浅析预制桩工程施工质量通常病及其防治方法

  
  中图分类号TU7
  预制桩在施工过程中无论是静压式还是锤击式,都会产生一些相似的质量问题。本文主介绍在施工过程中常见的质量毛病及其预防措施和解决方法。
  关键词预制桩现象原因分析预防措施解决方法
  
  随着时代的发展,桩基础工程已越来越多地应用于局部地基处理,以满足上部高层荷载的求。在人们质量意识普遍高的今天,从业主到设计单位,到施工单位,到监理单位,都对桩基础工程的施工质量出了较高的求。桩基础工程属于隐蔽工程,因此,在施工过程中,我们施工单位应把可能出现的质量问题考虑周全,制定出切实有效的措施。桩基施工中所发生的质量问题,常常是由多种原因造成的,下面就本人以往的施工经验结合理论,介绍几种常见桩基质量通病及其解决途径。
  普通钢筋混凝土预制方桩及预应力钢筋混凝土管桩,一般采用锤击式打入法和静压桩机压入法施工,其施工质量通病如下所述。
  一、 桩顶碎裂
  这一质量问题普遍存在于桩施工过程中,我们在以往的施工经历中,也经常遇到此类问题。其主表现为在沉桩过程中,桩顶出现混凝土掉角、碎裂、坍塌,甚至桩顶钢筋全部外露。
  造成这一现象的原因,经分析后,主与下面五个因素有关。
  1、桩顶本身强度不够,而它又与下列三方面因素有关
  ① 混凝土设计标号偏低,或者桩顶抗冲击的钢筋网片
  不足,主筋距桩顶面距离过小等。
  ②浇筑预制桩时,混凝土配比不良,施工控制不严,振捣不密实等。
  ③养护时间短或养护措施不当,未能达到设计强度或虽然试块达到了设计求,助理桩硬化期短,混凝土中水分未充分排出,其后期强度没有充分发挥。因此,在承受冲击荷载时,钢筋与混凝土不能很好协同工作,桩顶易发生严重碎裂(碎裂后的桩顶混凝土外表面呈灰白色,里面呈青灰色,钢筋上不粘混凝土)。
  2、桩顶凹凸不平,桩顶平面与桩轴线不垂直,桩顶保护层厚。
  3、桩锤大小不合适。桩锤大,打击力大,桩顶混凝土承受不了过大的打击力会碎裂,桩锤小,桩顶受打击次数过多,桩顶混凝土容易产生疲劳破坏而打碎。
  4、桩顶与桩帽的接触面不平,替打木本身倾斜,桩沉入土中时不垂直使桩顶面倾斜,造成桩顶局部受集中应力作用而破碎。
  5、桩顶未加缓冲垫,或缓冲垫损坏,使桩顶面直接受冲击力作用。
  分析了上述原因后,在施工过程中我们应注意以下几方面工作,防止此类质量问题的发生。
  1、合理选择桩锤或静压桩机,桩锤过大或过小,都将对桩顶造成破坏,静压桩机的选择应采取“宁大勿小”的方法,以避免对桩顶的破坏。
  2、采用锤击式施工方法的,选用合适的锤垫和桩垫至关重。锤垫是桩帽与锤之间的垫层。锤垫通常用橡树或硬杂木制成;或者用塑料制品、硬性橡胶、钢丝绳的上面安置钢板;或者塑料、硬橡胶和钢板或铝板互层等做为锤垫。
  桩垫是桩顶与桩帽之间的垫层。桩垫一般采用多层木质垫,每层按9度布置。但为了降低成本,目前多数施工单位用纸箱或稻草垫代替。
  锤垫和桩垫起到减弱锤击应力,使锤击力分布均匀,调整锤击过程的持续时间作用,可以将锤击能量更有效地传递给桩,以及缓冲锤芯的冲击力,使桩内打桩应力不超过容许值。垫层过软会降低锤击能量的传递,桩打入困难,垫层过硬,增大锤击应力,容易击碎桩头。因还需考虑到锤击应力可能有的不均匀分布和重复作用对混凝土强度的影响。一般最大锤击应力不容许超过混凝土抗压强度的65%。
  二、 桩身断裂
  该质量问题在实际施工中,也时有发生,也时常困扰着广大的施工队伍,是一个令人头痛的问题。它主表现为桩在沉入过程中,桩身突然倾斜错位,当桩尖处土质条件没有特殊变化,而贯入度逐渐增加或突然增大,同时当桩锤跳起后,桩身随之出现回弹现象。静压桩的表现为压力增高,贯入度增大。
  原因分析
  1、地质因素。在静压桩施工过程中,如果桩顶标高偏高,距地坪面的距离过小,同时场地地耐力偏低,甚至发生桩机沉陷现象,而桩机的自重又普遍较重,这样在实际操作、桩机移走过程中,桩机的压脚板就会对桩顶产生辗压、剪切作用,使之断裂。
  2、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。桩身产生弯曲的原因有
  ① 一节桩的细长比过大。沉入时,又遇到较硬的土层。
  ② 桩制作时,桩身弯曲超过规定,桩尖偏离桩的纵轴线较大,沉入时桩身发生倾斜或弯曲。
  ③ 桩入土后,遇到大块坚硬障碍物,把桩尖挤向一侧。
  ④ 稳桩时不垂直,打入地下一定深度后,再用走桩架的方法校正,使桩身产生弯曲。
  ⑤ 两节桩或多节桩施工时,相接的两节桩不在同一轴线上,产生了曲折。
  3、桩在经受长时间打击中,桩身受到拉、压应力,当拉应力值大于混凝土抗拉强度时,桩身某处即产生横向裂缝,表面混凝土剥落,如拉应力过大,钢筋超过极限,桩即断裂。
  4、制作桩的水泥标号不符合求,砂、石中含泥量大或石中有大量碎屑,使桩身局部强度不够,施工时在该处断裂;桩在堆放、起吊以及运输过程中,也能产生裂纹或断裂。
  由此可见,生成桩身断裂的因素是多样的,在实际施工时,我们应采取如下预防措施
  1、了解施工现场条件,如果不符合静压桩机作业条件的,应及时向甲方出。
  2、施工前,清理地下障碍物;对桩构件进行检查,不合格不得使用;一节桩细长比不宜过大,一般不超过4。
  3、初沉桩时,发现桩不垂直应及时校正;接桩时,保证上下两节桩在同一轴线上,接头处必须严格按照操作求执行。
  4、桩在堆放、起吊运输过程中,应严格按照有关规定或操作规程执行。桩开裂超过有关验收规定时,不得使用。普通预制桩经蒸压达到求后,宜在自然条件下再养护一个月,以高桩的后期强度。
  三、 沉桩达不到设计求
  桩设计时是以最终贯入度和最终标高作为施工的最终控制。一般情况下,以一种控制标准为主,以另一种控制标准为参考。有时沉桩达不到设计最终控制求。造成这一现象的原因主有如下几方面
  1、设计考虑持力层或选择桩尖标高有误,也有时因为设计求过严,超过施工机械能力或桩身混凝土强度;
  2、勘探工作以点带面,对局部硬夹层或软夹层的透镜体不可能全部了解清楚,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,就会出现达不到设计求的施工控制标准;
  3、群桩施工时,砂层越挤越密,最后有沉不下去的现象,特别是打桩顺序的不合理,如从四周向中间打,更容易出现此现象;
  4、桩锤太小或太大,使桩沉不到或沉过设计求的控制标高;
  5、打桩间歇时间过长,摩擦力增大;
  6、施工时定错桩位;
  7、桩顶打碎或桩打断,致使桩不能继续打入。
  解决这类问题的措施,主采取一是根据地质资料正确确定桩长及桩位;二是合理选择机械。
  四、 桩身倾斜
  该通病在我们日常施工中,也是经常遇见的,它主
  由下列原因造成的
  1、地不平或桩架上导向挺杆调节失灵;
  2、稳桩时不垂直,桩帽、桩锤及桩不在同一直线上,桩尖倾斜过大;
  3、制作时,桩尖倾斜过大;
  4、土层有陡的倾斜角;
  解决这类问题的措施是场地平整,否则打桩机地
  滚下加垫物,使打桩机底盘水平。
  五、 接桩处松脱开裂
  它的主表现为在沉桩过程中,桩身突然倾斜,贯
  入度突然增大,产生这一现象的主原因有如下几点
  1、表面没有清理干净,留有杂质、雨水和油污等;
  2、采用焊接或法兰盘连接时,铁件面或法兰平面不
  平,有较大间隙,造成焊接不牢或螺栓拧不紧;
  3、焊接质量不好,焊缝不饱满,有夹渣等;
  4、采用硫磺胶泥接桩时,硫磺胶泥达不到设计强,
  锤击下开裂;
   5、两节桩不在同一直线上,锤击时接桩处因曲折局部产生集中应力而破坏连接。
  通过以上原因的分析,在处理此类问题时,我们就应针对这些因素逐一采取预防措施。
  综上所述,桩基是一项技术含量较高的工程,也容易发生质量问题,为此,作为我们施工单位,应加强学习,深入研究各项桩基工程的技术领和施工点,克服施工中的质量通病,努力高自身的质量意识和技术素质,以适应时代的需,迎接我国加入WTO后所带来的机遇和挑战。
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