桩工程施工工艺多,工艺要求高,影响桩基质量的因素多,一般有:
1)工程地质勘察报告不够详尽准确;
2)合理取值设计;
3)施工中的各种原因。
桩基施工中质量问题和隐患的分析和处理将影响建筑物的结构安全。本文重点介绍了桩施工中常见质量问题的类别、原因分析和常用处理方法。
1.分析常见质量问题的类别和原因
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、桩位偏差过大等五大类。造成以上问题的原因:
1.单桩承载力低于设计要求的常见原因有:
1.1.桩沉人深度不足;
1.1.桩端未进入设计规定的持力层,但桩深已达到设计值;
1.1.最终贯人度过大;
1.1.4其他原因,如桩倾斜过大、断裂等,导致单桩承载力下降;
1.1.勘察报告中提供的地层剖面、地基承载力等相关数据与实际情况不符。
1.2桩倾斜过大的常见原因:
1.2.预制桩质量差,其中桩顶面倾斜和桩尖位置不正确或变形,最容易造成桩倾斜;
1.2.桩机安装不当,桩架与地面不垂直;
1.2.三桩锤、桩帽、桩身中心线不重合,产生锤击偏心;
1.2.四桩端遇石或硬障碍物;
1.2.5桩距过小,打桩顺序不当,挤土效果强;
1.2.6基坑土方开挖不当。
1.断桩的常见原因:
除桩倾斜过大可能导致桩断裂外,还有三个原因:
1.3.堆放、吊装、运输的支点或吊点位置不当;
1.3.2.沉桩过程中,桩体弯曲过大,断裂。如桩生产质量引起的弯曲,或桩细长,遇硬土层时锤击引起的弯曲;
1.3.锤击次数过多。如果有的设计要求桩锤击过重,设计贯穿度过小,导致施工过程中锤击过多,桩断裂。
1.四桩接头断开的常见原因:
桩设计时间长,由于施工工艺的需要,桩分段预制,分段沉人,钢焊接接头常用作桩接头。这种桩接头的断开也很常见。原因,除了1.2节中1.2.11.2.5.上下桩中心线不重合;桩接头施工质量差,如焊缝尺寸不足。
1.5桩位偏差过大的常见原因,测量放线错误;沉桩工艺不良,如桩体倾斜导致竣工桩位偏差较大
2.常用的处理方法
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、研究,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,下面分别简要介绍:
2.1补沉法。这种方法可用于预制桩人土深度不足或打入桩因土体隆起而抬起桩时。
2.2补桩法。可采用以下两种方法中的任一种:
2.1.桩基承台前补桩。桩距较小时,可采用先钻后植桩再沉桩的方法。
2.1.2桩基础承重平台或地下室完成,然后补充静压桩。该方法的优点是承重平台或地下室结构可承受静压桩的施工反应,设施简单,操作方便,不延长工期。
2.3.补充结合法。当打入桩采用分段连接,逐个下沉时,连接节点可能会脱落,此时可采用补充结合法。首先是重复有疑问的桩,使其下沉,然后拧紧松开的接头,使其具有一定的垂直承载力;其次,适当填充一些全长完整的桩,一方面填充整个基础垂直承载力的不足,另一方面填充整个桩可承受地震荷载。
2.4纠偏法。桩体倾斜,但未断裂,桩长短,或基坑开挖造成桩体倾斜而未断裂,局部开挖后可采用千斤顶纠偏复位法处理。
2.5扩大承台法
由于以下三个原因,原桩基承台的平面尺寸不能满足结构要求或基础承载力的要求,而需要扩大桩基承台的面积。
2.5.1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。
2.5.2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。
2.5.3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。
2.6复合地基法此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载。常用方法有以下几种。2.6.1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,然后再在人工地基和桩基上施工承台。
2.6.2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水泥土桩的方法,形成复合地基基础。
2.7修改桩型或沉桩参数
2.7.1改变桩型。如预制方桩改为预应力管桩等。
2.7.2改变桩人土深度。例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,此时可采用缩短桩长,增加桩数量,取密实的粉砂层作为持力层。
2.7.3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,可采用改变桩位重新沉桩。
2.7.4改变沉桩设备。当桩沉人深度达不到设计要求时,可采用大吨位桩架,采用重锤低击法沉桩。
2.8其他方法
2.8.1底板架空。底层地面改为架空楼板,以减填土自重,降低承台的荷载。
2.8.2上部结构卸荷。有些重大桩基事故处理困难,耗资巨大,耗时过多,只有采取削减上部建筑层数的方法,减小桩基荷载。也有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。
2.8.3结构验算。但出现桩身混凝土强度不足、单桩承载力偏低等事故,可通过结构验算等方法寻找处理方案。如验算结果仍符合规范的要求时,可与设计单位协商,不作专门处理。但此方法属挖设计潜力,必须征得设计部门的同意,万不得巳时用之,且应慎之又慎。
2.8.4综合处理法。选用前述各种方法的几种综合应用,往往可取得比较理想的效果。
2.8.5采用外围补桩,增加周边嵌固,防止或减少桩位侧移等。
总之,桩基施工质量关系到整个建筑物的工程质量,在桩基施工过程中,遇到各种意外情况,应及时通过业主、监理与设计部门联系,按设计部门的设计修改通知或会议纪要进行施工。