沉管灌注桩的质量问题与对策研究

2022-12-08

我国幅地辽阔, 工程地质与水文地质条件复杂多变, 我国常用的各种桩型从总体上看, 具有以下特点:大直径桩与普通直径桩并存;预制桩与灌注桩并存;非挤土桩、部分挤土桩与挤土桩并存;在非挤土灌注桩中钻孔、冲抓成孔与人工挖孔并存;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等等。由此可见, 各种桩型在我国都有合适的地层土质、环境与需求也有发展、完善和创新的条件。

1 沉管灌注桩的质量问题

沉管灌注桩的经常会存在一些质量问题, 对于施工环节来说, 产生质量问题的原因是:施工上没有用合格的桩尖或桩尖的形式不符合规定, 桩尖的桩靴、桩脖、桩径的大小和形式不符合要求。 (正确的桩尖形式本文在后面有专门论述) ;其次是打桩顺序不当, 未有合理的施工组织设计;其它如在施工过程中打桩速度、硅的控制、钢筋笼的控制也是决定质量优劣的关键。施工方法、工艺, 人员素质等对工程质量均造成不同程度的影响。但是在工程的后期, 土的挤压对桩的破坏作用也很大, 由于先施工的桩所受到的振动、土的排挤位移比后施工的桩次数要大的多, 所以对桩身造成的危害也就更为严重。

此外, 检测部门的检查测试标准, 检测范围、检测方式, 质量监管部门的监管力度, 对标准的制定的成熟程度也对桩质量产生一定影响。

常见的几种质量问题包括以下几点。

(1) 缩径及桩形不完整。

桩径小于沉管直径, 桩局部体形不完整, 这种桩的桩身完整性检测显示为三类桩、四类桩。

(2) 钢筋笼上拱。

拔管时钢筋笼随套管提升而上拱, 或者施工时由于挤桩而导致钢筋笼上拱。

(3) 桩位偏移。

桩位偏离超出设计允许偏差。对于灌注桩, 偏位不应大于半径的尺寸, 承台要能控制住桩, 并且要有足够的保护层厚度。

(4) 单桩承载力低。

单桩承载力达不到设计要求。这种桩在进行单桩竖向静载检测中, 极限承载力达不到设计的特征值的2倍。

(5) 断桩及桩身硅坍塌。

桩身分离、有裂缝, 甚至有一段桩没有硅, 硅不连续。

(6) 悬桩 (吊脚桩) 。

实际上任何一种桩型都不是万能的都有其适用范围, 关键在于找到切入点, 扬长避短;再好的桩型只要施工中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损失。

2 补桩的措施

在已知承载力不足的桩旁另加桩, 这是最直接的办法, 但这一定要在确定了哪些桩不合格的情况下才能施工, 这就要求所有桩均做检测后或合理推测后, 才能进行补桩。不进行全部检测, 也可以取一个检测值最低的桩作为承载力的计算值, 但这样要造成一定的浪费。

补桩还要讲究对称布置, 采用“扁担挑”, 而非缺一补一。不能局部偏硬, 其它部分偏软, 这样以后容易产生不均匀沉降, 将圈梁甚至墙体拉裂。补桩的形式有补预制桩和人工钻孔高压注浆桩补桩等形式。预制桩的补桩有两种施工形式, 一种是采取预制桩机进行锤击打预制桩, 一种是采用静压法施工。对于预制桩机强力锤击补桩, 这很容易对周围桩产生推力, 且在桩距较密的施工平面内补桩, 打预制桩后容易引起邻桩上浮 (使灌注桩为悬桩) 。静压法施工就是通过静力压桩, 其噪音小, 施工现场干净, 对相邻桩的影响也相对小些, 可以克服锤击带来的弊端, 但静压机体积庞大。

人工钻孔高压注浆桩形式比较灵活, 施工场地要求比较宽松, 作业面相对较小。没有机械振击, 这种桩在成桩过程中基本对桩的相邻土不产生成桩挤土效应, 能够保护相邻桩, 是一种典型的非挤土桩。其噪音很小, 对邻近桩受力影响小, 这是人工钻孔桩的优点, 但废泥浆、弃土运输等可能会对环境造成不利影响, 并且桩的施工速度因大量使用人工而相对比较慢。

3 采用锤击拍打的措施

采用锤击拍打, 是指通过拍打灌注桩既采用预制桩桩基, 一般为90k W型, 待桩身硅强度达到C20后, 拍击桩头 (桩头要稍做保护处理, 加桩帽或钢筋箍紧桩头) , 使桩身与桩尖经过锤击拍打后紧密相连。对于那些桩身完整性比较好, 而承载力比较低的情况, 这是一种很好的办法, 单桩承载力经过拍打后均有不同程度的提高乃至满足设计要求。

3.1 锤击拍打应注意的事项

(1) 硅强度要达到C20。由于设计上沉管灌注桩主要考虑了竖向荷载, 不考虑锤击振荡, 水平方向只考虑地震与横向施工时的挤土效应, 完全是构造配筋。而拍打施工中, 要把灌注桩做为预制桩来使用, 所以硅强度一定要完全达到设计强度方可以施工。

(2) 桩机的选择、锤头的选择, 贯入度的控制。桩机应选择90k W或120k W型打桩机, 锤头选择3.2T锤, 落距1.50米, 锤击拍打桩, 锤击贯入度的要求为最后十锤 (落距1.50米) 贯入度小于6.00 c m即可。

(3) 注意桩头的保护。桩头一般采用小4的钢筋将桩头捆紧, 缠上4~5圈。这种箍的作用, 可以减少桩头的破坏。同时, 桩头一定要处理平整, 这样受力面积相应增加, 减少冲力集中, 以免桩头破坏。在桩头处再覆盖一些棉垫等缓冲材料延缓冲力。因为如果桩头被压碎, 后续将无法施工。

3.2 锤击拍打的优越性

(1) 工程造价低廉。一般工程费用包括桩机进场费与打桩费, 桩机进场费用为1500元左右, 打桩费一般按打桩数量的多少而有所差异, 一般以400根桩左右, 每根桩的拍打费用为巧一20元/个。其它还有一些桩头保护费用, 这和整个费用比起来是微乎其微的, 只有一点人工费与钢筋费用, 大约为100元。这样算下来处理400根桩只需要1万元。

(2) 施工速度快。拍打一组200根桩, 只需1天左右。每根桩的拍打时间2~5分钟, 桩机移位平均到每根桩上大约需要0.5~1分钟。

4 其他措施

如果沉管桩只是在顶部几米内有严重缺陷的话, 通常是把桩顶部分挖开, 再浇筑硅把桩接上来, 这样既经济又简单。但这仅对那些小应变检测顶部有缺陷而承载力合乎要求的桩适合。

桩承台用片筏基础或条形基础连接起来的补救措施, 这种方法的原理是利用地梁及片筏的刚度来调整各个承台内桩的内力。使整个建筑物不致发生局部不均匀下沉, 同时由于有了片筏或条形基础, 考虑到地基土的反力也承担了部分上部荷载, 考虑了桩土的共同作用, 桩所承受的荷载也减小了, 这样便达到了处理的目的。这种办法的好处在于不用具体确定不合格桩的位置, 但工程造价会比较高。

上述的补救措施虽然是成功的, 但是我们不希望沉管灌注桩的施工经常出现这样的质量事故, 经常需要进行补救, 这反而失去了沉管灌注桩造价低廉, 施工简便的优势。

摘要：沉管灌注桩的经常会存在一些质量问题, 面对着各种补救措施有的处理显得不经济有的不到位为了沉管灌注桩桩基的使用和发展, 发挥其优势。本文对沉管灌注桩的质量问题与和沉管灌注桩适用的事故补救对策进行了研究。

关键词：沉管灌注桩,质量问题,对策