房屋建筑钻孔灌注桩及打（压）桩施工中的质量控制__墨水学术,论

所属栏目：建筑设计论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:216

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　　房屋建筑钻孔灌注桩及打（压）桩施工中的质量控制
　　马应龙
　　常德市旺城建设监理有限公司湖南常德415000
　　作者简介：马应龙，男，1974年10月生，湖南常德人，大学本科学历，常德市旺城建设监理有限公司土木建筑工程师，研究方向：建筑设计、施工与监理
　　[摘要]深入系统分析房屋建筑打（压）桩和钻孔灌注桩施工中影响桩基础质量的诸多因素，结合施工作业经验，提出处理方法，并科学落实在施工作业中，将有利于提高建筑物的质量，确保结构安全。
　　[关键词]房屋建筑；打（压）桩；钻孔灌注桩；质量控制
　　房屋的自重、抗风、搞震等全靠房屋的基础支承、抵抗，基础部分对建筑物的重要性可想而知。作者所在地区属丘陵地带，地质情况比较复杂，从基础工程施工的质量和安全角度考虑，许多房屋采用桩基础时，质量相对保证、安全系数较高。因此近年来，桩基础采用比较普遍。
　　桩基础工程施工工序多，施工对质量的要求高，而影响桩基础质量的因素较多，如，工程地质勘察报告不够准确、详尽，设计时的合理取值不佳，以及施工中的客观、主观等多种原因。因此，施工中要对影响桩基础质量的各种关键因素作准确分析与科学处理。
　　一、钻孔灌注桩施工中的质量控制
　　钻孔灌注桩具有无噪音、无振动、无挤压等优点，特别适合大中城市建筑密集地区。但是，由于其独特的施工技术和环境，钻孔灌注桩也存在一些弱点，如水下浇注混凝土的技术复杂、施工难度较大，加上成桩过程具有隐蔽性，由此经常导致施工过程中产生各种质量问题。近年来，我们通过广泛深入的施工现场实例了解，结合设计、施工和质检部门对钻孔灌注桩质量的检测结果，对施工过程中出现的质量问题进行多次研究分析，发现了一些有规律性的东西，使得进一步完善钻孔灌注桩的施工工艺，以提高成桩质量及单桩承载力成为可能。
　　（一）钻孔灌注桩施工质量缺陷及成因分析
　　1、混凝土强度不足、产生缩颈、空洞
　　钻孔灌注桩出现混凝土强度不足，导致产生缩颈、空洞等质量问题。主要是由于施工现场未严格控制配合比，使混凝土质量达不到设计要求；或者在进行混凝土浇筑中，施工人员没按施工规范进行施工。
　　经检查、分析发现，缩颈、空洞主要出现在桩的上部，这是因为灌注桩施工质量到了上部后，混凝土的自重力逐渐降低，加上未能均匀振捣，以及混凝土本身质量较差等原因所致。
　　2、单桩承载力达不到设计要求
　　单桩承载力达不到设计的原因，主要是桩端沉渣过厚和泥浆护壁增大两个方面的原因。
　　（1）桩端沉渣过厚
　　桩端沉渣过厚是由于清渣不够彻底所造成，另外，灌注水下混凝土时，为图方便和省事，用合成一团的水泥袋纸来代替隔水球是不可取的，这将进一步加大沉降变形。有工程在进行灌注桩静载试验时，曾遇到如下情况：在远低于设计承载力时，桩身却急剧下沉，显示出桩已遭到破坏，但经过一定时间后，第二次加载后下沉情况接近正常，桩体也能继续承载，甚至达到设计要求，这便是沉渣过厚所造成的。
　　（2）泥浆护壁导致孔壁上泥皮增厚
　　钻孔灌注桩在成孔过程中，泥浆如果相对密度过低，起不到护壁的作用，易于引起塌孔，反之会引起泥土壁皮厚度增大，形成桩体与地基之间的“润滑层”，使混凝土与土体之间的侧向摩擦力大大降低。
　　对于大直径超长灌注桩，一般均设计成端承摩擦桩，桩的侧向摩擦力所占的比例较大，而施工时混凝土浇筑时间长，“结皮”现象沿着孔壁愈严重，桩身与孔壁间的侧阻力是逐渐降低的，这与灌注桩身上部大、下部小的受力特征相互矛盾，也是大直径超长桩的承载力达不到设计要求的主要原因。
　　3、桩身混凝土产生夹泥、离析现象
　　灌注桩混凝土夹泥、离析质量问题多数发生在桩身上部10m的范围内，产生离析的原因，主要是混凝土的#p#副标题#e#质量较差；桩上部混凝土自重力减少，使得混凝土均匀密实不够，也是造成离析的原因之一。
　　上部桩身混凝土中夹泥，主要由于混凝土灌注桩到了上部时，导管的埋深不易控制，混凝土灌注时产生超压所致；另外浅层的土质情况，地下水位的高低，护壁泥浆的质量等均有重要的影响。
　　（二）提高钻孔灌注桩施工质量的措施
　　1、提高水下混凝土的试配强度
　　钻孔灌注桩采用水下混凝土，由于施工难度较大，浇筑方法与地面上有很大差别，在灌注过程中易受水及泥浆杂物的影响，强度会受到一定损失，再加上水下混凝土灌注桩时很难捣实，其密实性、均匀性不如地面施工的混凝土，因此，要保证钻孔灌注桩的施工质量，必须提高水下混凝土的施工试配强度，为此，有关资料建议水下混凝土的施工试配强度按下式计算：fcu.t=fcu.k+1.65a+k，式中，fcu.t---混凝土的施工试配强度（Mpa），fcu.k---混凝土设计强度标准值（Mpa），a---施工单位的混凝土强度标准值，k---水下混凝土强度影响修正值（Mpa）。
　　水下混凝土强度影响修正值K可根据混凝土强度等级和施工条件，在4---6范围内选取，当混凝土设计强度等级较高或灌注在采用膨胀土泥浆护壁条件，以及地下水质条件较差时，k应取较大值，反之可取较小值。
　　2、缩短成孔和成桩时间
　　在钻孔过程中，采取正、反循环交替使用，不同地层采用不同方法钻进，加强施工组织管理，合理选择钻进参数，使成孔、成桩时间控制在72h以内，采用混凝土连续浇灌方法，将泥浆在孔中停留时间控制在5h以内，彻底消除“厚泥浆壁”的情况。
　　3、严格控制泥浆密度、提高灌注质量
　　如果泥浆密度过低，很容易引起塌孔，反之会引起孔壁泥皮厚增大，降低桩的承载力。一般钻进过程中，泥浆的密度宜控制1.1---1.25g每立方之间，两次清渣时宜控制在1.1---1.18g每立方范围内，同时，要加强对混凝土的施工过程管理，当混凝土灌注至地面20m时，应加以振捣密实，可对导管施以震动力，确保混凝土的密实度。
　　4、合理控制导管埋管深度
　　灌注水下混凝土通常采用导管法，如导管埋置深度过大，会导致混凝土的出口压力不够，甚至引起出料困难，施工速度缓慢，故导管埋深不宜过大；如导管埋深过小，会导致混凝土的出口处超压，将混凝土顶面冲翻，造成混凝土夹泥，出现离析等质量问题。另外，在混凝土灌注过程中，还要始终控制好管内混凝土表面至泥浆面的高度，以灌注时孔内混凝土均匀缓慢上升，泥浆无剧烈翻滚为好。
　　5、采用压力灌浆施工工艺
　　压力灌浆施工工艺，就是在普通桩的桩底预先安放一灌浆腔，此腔由弹性材料制成，在一定作用下，把浆液压入灌浆腔，腔体发生膨胀，即用浆体取代并压密桩底沉渣及土体，在压密的同时，土体及沉渣排出部分空隙水，随着进浆量及压力的增加，扩大头逐渐形成。桩底灌浆不仅处理了沉渣，更主要是改变了土体的性质，使桩的承载能力大幅度提高。
　　6、预埋花管进行压力浆处理
　　该工艺就是在普通桩底预先安放一灌浆腔，此腔由弹性材料制成，在压力作用下，把浆液压入灌浆腔，腔体产生膨胀，也即用浆体取代并压密桩底沉渣及土体，在压密的同时，土体及沉渣排出部分空隙水，随着进浆量及压力的增加，扩笔头逐渐形成，桩底灌注浆不仅处理了沉渣，更主要也是改变了土的性质，使桩的承载力大幅度提高。
　　若在普通桩的桩身上，通过事先预埋的花管将水泥浆压入孔壁中，一方面可以处理软弱的泥皮，二是可挤压桩侧土体，三是可形成凸出浆液包，这些均改善了桩与孔壁的接触条件或土体状况，从而提高整个桩的承载能力。
　　二、打（压）桩施工中常见质量问题原因分析及其常用处理方法。
　　1、打（压）桩工程常见质量问题有：单桩承载力低于设计值，桩倾斜过大、断桩、桩接头断离、桩位偏差过大等五#p#副标题#e#大类。
　　单桩承载力低于设计要求的常见原因有：桩沉入深度不足；桩端未进入设计规定的持力层，但桩深已达设计值；最终贯入度过大；其他，如桩倾斜过大、断裂等原因导致单桩承载力下降；勘察报告提供的地层剖面、地基承载力等有关数据与实际情况不符。
　　桩倾斜过大的常见原因有：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；桩机安装不正，桩架与地面不垂直；桩锤、桩帽、桩身的中心线不重合，产生锤击偏心；桩端遇石子或坚硬的障碍物；桩距过小，打桩顺序不当而产生强烈的挤土效应；基坑土方开挖不当。
　　出现断桩的常见原因有：桩倾斜过大；桩堆放、起吊、运输的支点和吊点位置不当；沉桩过程中，桩身弯曲过大而断裂，如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；锤击次数过多，如有的设计要求的桩锤击过重，设计贯入度过小，以致于施工时，锤击过度而导致桩断裂。
　　桩接头断离的常见原因有：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，这种桩接头的断离现象也较常见。其原因，除了以上所述外，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。
　　桩位偏差过大的常见原因有：测量放线差错；沉桩工艺不良，如桩身倾斜造成竣工桩位出现较大的偏差。
　　2、常用处理方法
　　打桩过程中，发现质量问题，施工单位切忌自行处理，必须报监理、业主，然后会同设计、勘察等相关部门分析，作出正确处理方案。由设计部门出具修改设计通知。一般处理方法有：补沉法、补桩法、送补结合法、纠偏法、扩大承台法、复合地基法等。
　　补沉法。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。
　　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，可采用先钻孔，后植桩，再沉桩的方法。（2）桩基承台或地下室完成再补静压桩。此法的优点是可以利用承台或地下室结构承受静压的施工反力，设施简单，操作方便，不延长工期。
　　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。首先是对有疑点的桩打，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。
　　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。
　　扩大承台法。由于以下三种原因，原有的桩基承台平台尺寸满足不了构造要求或基础承载力的要求，而需要扩大桩基承台的面积：（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，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。
　　复合地基法。是利用桩土共同作用的原理，对地基作适当处理，提高地基承载力，更有效的分担桩基的荷。常用方法：（1）承台下做换土地基。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，再在人工地基和桩基上施工承台。（2）桩间增设水泥土桩。当桩承载力达不到设计要求，可采用在桩间土中干喷水泥土桩的方法，形成复合地基基础。
　　修改桩型或沉桩参数。（1）改变桩型。如预制方桩改为预应力管桩等。（2）改变桩入土深度。如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，甚至发生断桩事故时可缩短桩长，增加桩#p#副标题#e#数量，取密实的粉砂层作持力层。（3）改变桩位。如沉桩中遇到坚硬的、不大的地下障碍物，使桩产生倾斜甚至断裂时，可改变桩位重新沉桩。（4）改变沉桩设备。桩沉入深度达不到设计要求时，可采用大吨位桩架，重锤低击沉桩。
　　其他方法。（1）底板架空。底层地面改为架空楼板，以减填土自重，降低承台荷载。（2）上部结构卸载。重大桩基事故处理困难时可削减上部建筑层数，减小桩基荷载。也可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。出现桩身混凝土强度不足、单桩承载力偏低等事故，可通过结构验算寻找处理方案。此法须征得设计部门同意。（4）综合处理法。选用前述各种方法的几种综合应用。（5）外围补桩，增加周边嵌固，防止或减少桩位侧移等。
　　参考文献
　　[1]腾绍华．建筑施工技术手册[M]，金盾出版社，2009.4
　　[2]彭圣浩．建筑工程质量通病防治手册[M]，中国建筑工业出版社，2008.11
　　[3]曾庆军，梁景章．土力学与地基[M]，清华大学出版社，2008.11