,桩径已达到2500mm以上;厦门某大厦反循环钻成孔灌注桩深度达103m;上海金茂大厦钢管桩的桩端进入地面下80m的砂层,桩径为914.4mm。
2.向克服桩成孔难的方向发展。
在日本,已经有64家基础公司组成的岩层削孔技术协会成立并研发出20余种大直径岩层削孔工法,其中冲击钻进成孔法7种,长螺旋钻进成孔法3种,回转钻进成孔法5种。国内也有不少单位成功地研究开发出岩层钻进成孔法及大三石层钻进成孔法。
3.向低公害工法桩方向发展。
最近二十多年来,静压桩在我国软土地区得到广泛应用,静压桩基础不仅适用于多层和一般高层建筑,还可用于20~35层高层建筑,压桩机的生产和使用跨进了一个新时代。湖南山河智能机械股份有限公司生产的系列静力压桩机是新型的环保型建筑基础施工设备,具有无污染、无噪声、无振动、桩速度快、成桩质量高等显著特点,技术水平国际领先。国外已显现出用液压打桩锤取代筒式柴油锤的趋势。液压打桩锤具有桩锤短、噪声低、无油烟、省燃料、每一个工作循环中沉桩力的持续时间长、打击力大、每一次冲击产生的桩贯入度较大等特点。
4.向埋入式桩方向发展。
钢筋混凝土预制桩和钢桩的设桩工艺有打入式、压入式和埋入式三種。为了消除一次振动、噪声、油污飞溅和挤土效应,日本在20世纪60年代初,开发出以低振动、低噪声效应为目标的埋入式桩系列,至今共有80余种。埋入式桩工法是指将预制桩或钢管桩沉入到钻成的孔中后,采用某些手段增强桩承载力的工法。我国埋入式桩的种类很少,几乎是个空白点,这也正是给桩基施工企业发展和上升提供良好的空间。
二、桩基工程施工中的常见问题
在桩基工程施工时,主要影响其质量的原因包括五大类:桩倾斜度过大;断桩;接头断离;桩位偏差过大;承载能力远远低于设计预算的数值。其主要分析如下:
1.桩倾斜过大
由于预制桩的质量达不到规定的要求,容易引起桩顶面倾斜和桩尖的位置不当而产生变形;在安装时桩机安装的位置不正,导致桩架与地面不垂直;桩身、桩帽、桩锤的中心线偏离,导致锤击偏离了重心;当桩端碰到石子或坚硬的障碍物时,阻挡桩的顺利安装而发生倾斜;桩与桩之间的间距过小、打桩顺序不当,导致桩的倾斜过大。
2.出现断桩。
在高强度重复荷载作用下,桩身中原生小裂纹将会逐渐扩展成为大的断裂;如果桩倾斜过大,桩运输、起吊、堆放的吊点或支点位置出现偏差;在沉桩过程中,桩身弯曲过大容易造成桩断裂,或由于桩质量原因造成弯曲,且桩细长又遇到较硬土层时,锤击时容易产生的弯曲;在施工时,由于锤击次数过多,锤击过度而导致桩断裂。
3.桩接头断离。
对于多节桩,要保障上下节桩的直线性,否则在打桩时将会引起高的弯曲应力;设计桩较长时,因施工工艺的需要,桩分段预制并分段沉入,各段之间常用钢筋焊接连接件作桩接头,使上、下节桩中心线不重合导致桩接头断离;桩接头施工质量差,如尺寸与之前设定的数值完全不符,焊缝尺寸不足等。
4.桩位偏差过大。
在打桩时,如果操作不当、桩顶不平、桩尖偏心、接桩不正、土中有障碍物等都会造成将桩打歪,桩身一旦斜歪就会改桩的受力状态.造成桩身断裂和承载力的大幅度下降。或者测量放线误差大。沉桩工艺不良.如桩身倾斜导致桩位出现较大偏差。
5.承载能力低于设计预要求
桩承载力不符合设计要求主要是桩没有达到设计要求的沉入深度;有的桩深度虽然已经达到预先设定的数值,但桩端并未进入设定的层面上;最后灌入的深度不够或者过大;桩的倾斜度太大或者发生断裂等原因使其承受能力远远下降;工作人员实现没做好地质勘查工作,勘察报告所提供的地基承载力、地层剖面等数据与实际情况存在较大的差距。 三、桩基施工问题常用的解决方法
1.补桩法
当单桩承载力不够或断桩承载力无法满足设计要求时,可用此法,设施简单,操作方便,工期短,但费用高。在施工中可以根据实际情况采用下述两种的任一种:桩基承台或地下室完成再补静压桩;桩基承台前补桩。当桩距比较小时,可采用先钻孔,后植入桩,再沉桩的方法
2.补沉法
当预制桩人土深度不足时,或打入桩因土体隆起将桩上抬时,均可采用此法。
3.纠偏法
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,可采用局部开挖后用千斤顶纠偏复位法处理处理。
4.复合地基法
在桩基承台施工前,挖除一定深度的土,换成砂石填层分层夯填,在人工地基和桩基上施工承台;桩间增设水泥土桩。当桩承载力达不到设计要求时,可采用在桩间土中干喷水泥形成的方法,形成复合地基基础。
5.扩大承台法
桩位偏差大,原設汁的承台平面尺寸满足不了规范规定的构造要求,可用扩大承合法处理;桩基础质量不均匀,防止独立承台出现不均匀沉降,或为提高抗震能力,可采用把独立的承台连成整块,提高基础整体性;考虑桩土的共同作用,当单桩承载力达不到设计要求,需要扩大承台并考虑桩与天然地基共同承担上部结构荷载。
四、桩基工程施工问题的解决措施
1.合理安排施工顺序
桩基施工顺序为平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。施工顺序应遵循在相临两孔施工时,孔中心距不小于4d,或最少时间间隔不小于36小时进行隔孔或跳孔施工。
在钻孔灌注桩施工中,钻孔是一道关键工序,在施工中必须严格按照规范和规程的要求进行,才能保证成孔质量。必须分析施工过程,规划好钻孔的顺序,注意开孔质量,对好中线及垂直度,并压好护筒,在施工中要随时检查成孔是否有偏斜现象,保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔,还要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰。
2.重点分析桩基施工技术的细节
在进行桩基施工时,应重点对混凝土强度的监测,观察桩身内实际的混凝土强度是否与之前设定的相符,将静置桩蒸汽养护后就可开始施工,施工时需用经纬仪严格测量,保证误差控制在0.5%之内,若出现的误差较大,则需弃用,否则会造成桩身断裂;在进行接桩时,要在离桩身不到1m时进行焊接衔接,在对其清理后,需进行定位板固定,将上段的桩吊放在下段桩的端板上,利用定位板将上下段的桩拉直。
3.加强管理,提高操作队伍素质。
为保证桩基施工质量,从根本上需加强管理,落实责任制,提高操作作业队伍素质。设定具体的质量监督标准,由专职的质检人员进行质量检测监督,严格按照质量体系文件进行质量管理与控制。操作工艺必须具体化,使用机械,配料,灌料,钻孔提机,钻速行程,桩位桩身,技术交底要求要具体,要细化,对作业过程要认真检查。坚持联合审查图纸和技术交底制度,认真审查施工图纸,熟悉设计文件和施工规范,严格按照设计文件、施工图纸。
加强施工操作安全的培训,要严格现场施工组织管理。由于打桩都是单机、单人操作,所以操作者的技术水平、操作经验,操作者的责任心就更显重要。在施工准备过程中,对于施工信息的原始数据,应及时收集,整理,确保施工过程可追溯,为工程技术交工验收提供数据基础。关键工序的施工质量检验工程师,要全过程现场监督质量,解决施工中遇到的问题,保证了施工全过程处于受控状态。只有严密的组织,严格的管理,正确的工艺,认真的检查,才能减少和避免质量问题。
五、结语
桩基工程作为建筑施工质量控制的关键,其施工质量对于高层建筑整体质量有着重要的影响。桩基施工质量的控制不是个人,也不是一个过程就可以实现的,应将其纳入到具体的质量监督管理体系中,同时,桩基施工作为建筑施工中至关重要的环节,不能只在问题发生后再寻找解决方法,应该在进行工程设计时就考虑周全。因此,必须重视桩基础施工的质量问题,提高施工人员的技术水平、加强管理,提高施工效率,采用合理的技术方法,认真计量,找到针对性较强的处理方案,真正做到经济合理。
参考文献:
[1]陈立.桩基施工中的常见问题解析.城市道桥与防洪,2007,3.
[2]张跃川.桩基工程施工方案编制[J].工程建设与设计,2009,12.
[3]张金龙.综合养护楼桩基础施工实践[J].甘肃科枝纵横,2005(06).
【关键词】 建筑工程;桩基工程;质量控制
生存和发展需求造就了近年来建筑行业的兴起,可利用空间的逐渐减少也使得建筑工程的施工技术含量要求越来越高。桩基础作为一种深基础,具有承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀、沉降稳定快、良好的抗震性能等特性,在各类建筑工程中得到广泛应用,尤其适用于建造在软弱地基上的各类建筑物。同时,桩基工程质量的好坏既影响建筑物的使用功能,又影响建筑物后期沉降均匀平衡及主体结构安全,所以桩基施工常被施工操作人员和施工管理人员列为质量控制的重点和难点。
一、桩基工程的施工现状
桩基可以根据桩基础的受力原理和桩身的材料组成两个方面进行分类,其中按受力原理可以分为摩擦桩和端承桩,两者区别在于承受荷载力部位不同;根据桩身的材料,则可以将桩基分为灌注桩和预制桩,两者在施工工艺上有很大差别。
我国地域辽阔,水文地质条件与工程地质复杂多变,东部与中西部地区经济发展不平衡,各类工程要求又不相同。大量施工实践表明,我国常用的各种桩型从总体上看,具有以下特点:在挤土桩中锤击法、振动法与静压法并存;先进的、现代化的工艺设备与传统的、较陈旧的工艺设备并存;大直径桩与普通直径桩并存;预制桩与灌注桩并存;在部分灌注桩的压浆工艺法中前注浆桩与后注浆桩并存等。
由此可见,我国地层土质适合各种桩型,但是,每一种桩型都有其适用范围。在施工中,如果不注意质量或超过其适用范围,就会出现质量问题甚至造成重大事故及经济损失。所以,关键在于找到切入点,扬长避短。现如今,人们关注更应关注桩基工程的发展趋势,主要表现在以下几个方面:
1.桩的尺寸向大、长方向发展。
根据高层、超高层建筑物基础承载的需要,桩长越来越长,桩径越来越大,欧美及日本的钢管桩长度已超过100m,桩径已达到2500mm以上;厦门某大厦反循环钻成孔灌注桩深度达103m;上海金茂大厦钢管桩的桩端进入地面下80m的砂层,桩径为914.4mm。
2.向克服桩成孔难的方向发展。
在日本,已经有64家基础公司组成的岩层削孔技术协会成立并研发出20余种大直径岩层削孔工法,其中冲击钻进成孔法7种,长螺旋钻进成孔法3种,回转钻进成孔法5种。国内也有不少单位成功地研究开发出岩层钻进成孔法及大三石层钻进成孔法。
3.向低公害工法桩方向发展。
最近二十多年来,静压桩在我国软土地区得到广泛应用,静压桩基础不仅适用于多层和一般高层建筑,还可用于20~35层高层建筑,压桩机的生产和使用跨进了一个新时代。湖南山河智能机械股份有限公司生产的系列静力压桩机是新型的环保型建筑基础施工设备,具有无污染、无噪声、无振动、桩速度快、成桩质量高等显著特点,技术水平国际领先。国外已显现出用液压打桩锤取代筒式柴油锤的趋势。液压打桩锤具有桩锤短、噪声低、无油烟、省燃料、每一个工作循环中沉桩力的持续时间长、打击力大、每一次冲击产生的桩贯入度较大等特点。
4.向埋入式桩方向发展。
钢筋混凝土预制桩和钢桩的设桩工艺有打入式、压入式和埋入式三種。为了消除一次振动、噪声、油污飞溅和挤土效应,日本在20世纪60年代初,开发出以低振动、低噪声效应为目标的埋入式桩系列,至今共有80余种。埋入式桩工法是指将预制桩或钢管桩沉入到钻成的孔中后,采用某些手段增强桩承载力的工法。我国埋入式桩的种类很少,几乎是个空白点,这也正是给桩基施工企业发展和上升提供良好的空间。
二、桩基工程施工中的常见问题
在桩基工程施工时,主要影响其质量的原因包括五大类:桩倾斜度过大;断桩;接头断离;桩位偏差过大;承载能力远远低于设计预算的数值。其主要分析如下:
1.桩倾斜过大
由于预制桩的质量达不到规定的要求,容易引起桩顶面倾斜和桩尖的位置不当而产生变形;在安装时桩机安装的位置不正,导致桩架与地面不垂直;桩身、桩帽、桩锤的中心线偏离,导致锤击偏离了重心;当桩端碰到石子或坚硬的障碍物时,阻挡桩的顺利安装而发生倾斜;桩与桩之间的间距过小、打桩顺序不当,导致桩的倾斜过大。
2.出现断桩。
在高强度重复荷载作用下,桩身中原生小裂纹将会逐渐扩展成为大的断裂;如果桩倾斜过大,桩运输、起吊、堆放的吊点或支点位置出现偏差;在沉桩过程中,桩身弯曲过大容易造成桩断裂,或由于桩质量原因造成弯曲,且桩细长又遇到较硬土层时,锤击时容易产生的弯曲;在施工时,由于锤击次数过多,锤击过度而导致桩断裂。
3.桩接头断离。
对于多节桩,要保障上下节桩的直线性,否则在打桩时将会引起高的弯曲应力;设计桩较长时,因施工工艺的需要,桩分段预制并分段沉入,各段之间常用钢筋焊接连接件作桩接头,使上、下节桩中心线不重合导致桩接头断离;桩接头施工质量差,如尺寸与之前设定的数值完全不符,焊缝尺寸不足等。
4.桩位偏差过大。
在打桩时,如果操作不当、桩顶不平、桩尖偏心、接桩不正、土中有障碍物等都会造成将桩打歪,桩身一旦斜歪就会改桩的受力状态.造成桩身断裂和承载力的大幅度下降。或者测量放线误差大。沉桩工艺不良.如桩身倾斜导致桩位出现较大偏差。
5.承载能力低于设计预要求
桩承载力不符合设计要求主要是桩没有达到设计要求的沉入深度;有的桩深度虽然已经达到预先设定的数值,但桩端并未进入设定的层面上;最后灌入的深度不够或者过大;桩的倾斜度太大或者发生断裂等原因使其承受能力远远下降;工作人员实现没做好地质勘查工作,勘察报告所提供的地基承载力、地层剖面等数据与实际情况存在较大的差距。 三、桩基施工问题常用的解决方法
1.补桩法
当单桩承载力不够或断桩承载力无法满足设计要求时,可用此法,设施简单,操作方便,工期短,但费用高。在施工中可以根据实际情况采用下述两种的任一种:桩基承台或地下室完成再补静压桩;桩基承台前补桩。当桩距比较小时,可采用先钻孔,后植入桩,再沉桩的方法
2.补沉法
当预制桩人土深度不足时,或打入桩因土体隆起将桩上抬时,均可采用此法。
3.纠偏法
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,可采用局部开挖后用千斤顶纠偏复位法处理处理。
4.复合地基法
在桩基承台施工前,挖除一定深度的土,换成砂石填层分层夯填,在人工地基和桩基上施工承台;桩间增设水泥土桩。当桩承载力达不到设计要求时,可采用在桩间土中干喷水泥形成的方法,形成复合地基基础。
5.扩大承台法
桩位偏差大,原設汁的承台平面尺寸满足不了规范规定的构造要求,可用扩大承合法处理;桩基础质量不均匀,防止独立承台出现不均匀沉降,或为提高抗震能力,可采用把独立的承台连成整块,提高基础整体性;考虑桩土的共同作用,当单桩承载力达不到设计要求,需要扩大承台并考虑桩与天然地基共同承担上部结构荷载。
四、桩基工程施工问题的解决措施
1.合理安排施工顺序
桩基施工顺序为平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。施工顺序应遵循在相临两孔施工时,孔中心距不小于4d,或最少时间间隔不小于36小时进行隔孔或跳孔施工。
在钻孔灌注桩施工中,钻孔是一道关键工序,在施工中必须严格按照规范和规程的要求进行,才能保证成孔质量。必须分析施工过程,规划好钻孔的顺序,注意开孔质量,对好中线及垂直度,并压好护筒,在施工中要随时检查成孔是否有偏斜现象,保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔,还要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰。
2.重点分析桩基施工技术的细节
在进行桩基施工时,应重点对混凝土强度的监测,观察桩身内实际的混凝土强度是否与之前设定的相符,将静置桩蒸汽养护后就可开始施工,施工时需用经纬仪严格测量,保证误差控制在0.5%之内,若出现的误差较大,则需弃用,否则会造成桩身断裂;在进行接桩时,要在离桩身不到1m时进行焊接衔接,在对其清理后,需进行定位板固定,将上段的桩吊放在下段桩的端板上,利用定位板将上下段的桩拉直。
3.加强管理,提高操作队伍素质。
为保证桩基施工质量,从根本上需加强管理,落实责任制,提高操作作业队伍素质。设定具体的质量监督标准,由专职的质检人员进行质量检测监督,严格按照质量体系文件进行质量管理与控制。操作工艺必须具体化,使用机械,配料,灌料,钻孔提机,钻速行程,桩位桩身,技术交底要求要具体,要细化,对作业过程要认真检查。坚持联合审查图纸和技术交底制度,认真审查施工图纸,熟悉设计文件和施工规范,严格按照设计文件、施工图纸。
加强施工操作安全的培训,要严格现场施工组织管理。由于打桩都是单机、单人操作,所以操作者的技术水平、操作经验,操作者的责任心就更显重要。在施工准备过程中,对于施工信息的原始数据,应及时收集,整理,确保施工过程可追溯,为工程技术交工验收提供数据基础。关键工序的施工质量检验工程师,要全过程现场监督质量,解决施工中遇到的问题,保证了施工全过程处于受控状态。只有严密的组织,严格的管理,正确的工艺,认真的检查,才能减少和避免质量问题。
五、结语
桩基工程作为建筑施工质量控制的关键,其施工质量对于高层建筑整体质量有着重要的影响。桩基施工质量的控制不是个人,也不是一个过程就可以实现的,应将其纳入到具体的质量监督管理体系中,同时,桩基施工作为建筑施工中至关重要的环节,不能只在问题发生后再寻找解决方法,应该在进行工程设计时就考虑周全。因此,必须重视桩基础施工的质量问题,提高施工人员的技术水平、加强管理,提高施工效率,采用合理的技术方法,认真计量,找到针对性较强的处理方案,真正做到经济合理。
参考文献:
[1]陈立.桩基施工中的常见问题解析.城市道桥与防洪,2007,3.
[2]张跃川.桩基工程施工方案编制[J].工程建设与设计,2009,12.
[3]张金龙.综合养护楼桩基础施工实践[J].甘肃科枝纵横,2005(06).