加强桩基础工程施工质量控制的研究

李善山

摘要：由于桩基施工的隐蔽性，成桩后也不易检查验收，尽管目前此桩基施工工艺正日益完善，但往往由于各种质量因素的影响，往往使得成桩质量不理想，随着在各类基坑中开挖围护桩和承载基桩的广泛应用，桩基工程的施工质量越来越受到工程技术人员的重视。文章认为为了保证施工质量，应加强桩基础工程施工质量的控制，采取正确的控制措施，以确保桩基施工质量达到建筑主体工程的相关要求。

关键词：桩基础；质量；控制

中图分类号：TU753.3文献标识码：A文章编号：1006-8937（2011）22-0158-02

1桩基础施工技术的发展趋势

①桩的尺寸有选择性向两极方向发展。随着老城区改造、建筑物纠偏加固、老基础托换加固等情况的发生,使小桩及锚杆静压桩技术日趋成熟,并被广泛的应用。小桩的实质是直径压力注浆桩,桩径为70～250 mm,长径比大于30。此外,桩段长度还要取决于施工净空高度和机具情况,为1.0～3.0 m,桩入土深度3～30 m。基于高层、超高层建筑物及大型桥主塔基础等承载的需要,桩径越来越大，桩长越来越长。

②低公害文明施工比较普遍。静压桩在我国软土地区得到了广泛的应用,不仅适用于多层和一般高层建筑,还可以应用于20～35层的高层建筑,具有无污染、无噪声、无振动、成桩质量高等显著特点。钻斗钻成孔灌注桩,因其干取土作业加之所使用的稳定液可由专用的仓罐贮存，现场较为文明，被广泛的应用。为了消除一次公害（振动、噪声和油污飞溅）和挤土效应，日本从20世纪60年代初期起开发出以低噪声、低振动和无挤土效应为目标的埋入式桩系列工法，至今共有80余种。

③异型扩孔工艺使用广泛。为了提高单桩的承载力，国内外大量的发展异型桩。 其中DX桩具有单桩承载力高，可充分利用桩身上下各部位的好土层；成孔成桩工艺适用范围较广；还能够节约工程的造价。桩端压力注浆技术在国内得到蓬勃发展，桩端压力注浆桩已成为土木建筑深基础中的一种重要桩型，初步分析国内已有数百幢多层、高层和超高层建筑桩基工程采用此类桩型。

④组合式工艺桩满足不同工程施工要求。由于承载力的要求，环境保护的要求及工程地质与水文地质条件的限制等，采用单一工艺的桩型往往满足不了工程要求，实践中经常出现组合式工艺桩。其中钻孔扩底灌注桩有成直孔和扩孔两个工艺；桩端压力注浆桩有成孔成桩与成桩后向桩端地层注浆两个工艺；预钻孔打入式预制桩有钻孔、注浆、插桩及轻打（或压入）等工艺。用步履式全液压静力压桩机施工开口预应力管桩（PC桩）和预应力高强度管桩（PHC桩）是桩机和桩型的优化组合，也是具有中国特色的施工工法。

⑤高强度砼桩提高桩的耐久性。预应力钢筋混凝土桩（简称P.C桩，混凝土强度等级为C40～C80）和预应力高强度混凝土桩（简称P.H.C桩，混凝土强度等级不低于C80）使用越来越多。进一步开发磨细矿物掺合料在管桩中的应用技术；进一步开发钢纤维混凝土在管桩中的应用技术；开发钢管混凝土管桩、长管桩以适应重大工程需要；开发余浆的综合利用技术；推广碎石砂在管桩生产中的应用；重视管桩桩身混凝土的耐久性；在PHC桩生产中推广应用“管桩水泥”。

2桩基施工质量问题的分析

①桩基础事故发生的管理方面影响质量原因分析。工程勘察报告提供的地质剖面图、钻孔柱状图、土的物理力学性质指标以及桩基建议设计参数不准确，尤其是土层划分错误、持力层选取错误、侧阻端阻取值不当，均会给设计带来误导，产生严重后果。存在桩基础选型不当、设计参数选取不当等问题。不熟悉工程勘察资料、不了解施工工艺，主观臆断选择桩型，会导致桩基础施工困难，并产生不可避免的质量问题；参数指标选取错误，结果造成成桩质量达不到设计要求或造成很大的浪费。桩基础施工质量事故原因很多，人员素质、材料质量、施工方法、施工工序、施工质量控制手段、施工质量检验方法等各方面出现疏忽，都有可能导致施工质量事故。基桩检测理论不完善、检测人员素质差、检测方法选用不合适、检测工作不规范等，均有可能对基桩完整性普查、基桩承载力确定，给出错误结论与评价。

②导致桩基础质量差的环境因素分析。在软土地区深基坑开挖时，基坑支护结构出现问题时，会使基坑附近的工程桩产生较大的水平位移，灌注桩桩身中上部会裂缝或断裂，薄壁预应力管桩桩身上部裂缝或断裂，厚壁预应力管桩与预制方桩在第一接桩处发生桩身倾斜，基坑降水产生的负摩阻力对桩身强度较差的桩产生局部拉裂缝。间距较近的邻近建筑施工密集的挤土型桩时，如不采取防护措施，土体水平挤压可能造成桩身一处甚至多处断裂。地面大面积堆载，桩身倾斜，桩中上部裂缝或断裂。

③基本桩型施工中的技术方面影响质量的主要原因分析。在桩的施工过程中，桩周和桩端土受到挤密作用，在饱和软粘土中施工时，土结构受到破坏，并出现较高的超孔隙水压力，在桩距较小，桩数较多时，会出现土体大量隆起和侧移，使已施工的桩上抬，桩端脱离持力层，大大降低单桩承载力。打入式预制桩从桩底反射的拉应力波将使桩身产生拉应力，这种拉应力有时会大大超过桩身砼的抗裂强度，使桩身拉裂或拉断。同时，锤击时冲击疲劳也使桩身就受到压应力与拉应力的交替作用，这将使混凝土内砂浆与粗骨料粘结面上原已存在的微裂缝逐渐扩展，强度随之降低，地下水的侵入还会使钢筋产生锈蚀作用。灌注桩的施工主要有成孔、制作与安装灌浆管、清孔、混凝土浇筑等工序。不同的地区有不同的地质，地质情况往往千变万化，工程施工中，往往由于地质勘探不够，造成工程延误，工程浪费，甚至出现严重的工程事故。灌注桩尤其是沉管灌注桩，在成桩过程中会产生较高的超孔隙水压力，对周围土体的振动和挤压力影响大，常常会发生断桩、缩颈、夹泥、空心，混凝土离析以及吊脚等质量问题，它与地质条件、施工工艺、施工程序等密切相关。

3桩基础施工质量问题的控制

3.1防止桩身断裂的质量控制

桩身在施工中出现较大弯曲，在反复的集中荷载作用下，当桩身不能承受抗弯强度时，即产生断裂。当施工中出现断桩时，应及时会同设计人员研究处理方法，据工程地质条件、上部荷载及桩所处的结构部位，可以采取补桩的方法。条基补一根桩时，可在轴线内、外补，补两根桩时，可在断桩的两侧补。柱基群桩时，补桩可在承台外对称补或承台内补桩。

3.2关于沉桩达不到设计要求的质量控制

有时沉桩达不到设计的最终控制要求。一方面，勘探点不够或勘探资料粗略，对工程地质情况不明，尤其是持力层的起伏标高不明，致使设计考虑持力层或选择桩尖标高有误，也有时因为设计要求过严，超过施工机械能力或桩身混凝土强度。另一方面，勘探工作是以点带面，对局部硬夹层或软夹层的透镜体不可能全部了解清楚，尤其在复杂的工程地质条件下，还有地下障碍物，如大块石头、混凝土块等。打桩施工遇到这种情况，就很难达到设计要求的施工控制标准。以新近代砂层为持力层时，由于新近代砂层结构不稳定，同一层土的强度差异很大，桩打入该层时，进入持力层较深才能求出贯入度。但群桩施工时，砂层越挤越密，最后就有沉不下去的现象。桩锤选择太小或太大，使桩沉不到或沉过设计要求的控制标高，桩顶被打碎或桩身被打断，致使桩不能继续打入。特别是柱基群桩，布桩过密互相挤实，施打顺序选择不合理。

遇有硬夹层时，可采用植桩法、射水法或气吹法施工。桩如果打不下去，可更换能量大一些的桩锤打击，并加厚缓冲垫层。选择桩锤应以重锤低击的原则，这样容易贯人，可减少桩的损坏率。选择合理的打桩顺序，选用“之”字形打桩顺序，或从中间分开往两侧对称施打的顺序。桩基础工程正式施打前，应做工艺试桩，以校核勘探与设计的合理性，重大工程还应做荷载试验桩，确定能否满足设计要求。

3.3防止接桩处松脱开裂的质量控制

接桩处经过锤击后，出现松脱开裂等现象。连接处的表面没有清理干净，留有杂质、雨水和油污等。采用焊接或法兰连接时，连接铁件不平及法兰平面不平，有较大间隙，造成焊接不牢或螺栓拧不紧；焊接质量不好，焊缝不连续、不饱满，焊肉中夹有焊渣等杂物；接桩方法有误，受时间效应与冷却时间等因素影响。采用硫磺胶泥接桩时，硫磺胶泥配合比不合适，没有严格按操作规程熬制，以及温度控制不当等，造成硫磺胶泥达不到设计强度，在锤击作用下产生开裂。两节桩不在同一直线上，在接桩处产生曲折，锤击时接桩处局部产生集中应力而破坏连接。上下桩对接时，未做严格的双向校正，两桩顶间存在缝隙。接桩前，对连接部位上的杂质、油污等必须清理干净，保证连接部件清洁。检查校正垂直度后，两桩间的缝隙应用薄铁片垫实，必要时要焊牢，焊接应双机对称焊，一气呵成，经焊接检查，稍停片刻冷却后再行施打，以免焊接处变形过多。检查连接部件是否牢固平整和符合设计要求，如有问题，必须进行修正后才能使用。接桩时，两节桩应在同一轴线上，法兰或焊接预埋件应平整服帖，焊接或螺栓拧紧后，锤击几下再检查一遍，看有无开焊、螺栓松脱、硫磺胶泥开裂等现象，如有应立即采取补救措施。

3.4防止桩顶碎裂的质量控制

在沉桩过程中，桩顶出现混凝土掉角、碎裂、坍塌，甚至桩顶钢筋全部外露打坏。钢筋与混凝土在承受冲击荷载时，不能很好地协同工作，桩顶容易发生严重碎裂。桩身外形质量不符合规范要求，施工机具选择或使用不当。打桩须根据断面、单桩承载力和工程地质条件来考虑。桩顶与桩帽的接触面不平或桩沉入土中时桩身不垂直，使桩顶面倾斜，造成桩顶局部受集中应力破损；沉桩时，桩顶未加缓冲垫或损坏后未及时更换，使桩顶直接承受冲击荷载。设计要求进入持力层深度过大，施工机械或桩身强度不能满足设计要求。发现桩顶有打碎现象，应及时停止沉桩，更换并加厚桩垫。如有较严重的桩顶破裂，可把桩顶剔平补强，再重新沉桩。如因桩顶强度不够或桩锤选择不当，应换用养护时间较长的“老桩”或更换合适的桩锤。

参考文献：

[1] 刘特洪.岩土工程技术与实例[M].北京:中国建筑工业出版 社,2011.

[2] 樊立新.桩基础施工技术探讨[J].城市建设理论研究,2011,(6).

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