预应力管桩常见质量问题、原因与预防措施(精选6篇)
(1)现象:在进行压桩工序时,桩身如果突然倾斜错位,而桩尖处土质无特殊变化,贯入度却突然加大,施压油缸的油压表计显示突然下降,机台晃动亚种,这时可能就发生桩身断裂的质量问题
(2)原因:① 桩身加工的弯曲度超过规范规定,桩尖偏离桩的纵轴线较过大,压桩过程中桩体倾斜或弯曲;② 桩入土后,遇到坚硬障碍物(岩石、旧埋设物),把桩尖挤到一侧;⑧ 插桩本身不垂直,在压入某深度后,用移机方法来纠正,使桩体产生弯折;④ 多段桩施工时,相连接的两段桩不在同轴线位置上,焊接后产生弯曲;⑤ 桩材混凝土强度不达标,在堆放、吊运准备工作中已经产生裂纹或断裂而没被发现,
(3)预防措施: 施工前应该清理干净桩位下的障碍物,必要时应该对每个桩位用针探检查;②加强桩材检查,如果桩身弯曲超过规定(L/1Oo0且<20mm)或者桩尖不在桩纵轴线上不能使用;③在插桩施工中已经发现桩身不垂直就立即纠正,桩压入一定深度后若发生严重倾斜.不能采用移机方法处理。接桩时要保证上下两段桩在同轴线上.端面间隙应该加垫铁片并塞牢;④ 桩的堆放和吊运应严格执行规范规定,若桩身出现裂缝且超过验收标准必须严禁使用。
2 桩顶损坏
(1)现象:在沉桩过程中,桩顶出现损坏。
(2)原因:① 桩材混凝土配合比不好,施工中控制不严格,养护做的不好;② 桩顶端面不平整,导致桩顶端面与桩轴线之间不垂直;③桩顶与送桩杆的接触部位不整齐,送桩时导致桩顶端面局部应力集中而损坏。
(3)预防措施:① 制作桩体时,离心要均匀,桩顶加密箍筋要确保位置准确,并按规范养护;② 沉桩前必须检查桩顶是否有凹凸的现象,保证端面垂直于轴线,桩尖不得偏斜,若不符合规范要求严禁使用,或经过必要修补处理合格后才能使用;③ 检查送桩杆与桩身的接触面平整度,如不平整必须进行相关处理才能使用,
3 桩位偏移
(1)现象:在静力压桩过程中,相邻桩身产生横向位移过大或桩身上浮
(2)原因:①桩进入土层后,可能遇到大块坚硬的岩石,将桩尖挤到一侧;② 多段桩施工时,相接的两段桩轴线不一致,焊接后管桩整体弯曲;⑧ 桩基数量过多且桩距不大,静力压桩时土层被挤压到极限后必然向上隆起,相邻的桩被拔起;④ 在软土地基场地中施压密集群桩时. 由于压桩引起的超孔隙水压力过大将相邻的桩体推向一侧或起浮。
(3)预防措施:①静力压桩前要先将桩位下的岩石等障碍物清除干净,加强桩身外观检查,如果发现桩身以及弯曲(超限)或桩尖与桩纵轴线不统一;②在压桩过程中,如果发现桩身不垂直要立即纠正.接桩时要保证上下相连接的两段桩在同一竖直轴线上,进行焊接要严格执行规范要求;③采用井点降水、盲沟或砂井等降排水措施;( 压桩期间不能进行基坑开挖。要待全部桩基压完.停置半月后再开挖。
4 沉桩未设计标高
(1)现象:沉桩压力已经达到甚至超过设计值,而桩尖未到达设计的标高位置
(2)原因:① 未能勘察清楚工程地质情况,持力层的范围不明确.使设计考虑的持力层和桩尖标高选择有错误;② 局部有坚硬岩石夹层;( 施工中遇到地下障碍物(岩石、旧埋设物);( 群桩的挤土效应造成桩基的入土阻力加大;⑤桩机压力太小。
静压预应力管桩系以压桩机自重和机架上的配重提供反力而将桩压入土中的沉桩施工工艺, 这种施工工艺具有无振动、无噪音、无冲击力等诸多优点, 适应绿色岩土工程的要求;而且预应力管桩本身具有桩身强度高、单桩承载力高、沉桩能力强、施工进度快、造价低等优点, 被大量的使用于现代建筑基础中。但是静压预应力管桩一旦出现质量问题就会降低桩身的承载力, 同时影响建筑物的安全。
1 工程概况
某城市建设大型的居民住宅楼, 建筑总占地40亩, 达26 680 m2, 总建筑面积约680 000 m2, 地上建筑面积约100 000 m2, 地下建筑面积约为8 000 m2。由于当地是绿色岩土地基, 工程采用静压预应力管桩作为建筑桩基础。设计的静压预应力管桩单桩抗压极限承载力为350 KN。由于单桩的荷重较大, 采取多桩布置, 一个柱下布25根静压预应力管桩, 总桩为1 000根, 桩间距为3倍桩径。在施工过程中, 有大批的桩身倾斜, 这就严重影响了桩身的承载力, 最后采取重新打桩来校正桩身, 质量问题给工程带来了不必要的经济损失。
2 静压预应力管桩常见质量问题及原因分析
静压预应力管桩常见的质量问题有:单桩承载力不足、斜桩、桩身破坏、桩身断裂、桩身抬高和沉桩不到位, 造成每种质量问题的原因分析如下:
2.1 单桩承载力不足原因
①预制桩施工挤土效应造成桩体上浮。由于沉桩时对桩周围的土挤压产生挤土效应, 挤土效应就会造成表层土体的上浮, 对于较短桩, 由于桩体未进人深部硬土层, 桩体就随着浅层土体的上浮而上浮, 造成单桩的承载力降低而达不到使用要求;②沉桩后恢复期短, 桩周土未充分固结。预应力管桩在沉桩过程中往往会使桩周围和桩端一定范围内的土体移动, 这样就导致了土的端阻力和侧阻力有所降低。随着土体的重新固结, 桩镛阻力和桩端阻力会不断增加。因此, 在沉桩完成后要间歇一定时间, 让土重新固结以提高桩的承载力, 有些建设单位为了赶工期而未按规范执行, 造成单桩承载力不足;③持力层局部缺失或变软。对于中密状态的粉土、粉砂作为桩端持力层, 桩基在施工过程中由于地层变软导致桩端未进入持力层或进入深度不够, 造成承载力不足。
2.2 斜桩的原因
①静压桩机自重和配重的总重量太大, 如果桩机基础不平整或太坚硬, 沉桩过程中, 桩机容易不均匀地沉降, 造成桩身发生偏移而倾斜;②桩在相接时, 桩身、桩帽不在同一条直线上;在施工中桩身不垂直;沉桩过程中遇到大块坚硬物, 桩身就会导致桩身向软土处移动;③钻孔时垂直偏差较大, 钻孔倾斜, 沉桩过程中桩沿着钻孔倾斜方向发生偏移;桩布置过于稠密, 沉桩时彼此之间发生挤土效应, 由于土体挤压导致桩身倾斜;基坑开挖方法不当, 一次性开挖深度太深, 桩的一侧承受土压力太大, 造成桩身弯曲变形。
2.3 桩身破坏的原因
①由于出现斜桩现象或桩端、送桩杆不平整导致施工过程中桩端应力集中, 造成桩帽滑落或桩头破碎;②管桩由软弱土层突然进入硬土层或遇到浅部的老基础、大孤石, 在没有经过渡层直接进入硬土层的情况下, 桩机油压迅速升高, 桩身受到瞬间冲击力而引起桩顶开裂;③桩机压力值超过桩身承受的压力值;④桩机施工过程中由于桩机擅自移动机架对桩位和桩身垂直度校正, 导致桩身断裂;⑤施工结束后人工凿桩不合理以及不合理的土方开挖;桩身材料质量不符合设计要求。
2.4 桩身断裂的原因
①管桩接桩部位焊接质量差。焊缝开裂或上下节桩断开, 施工过程因斜桩、桩接头受剪切而导致桩身断裂。②硬土层中采用锤击桩造成桩身断裂。硬土层中由于桩身沉桩困难, 一般采用锤击沉桩, 锤击过程中由于桩机用力过大而导致桩身断裂。③机械开槽碰撞桩头致使桩身断裂。管桩桩身的强度高, 但脆性大, 特别是小径桩, 开槽过程中施工机械碰到桩头, 很容易造成桩上部脆性的断裂。
2.5 桩身抬高和沉桩不到位原因
桩身抬高的原因:施工过程中由于各种原因导致了挤土效应而引起局部桩身抬高;沉桩不到位的原因:对于地基有较厚的硬土层, 由于沉桩施工时阻力过大, 预应力管桩往往达不到所设计的沉桩位置, 导致沉桩不到位。
3 静压预应力管桩常见质量问题的预防措施
3.1 单桩承载力不足预防措施
①沉桩时要尽量避免挤土效应, 这样可以减少桩身的上浮, 避免单桩承载力不足;②沉桩完成后要按照规范要求保证足够的恢复时间, 这样就能使桩获得较高承载力;③沉桩时保证桩身进入硬土持力层或者进入到设计深度, 使得持力层给桩端足够的支撑力。
3.2 斜桩的预防措施
①静压桩桩机施工时要防止因桩机不均匀沉降而造成桩身倾斜和桩位偏离, 对施工场地进行回填平整压实, 在较软的场地上适当铺设枕木, 提高地基承载力, 保证桩机在打桩过程中不产生不均匀沉降;②沉桩时要保证桩身的垂直, 同时桩帽、桩身要在同一条直线上;尽可能减少接桩, 预制管桩接头一般不超过3个, 桩尖进入硬土层后再进行接桩, 接桩示意如图1;③事先制定合理的施工顺序, 沉桩后的孔洞应及时回填压实, 施工过程中要根据情况来调整桩身的垂直度;遇到大块硬石时先排除再进行沉桩施工;桩位合理布置, 桩与桩的中心距最低不小于3倍桩径。
3.3 桩身破坏的预防措施
①对于地基土层先探测再施工, 避免施工中桩直接由软土层进入硬土层;静压桩桩机施工时要按桩身设计的强度施压, 不得超过桩身设计承载的压力值;②沉桩时发现不垂直应及时纠正, 必要时应把桩拔出重打, 桩机施工结束后合理地进行土方开挖以及凿桩施工, 施工过程中应加强对桩身原材料的检查, 保证桩质量合格。
3.4 桩身断裂的预防措施
①焊缝要对称且饱满无缺陷, 焊接时间要控制得当, 焊接完成后自然冷后方可施工, 这样可以避免高温焊缝遇水后变脆而断裂;②施工中尽量避免斜桩发生;③避免在砂质粉土、砂土等硬土层中焊接, 并制定出合理的桩长组合。
3.5 桩身抬高和沉桩不到位的预防措施
①控制桩的密度, 对桩距较密地方采取预钻孔沉桩方法, 同时控制沉桩速度, 制定出有效的沉桩流水路线, 并控制日成桩量;②设置袋装砂井、塑料排水板、隔离板桩或地下连续墙, 开挖地面排水沟或预钻孔, 消除挤土效应;③施工过程中控制停歇时间, 避免由于在停歇时间过程中摩阻力增大影响桩机施工, 造成沉桩困难。
4 结语
在工程中静压预应力管桩的质量问题需要及时通过检测分析, 确定问题的原因所在, 采取适当措施给予解决。对静压预应力管桩问题要注重预防, 在问题没有出现之前就采取合理有效的预防措施来保障静压预应力管桩施工安全, 同时要对施工加强管理, 最大限度地减少静压预应力管桩质量问题出现, 确保工程能够又快又好的进行。
摘要:静压预应力管桩作为建筑物的基础, 是建筑物不可或缺的重要部分, 它直接承载着整个建筑物的重量, 是建筑物安全使用的可靠保障, 静压预应力管桩质量的好坏会影响整个建筑工程的优质成败。通过对静压预应力管桩出现问题的分析与探究, 找出造成静压预应力管桩质量问题的原因, 采取合理的预防措施, 对以静压预应力管桩为基础的建筑物有着重要的意义。
关键词:静压预应力管桩,质量问题,原因分析,预防措施
参考文献
[1]黄俊坤.静压预应力管桩常见施工质量问题及防治措施[J].中国城市经济, 2011 (8) :5-9.
[2]雷振军.静压预应力管桩常见质量问题及防治措施[J].山西建筑, 2007 (7) :12-16.
[3]齐国明.软土地基预应力管桩常见质量问题分析[J].中国高新技术企业, 2008 (9) :7-13.
质量评估报告
一、工程概况
1、建设单位:南通汇鑫房地产开发有限公司
2、工程名称:滨海新区港新花园五期
3、建设地点:南通市工农路486号南通软件园
4、施工单位:江苏正方基础工程有限公司
5、监理单位:南通市通大建设监理有限公司
6、A1#、A2#楼桩共计:372根,其中试桩每栋楼3根,桩长为26米;工程桩366根,有效桩长为23米。
7、工程要求工期:以合同工期为准
二、工程特点
1.2.1桩基分布
本工程A1#、A2#楼桩基为预制混凝土管桩,共计372根静压预制管桩。
1.2.2土层分布情况
室内标高±0.000相当于国家八五高程4.500米;根据现有勘察资料分析,设计静压预制管桩以⑥层粉砂土为桩端持力层。1.2.3桩基情况
工程桩型号:PHC-500AB-100-10/13,共计366根;PHC-500AB-100-13/13,共6根。
桩顶标高(相对于±0.00)-3.800m,桩底进入⑥层土,桩长为23m、26m两种。Φ500的桩单桩竖向承载力特征值为1000KN。静压预制管桩采用液压式静力压桩工艺。1.2.4试桩要求
试桩型号:PHC-500AB-100-13/13 桩顶标高(相对于±0.00)-0.350m,桩底进入⑥层土,桩长为26m,Φ500的桩单桩竖向承载力极限值不小于1150KN。试桩的目的是确定单桩允许承载力,为本工程桩基优化设计提供依据。三 沉桩施工
(1)采用 YZY600T静压桩机施工,配有经纬仪1台,水准仪2台,进行水平、垂直监控。(2)施工标准
按设计、施工组织设计要求和《建筑桩基技术规范》(JYJ94-94)、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002)等规范、规程及有关技术标准组织施工。(3)实际完成工作量
A1#、A2#楼2012年7月29日开始至2012年9月21日结束,共沉桩372根。四、沉桩质量
1、预应力管桩进场均有合格证、检测报告,管桩质量符合要求。
2、试桩竖向静载试验共6根,于2012年9月26日进场检测,桩号为17#、68#、145#桩,桩长为26米。经检测桩基承载力符合要求。10月25日对A1#、A2#楼桩进行小应变检测;每栋楼小应变共抽取38根桩进行检测,桩号见检测报告。11月1日对A1#、A2#楼未到标高的桩再进行小应变检测。根据检测报告,大小应变均合格。3、桩位偏差
根据实测结果,A1#楼186根桩中施工允许误差基本符合要求;
最大偏差值为12cm;A2#楼186根桩中有4根桩最大偏差值为18cm桩顶标高基本符合要求,超差部分按设计要求进行处理。
五、监理工作
项目监理部设总监理工程师1名,负责全面监理工作,设专业监理工程师1名,监理员1名进行跟踪监理及旁站监理施工中发现问题及时指出予以纠正,若有异常情况及时向总监汇报,采取有效处理措施处理。监理工作是按设计要求和《建筑桩基技术规范》(JYJ94-94)、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002)等规范、规程的规定,对桩基施工过程实施监督检查和质量控制,合格后方可进行下一道工序施工。
监理的重点放在沉桩过程中影响桩基质量的主要方面:
1、检查进场预制桩的合格证;检测报告及外观质量;制作允许偏差应符合规范要求。
2、沉桩前检查桩号,桩位是否正确。
3、沉桩时随时检查桩的垂直度,并注意沉桩时阻力突然增大,使桩机上抬及沉桩最大阻力超过桩身强度的情况,发现上述情况及时通知有关方面采取措施。
4、送桩前检查核对设计桩顶标高,检查送桩长度,严格控制桩顶标高。
六、质量评估意见
根据上述钢筋砼预应力管桩施工质量和检测结果,该桩基工程资料齐全,工程实体质量经检测符合设计要求,根据《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB50300-2001)和《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002),软件园综合楼桩基工程质量为合格。
南通市通大建设监理有限公司
港新花园五期项目部
改革开放30年以来,在国家快速推进城镇化的同时,我国的基本建设在体量、数量上都呈几何数增长,但工程质量却不令人乐观,工程质量常见问题在已完成的建筑中比比皆是。经过对随处可见的工程质量常见问题的原因仔细探究后发现,其形成的原因却不简单。
1政府部门
政府中关于质量监管的部门、材料的质量部门、工程勘察设计的质量部门均不是由一个单位来监管,很容易造成监管缺失。
质量监督机构应将工程质量常见问题列入质量监督计划,作为重点监督内容,对各方责任主体的质量行为和工程实体质量进行监督;在日常监督中,着重强调常见质量问题的危害性及预防控制措施,并要求设计单位和施工图审查机构对质量常见问题进行专项设计和施工图审查;在工程质量监督报告中说明对工程质量常见问题的监督情况。
2建设单位
建设单位在工程项目建设招投标过程中一味的压价,低价中标的做法,在现在建筑市场诚信体系还没有完全建立起来的条件下,致使招投标的材料厂商、施工单位、设计单位、监理单位在低价中标后,在合同履约过程中,只能是材料是以次充好,施工过程偷工减料,施工管理人员不到位,这是影响工程质量过程的一个基础性问题。
建设单位是工程质量常见问题的第一责任人,为减少工程质量常见问题,建设单位在工程开工之处,就要会同设计。图审、施工、监理对设计的施工图各个分部所有部位进行严格的施工图会审;并对细部要求和做法进行统一的说明;加强对设计和施工质量常见问题的过程控制盒验收管理;并严格执行有关住宅工程质量分户检验办法,认真组织分户验收和机构实体质量检验工作。
3工程勘察、设计单位
(1)勘察无大纲
工程岩土勘察无大纲,工程岩土勘察报告没有单位有经验的工程师的审查,或审查程序流于形式,导致勘察成果不能真实反映工程实际。工程勘察应按工程建设各阶段的要求,正确反映工程所在地及周边环境的地质条件,查明不良地质作用和地质灾害,精心勘察、细心分析,按照《建
1筑工程勘察文件编制深度规定》,提供完整的工程勘察报告。
(2)初步设计粗制监造 ①树立设计企业创新主体意识,推动设计和管理创新;创新意识不强,墨守成规,粗放管理,满足于有项目有活儿干,在管理上投入不够,甚至出现多中形式设立分公司办事处,注册建筑师勘察设计注册师出租出借执法资格等违规现象。施工图设计粗制滥造,施工图出图前没有单位有经验的工程师的审查,或审查程序流于形式,施工图或不完善或不具有可实施性。工程开工前不进行技术交底或技术交底不彻底,这也加剧了工程质量常见问题的出现。
②加强建筑设计创新人才的培养;牢固树立质量安全“红线”意识。部分设计方面追求设计的“奇特异”,而对使用功能、经济成本和社会环境效益,与周边环境的融合考虑不周。还有部分勘察设计,放弃创作、创新责任,一味追求市场份额,建筑设计照搬照抄,搞“山寨建筑”缺乏地域人文特色,造成千城一面,建筑设计缺少精品,设计在工程建设中的先导作用没有发挥出来。设计单位应加强各专业之间的协调配合,保证工程设计的完整统一;在设计文件中不的选用国家和地方命令淘汰、落后或禁止使用的建筑材料、建筑构配件和设备;设计采用新材料、新技术、新工艺、新设备,应经建设单位同意和科技成果鉴定,并需明确的施工要求构造措施和验收标准;
③优化建筑市场设计环境:确保一个公开公平、竞争有序的建筑设计市场。
(3)不进行技术交底或技术交底不彻底,这是工程质量常见问题的主要原因
由于目前产业链与业务划分过窄过细,咨询、设计、监理、造价等阶段被分割,注册建筑师、注册结构师对所做的工程项目不能全过程掌控,也不再担负主要责任,他们的设计思想、意图,创造得不到真正实施和充分尊重,当项目出现问题时,各个环节之间互相推诿。
4施工图审查机构
《房屋建筑和市政基础设施工程施工图设计文件审查管理办法》第十三号令第五条,审查机构是专门从事施工图审查业务,不以盈利为目的独立法人。施工图审查机构按照有关法律、法规,对施工图涉及公共利益,公众安全和工程建设强制性标准的内容进行的审查。其主要审查内容为:
(1)建筑场的稳定性、安全性审查,包括地基与基础和主体机构体系是否安全、正常;
(2)是否符合消防、性能、环保、抗震、卫生、人防等有关强制性标准、规范;
(3)施工图是否达到规定的深度要求;
(4)是否损害公众利益。
众所周知,国家创建图审制度的初衷,就是试图在程序、机制上将设计图纸上的问题消灭在设计过程中,确保设计图纸没有重大缺陷,使设计图纸齐全、规范、合规。开始设计图审机构属于事业单位编制,但在后期执行过程中,鉴于工程量过大,政府的图审机构难以完成审查任务,后来直接将图审机构实行了市场化,由市场来承担这部分职责。但在市场化的过程中,未对图审机构的职责进行重新细化和设计,致使市场化后的图审机构在市场中忙于应付和挣钱,图审的初衷并没有实现。现实情况是,图审机构仅仅是一个程序,施工图是否达到规定的设计深度要求和是否损害公众利益根本就不进行施工图的审查,建筑的使用功能就读不上施工图审查了,图审制度流于形式。
5施工单位
严格落实质量安全主体责任,改革创新质量安全监管工作方式,突出质量安全监管的质量点,加强工程质量安全监管机构及人员能力建设等工作。现在的施工单位出租、出借施工资质随处可见,没有项目管理人员或临时组建项目管理机构,项目管理部未建立或不健全,项目管理部成员不能胜任项目管理工作,将项目管理工作往劳务作业队转移。这样的结果是,项目上管理人员职责不明,责任不清。
(1)施工开工前不进行图纸会审或不仔细进行;
(2)对图纸不认真阅读和理解,施工工序上的以自检、互检、专检为主要内容“三检”不复存在,施工作业人员的素质及责任心直接决定了工程施工质量;
(3)对分包单位不进行有制度的约束,劳务作业人员的青黄不接,新加入到施工作业层次人员没有进行过系统的作业工种基本技能的培训,也缺少师傅带徒弟的制度,使得施工作业标准化、规范化的要求难以落实。
(4)改变过去沦为图纸奴隶的做法,而成为图纸的主人,对图纸中缺陷敢于表达出自己的正确意见;并上报建设单位,有建设单位告知设计单位按照国家规范予以整改,并满足施工规范
和住户的使用要求。
6监理行业(1)监理性质定位不清
现在的监理到底是为项目业主服务还是在国家法律、规范的授权下进行监理的进行“三控、两管、一协调”的公正、独立的第三方?在什么项目上是咨询,在什么项目上是强制监理?在强制监理的项目上“三方责任主体”的构架由哪些制度来保证,各方责、权、利的界限在哪里?众说纷纭,莫衷一是,十个专家就有十一种说法就是对监理现状的生动描绘。
(2)政府的责任
政府为推卸自己的责任,只一味强求监理承担责任,而不是真正为工程质量提供高技术咨询服务,现在的监理行业已经不是一个真正的咨询服务,而是一个在这个行业中技术含量最低的提供劳务的行业;国家现在对监理行业定位的混乱,使得在监理行业中高素质、高技术水平的人才难以挽留,造成这个行业本来以高技术咨询为主的行业变成一个只为承担责任的参与方;有问题时只作为承担责任一方,有成绩却没有人为这个行业争取。
(3)行业发展的问题
监理行业为了生存,不顾生存环境恶劣,竞相压价,结果就是技术人才缺乏,是这个行业的发展步履艰难,严重影响到这个行业的生存问题;导致后续的培训和服务达不到业主的要求,使这个行业的声誉每况愈下。
7工程检测行业
众所周知,工程检测数据的真伪,直接决定工程质量评定参数的准确与否,直接影响工程质量合格与否。现在,工程检测行业市场服务同质化服务比较严重,为生存竞相压价,随意出具检测报告,导致工程质量的评定数据失真,工程质量失控。
我站从2013年开始针对工程检测行业良莠不齐的问题,出重拳进行整顿,开始研发和使用了检测信息监管平台和混凝土芯片工程。整顿的效果已初步显现出来,现在太原市场上检测报告的真实性有了很大的提高。
8新材料、新工艺、新技术、新设备
新材料、新工艺、新技术、新设备在使用时,不进行专家的调研和论证,只是一味地强调技术好、而不强调技术是否成熟等问题。结果就是在使用新材料、新工艺、新技术、新设备原有的质量常见问题没有解决,又产生出新的质量问题,值得我们在推广时慎重行事。
1 预应力管桩工程施工中常见的质量通病
1.1 打桩过程中出现桩身破损断裂。
桩的制作质量差导致问题发生, 打桩前桩材虽进行了进场验收, 建筑材料及制品不合格就极易出现桩身断裂情况。诸如:钢筋物理力学性能不符合标准, 水泥受潮、过期、结块、安定性不良, 砂石级配不合理、有害物含量过多, 混凝土配合比不准, 外加剂性能、掺量不符合要求等。但是由于施工现场仅能根据施工规范对成品桩进行外观质量检查, 结合生产厂家提供的产品合格证判定成品桩材的质量。主要表现在混凝土强度不满足设计、高压蒸养等生产工艺欠佳和钢材质量、桩身矢曲、桩法兰倾斜、预应力主钢筋墩头神出法兰盘外、管桩制作时桩头严重跑浆, 形成空洞等。
1.2 施工不当引起的断桩或纵裂。
首先, 预应力混凝土管桩设计一般采用电焊接桩, 电焊接桩施工质量的好坏对桩身是否断裂有直接的影响, 有条件的情况下应优先选用自动焊或半自动焊, 使接桩质量更有保证。其次, 桩数较多, 土层饱和密实、桩间距较小。在沉桩时土被挤到极限密度而向上隆起, 相邻的桩一起被涌起。在软土地施工时, 由于沉桩引起的空隙压力把相邻的桩推向一侧或涌起。第三, 打桩过程中桩锤、桩身 (或桩锤、送桩器、桩身) 中心线不在一条线上, 偏击导致断桩、桩身纵向开裂或桩头破碎等质量问题。第四, 沉桩过程中若桩身倾斜过大, 在桩承受锤击状态下, 地面以上桩身因缺乏侧向约束易出现桩身竖向失稳而导致断桩, 施工中桩位标志丢失或挤压偏离, 施工人员随意定位。第五, 多节桩接桩施工中, 桩位放线不准;偏差过大由于桩身不垂直、接桩不直, 桩中心线成折线形, 锤击作用下可能断桩。第六, 打桩施工不规范操作, 在沉桩过程中遇到不明障碍物或致密土层时, 以及由于接桩施工、机械故障等沉桩中断时间过长形成桩周阻力加大时, 持续使用大能量锤击沉桩, 导致断桩发生;
1.3 工程地质勘察报告不够详尽准确。
施工项目的特点是产品固定, 生产流动;产品多样, 结构类型不一;露天作业多, 自然条件 (地质、水文、气象、地形等) 多变;材料品种、规格不同, 材性各异, 交叉施工, 现场配合复杂;工艺要求不同, 技术标准不一, 对质量影响的因素繁多, 施工过程中稍有疏忽, 极易引起系统性因素的质量变异。当前建筑工程出现质量事故很大一部分不是强度条件不满足, 而是变形条件不满足所造成的。建筑工程中出现的不均匀沉降造成房屋裂缝、倾斜、局部倾斜, 就是变形条件不满足所带来的危害。因此, 要切实保证第一手资料的质量岩土工程勘察报告是工程地勘察的最终成果。一份高质量的勘察报告, 必须来自于高质量的第一手原始资料。要了解工作区的地质情况对于勘察地段的区域地质、水文地质、工程地质资料, 应尽可能地搜集并熟悉。对于邻近地段已有的工程地质勘察资料, 也要尽可能了解, 以便在勘察工作中发挥其参考作用。
2 预应力管桩质量防治策略
2.1 防止桩身破裂。
首先, 严格执行桩进场验收制度, 验收执行施工规范, 坚持不合格的桩不用。现场验桩不但查验桩的出厂合格证, 还应由制桩厂家出具桩身混凝土抗压强度报告, 以及钢筋、水泥、砂石料复试报告等质保资料, 尽量选择质保体系完整、质量稳定的桩材厂家供货。其次, 应选择较硬上层或岩层作为桩端持力层。桩端进入持力层深度, 对于粘性土、粉土不宜小于2d (d为桩径) ;砂土及强风化软质岩不宜小于1.5d;对于碎石土及强风化硬质岩不宜小于1d, 且不小于0.5m。第三, 施工时, 如果桩身内部的混凝土强度与预先设计的强度相符时, 应该将桩静置而且经过蒸汽的养护之后方可施工;在进行沉桩的施工时, 利用经纬仪严格的测量, 使桩应该保持垂直, 误差不超过0.5%, 因为偏差较大时, 会导致桩身容易开裂。
2.2 强化施工质量。
首先, 要根据工程的特点, 结合施工组织设计的编制, 制定项目质量计划, 将工程质量目标层层分解, 层层下达, 层层落实, 落实到每个作业班组, 落实到岗位和个人, 使每个人都了解并完成本职工作的质量要求和具体质量标准, 明确自己的努力方向。其次, 减小孔隙水压力。可采用井点降水、设置隔离砂井、预钻排水孔 (板) 等方法, 但是必须注意降排水会引起土体固结、孔隙水压力分布梯度改变, 可能带来意外事故, 应结合具体工程情况, 慎重采用。
2.3 认真做好地质勘探。
做好工程地质勘查。建筑工程地质勘察是一种对客观事物由浅入深、逐步深化的进行调查研究的认识过程。因此, 工程地质勘察必须明确勘察工作的因素, 以确保勘察和设计的质量。勘察的成果主要表现在工程地质勘察报告上。优良的勘察报告无疑会给设计提供可靠的工程地质依据。相反, 不合格的报告会给设计带来严重的不良后果, 甚至造成质量事故。因此, 要使工程变形条件得到满足, 地勘报告中必须提供建议性工程处理措施, 以供设计人员参考, 重要的工程甚至要作变形计算。提供的建议性措施, 对建筑物上部结构而言应包括建筑措施、结构措施、施工措施, 对地基而言应包括地基处理方法, 如换填、夯实等。而且不应只停留在定性分析和描述上, 要明确提出定量数值, 以使设计人员重视和好用。
结束语
1 预应力管桩断桩的原因及处理方法
1.1 预应力管桩的设计问题
设计方面存在管桩的单桩承载力取值偏高, 水平作用力考虑不足的问题, 单桩竖向承载力极限值通常是根据勘测报告, 按照建筑桩基技术规范的计算公式来计算的。但如果桩端持力层为卵石层全风化岩层或强风化岩层时, 通常把单桩竖向承载力极限值, 取为桩身极限抗压强度的上限或接近上限, 在上部有深厚的弱土层时这样的取值结果只考虑了上部结构的竖向荷载, 对基础底部水平剪力考虑不足。
预应力管桩在穿过深厚的软弱层, 桩端持力层为卵石层, 全风化岩层或强风化岩层时由于上部淤泥层无法给桩提供良好的侧限, 预应力管桩的水平承载力较差。如果竖向承载力取值偏大, 必然导致管桩轴压比过大, 管桩的延性不足, 安全储备不足。
因此在设计中应注意以下几个方面的因素:⑴桩基整体承载能力应具有一定的安全储备, 单桩极限承载力应适当降低, 增加同一承台的桩数, 宜采用多桩或群桩承台。⑵预应力管桩抗压性能好, 承受水平承载能力和抗拉能力差, 因此在桩基选型时应取其长避其短, 如果在上部有深厚软弱层时要进行水平承载力验算。⑶严格控制承台周边或地下室侧壁回填土质量及密实度。 (4) 适当加大基础梁截面, 提高基础的整体性。
1.2 复杂地质条件引起的问题
由于受到环境要求, 工期要求, 工程造价的影响, 在某些复杂地质条件下采用了预应力管桩。⑴在软土地基, 土质条件差, 渗透系数小, 压桩过程中由于超静孔隙水压力消散不及, 会产生严重的挤土变形, 容易引发倾斜及偏位等工程质量问题。②对于软硬土层交接处, 如土体性状差异大, 压桩时往往会在交接的附近引发断裂等工程质量问题。③在粉 (砂) 性土地基, 由于土质条件好, 渗透系数大, 压桩过程中挤土产生的变形小, 因此沉桩困难。④残积土层中孤石含量较高的地质, 施工场地内有旧基础等, 桩入土后桩尖容易被挤向一侧, 引起断裂。
因此, 施工前要精心勘察, 当判断可能存在孤石时, 应加密勘察钻孔, 探清地质情况, 对浅部的孤石, 旧基础等障碍物, 应在施工前清理干净, 对软硬突变处, 要控制沉桩速度。一旦发现异常, 及时采取补救措施。
1.3 预应力管桩的施工问题
①重型施工机械的行走措施不当, 会在预应力管桩桩顶处形成较大附加水平荷载, 引起管桩的倾斜和断裂。
②压桩速度过快, 压桩顺序不当, 会加剧挤土效应, 引起管桩的倾斜与偏差, 部分桩在后续桩压桩挤土过程中会产生上浮现象。因此在施工中应合理安排沉桩顺序和沉桩速度, 按照先中间后两边, 先长后短, 先深后浅, 先密集桩后稀疏桩, 先高层后裙房的沉桩顺序施工, 以减少挤土效应。
③接桩过程中若端头板焊接不良, 会在接桩处形成一个薄弱面, 在挤土效应影响下在接桩处附近产生断裂。因此管桩接头应严格按照规范施工, 沉桩过程中应控制桩身的垂直度, 上下节桩对齐, 连接件平整, 焊缝连续, 饱满, 要重视接头的施工, 并注意管桩接头钢材防腐蚀措施。
④基坑开挖未分层开挖, 开挖顺序没有合理安排, 开挖后土没有及时外运, 堆放位置不当, 基坑开挖过程中的边坡失稳和基坑挖土过程中的局部土体失稳, 都会对管桩产生水平推力, 引起桩身开裂, 甚至断桩。因此基坑开挖前一定要预先做好合理的施工方案, 确定土方开挖顺序, 施工过程应严格按施工方案要求施工, 分层按顺序开挖, 严禁边沉桩边开挖, 并应注意挖土机械和运土车辆在施工中对桩的挤推作用影响桩身质量。
2 预应力管桩沉桩方式
2.1 预应力管桩常用的沉桩方式是静压沉桩。
静压沉桩就有终压标准和终压力问题, 终压标准的确定是根据试桩情况, 桩端进入持力层及沉桩压力等因素, 并结合邻近工程沉桩经验, 由勘测, 设计, 施工, 监理等有关单位共同商定。
一般桩端持力层为坚硬, 硬塑的粘土层或风化岩时, 以桩终压力控制为主, 桩端标高控制为辅;桩端持力层为一般土层的端承摩擦桩, 以桩长控制为主, 终压力控制为辅。通常终压力达到设计要求后, 必须持荷稳定, 若不能稳定, 必须再持荷, 一直到持荷稳定为止。沉桩不能以抬起桩架作为控制标准, 因为桩身抬架中会失稳、折断、开裂, 所以施工过程中严禁抬架, 应通过油压表来控制。
对于静压沉桩施工, 终压力的确定是一个极其重要的问题。终压力过大容易把桩压坏, 且可能造成桩长达到设计要求, 而终压力还没达到设计要求, 要加大桩长造成不必要的浪费;终压力过小, 则无法达到合理的持力层, 或单桩竖向承载力值不能满足设计要求, 安全合理的终压力既可以保证桩身不受破坏, 又可以保持桩端嵌固在合适的持力层。
2.2 锤击施工也是预应力管桩的一种方式。
锤击管桩通常用在城乡结合部, 常用锤重有5T、6.5T两种, 有效落距一般是0.6~1.0m。通过试桩, 勘察、设计、施工、监理等有关单位共同确定收锤标准, 一般是以标高控制为主, 达到设计的桩长后, 最后以贯入度控制。若贯入度已达到设计要求, 但标高未达到, 可以再锤击1~3阵后收锤。锤击管桩在冲击能量作用下, 管桩的端头钢板与管桩混凝土的粘结不牢, 会造成端头钢筋预应力损失, 端头钢板松动现象, 若中间土层存在硬夹层的地质情况, 预应力管桩需要穿过硬夹层, 常出现桩顶50cm范围内高强混凝土被击碎的现象。因此施工中应采用重锤低击法施工。
3 桩尖的选择和桩端持力层遇水软化
预应力高强混凝土管桩桩尖的选用应根据工程地质条件确定, 桩尖有开口型钢桩尖和闭口型钢桩尖。常用的开口型桩尖有平底型桩尖;闭口型桩尖有十字型桩尖和圆锥型桩尖。开口平底型桩尖, 挤土效应小, 但价格高, 一般用于桩径较大, 桩长较长且布桩较多的工程中。闭口十字型桩尖, 因为其价格低, 加工容易被广泛采用, 但穿越砂层时宜采用圆锥型桩尖。
桩端持力层若为遇水软化层时, 沉桩后持力层可能进水, 设计应采用以下任一措施: (1) 首节管桩用封闭混凝土桩尖; (2) 采用闭口型钢桩尖, 焊缝要连续饱满不渗水; (3) 应在终桩后立即往桩孔内灌注高度不小于1.5米的C20混凝土。
4 桩基的震害分析
地震震害主要发生在两个部位①是桩与承台连接处及承台下的桩身上部, 由压, 拉, 剪等导致破坏。常见现象有地震引起地面水平和竖向错动, 在建筑物与地面之间形成缝隙, 暴露出桩, 桩基在桩头处剪切破坏, 调查分析表明, 地震作用下桩头处的弯矩, 剪力值都很大, 还有偏压, 三者共同作用下使桩头部位处于危险状态。②是液化土层内及软硬交界处, 桩截面弯曲, 剪力值很大, 与桩头处的值不相上下。液化土层桩基震害最严重。由于地震作用下, 液化土层产生较大的位移, 使得在液化土层中的预应力桩身截面产生较大剪切应力, 同时伴随较大的弯曲变形, 当达到一定程度, 桩身弯剪破坏。因此在地震作用下存在抗剪承载力不足的安全隐患。在抗震设防区, 抗震规范的设计概念要求是小震不坏, 中震可修, 大震不倒。结构计算, 构造做法都是围绕这个目标进行, 对于管桩同样要做到这个抗震要求, 因此单桩承载力取值不宜过高, 尽量采用多桩承台, 以增加预应力管的抗剪承载力, 用以解决水平承载力不足的问题。
5 工程实例分析:
福州某住宅小区, 位于福州东部, 为多高层建筑。桩基均采用PHC500-100A预应力管桩。桩基持力层为第5层 (含泥) 粉细砂层。根据地质报告所提供的地基基础设计参数计算, 并考虑上部软弱土层, 确定单柱竖向承载力极限值为2000kN, 桩长约20米。
根据地质报告分析, 场地为软弱土层。素填土, 粉质粘土, 厚度小, 承载力低;淤泥为流塑, 整个场地均有分布, 厚度大, 工程性质差。为了静压桩机的行走不影响桩身质量, 施工场地回填砂约1.0米厚, 桩基在施工中合理安排打桩顺序, 控制成桩速度, 因此成桩过程中未出现桩顶上浮, 倾斜等挤土效应问题。
基坑开挖后发现若干桩出现不同程度的倾斜, 偏位现象, 特别是在电梯基坑附近。经过了解和分析认为, 该场地局部原为池塘, 且施工时没有分层开挖, 开挖土堆放不当, 没有及时外运, 边坡土体失稳是造成桩倾斜, 偏位的主要原因。因此要求施工单位分层开挖, 及时外运, 并且在基坑开挖前采取开挖地面防震沟等措施, 消除挤土效应造成的不利影响。对于问题桩, 根据检测单位提供的低应变动测报告及桩位偏差测量记录, 确定桩基补强措施, 具体补强措施如下:
(1) 动测结果为Ⅰ类桩, 且倾斜率1%以下, 不做处理。 (2) 在地面下4~6m处出现断裂、桩身倾斜严重的IV类桩。采用人工挖孔桩挖至断裂处, 检测断裂以下桩身的垂直度, 若大于规范允许范围, 则进行补桩处理;若在规范允许范围内, 则采用人工挖孔桩接桩, 从断裂处进行接桩, 挖孔桩直径采用Φ800, 详图一。 (3) 在地面下4~6m处出现裂缝, 桩身的垂直度在规范允许的范围内的Ⅲ类桩, 采用灌芯补强, 即高压注浆处理方法, 详图二。操作步骤如下:用高压水管冲洗管壁, 下钢筋笼及两根注浆管, 回填碎石, 用粒径Φ10~20mm较均匀的碎石回填到孔口, 洗孔, 采用水灰比0.6:1的浓浆加膨胀剂, 灌至孔口冒浓浆为止, 在一次注浆6~12小时后, 进行二次注浆, 二次注浆的目的是填补断桩的缝隙。本工程加固处理的预应力管桩验收采用过程验收, 并抽样进行静载荷试验, 均达到设计要求。
6 结 语
随着预应力管桩在软土地区的广泛应用, 相应的工程质量问题也较多出现。避免该问题的最好办法是施工过程中要充分意识到在软土地区使用预应力管桩可能引发的工程质量问题, 预先采取必要的措施加以防范。各方应充分认识到影响预应力管桩施工质量的因素是多方面的, 有地质方面的, 有桩身质量方面的, 有勘测设计方面的, 有施工方面的。施工质量控制应采取符合工程实际的, 有针对性的预案和措施, 严格执行相关规范规程, 确保桩基质量及周围环境的安全。随着预应力管桩理论研究的进步和工程实践的不断积累, 预应力管桩施工技术应用水平必将得到更大的提高。
摘要:本文从设计、施工及地质条件几方面分析了预应力管桩断桩的原因及处理方法, 并对预应力管桩沉桩方式、桩尖的选用、桩端持力层遇水软化等问题提出了相应的防范措施, 通过桩基的震害分析说明地震作用下预应力管桩存在抗剪承载力不足的安全隐患, 举例说明了对重型施工机械的行走碾压, 基坑边坡失稳, 挖土不当等原因引起的偏位, 倾斜甚至断裂等各类工程质量问题的分析及处理方法。
关键词:断桩原因,沉桩方式,桩尖的选用,震害分析,补强
参考文献
[1]刘惠珊.桩基震害及原因分析—日本阪神大地震的启示[J].工程抗震, 1999. (1) .
[2]中华人民共和国住房和城乡建设部, JGJ94-2008建筑桩基技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2008.
【预应力管桩常见质量问题、原因与预防措施】推荐阅读:
静压预应力管桩工程施工承包合同07-24
预应力张拉质量保证05-28
管桩准入条件06-26
预制管桩技术交底10-17
静压预制管桩施工记录11-02
预制管桩基础施工承包合同11-15
加强企业党组织感应力的体会与思考12-19
预应力连续箱梁施工06-12
预应力箱梁施工方法01-20
预应力箱梁桥施工方案05-25