房屋建筑工程中混凝土桩基施工质量的对策解析

房屋建筑工程中混凝土桩基施工质量的对策解析

关键词：混凝土；桩基施工；质量控制；对策引言桩基是工程建筑基础中的一种，由基桩和联接于桩顶的承台共同组成，桩基主要的作用是负责把荷载转给持力层。分为低承台桩基和高承台桩基；低承台桩基的桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触；高承台桩基的桩身上部露出地面而承台底位于地面以上。建筑桩基通常为低承台桩基础。桩基础是一种深基础，它具有稳定性好、承载力高、沉降量小而均匀、良好的抗震性能、沉降稳定快等优点，因此在各类建筑工程中得到广泛应用，尤其在高层建筑中，桩基础应用广泛。1.混凝土桩基相关阐述混凝土桩基也被称之为混凝土灌注桩，是一种就位成孔，灌注混凝土或钢筋混凝土而制成的桩。常用的有：1）钻孔灌注桩：用螺旋钻机、潜水钻机等就地成孔灌注混凝土而成桩，施工时无振动、不挤土，但桩的沉降量稍大。螺旋钻机宜用于地下水位以上的粘性土、砂土及人工填土等，钻削下来的土块沿钻杆上的螺旋叶片上升排出孔外，孔径300mm左右，钻孔深度8～12m，根据土质和含水量选择钻杆。潜水钻机宜用于粘性土、砂土、淤泥和淤泥质土等，尤宜于地下水位较高的土层中成孔。钻孔时为防止坍孔用泥浆护壁。在粘土中用清水钻进，自造泥浆护壁；在砂土中应注入制备的泥浆钻进。利用泥浆循环排除钻削下的土屑，钻至要求深度后要清孔以排除沉在孔底的土屑，减少桩的沉降量。目前在高层建筑和桥梁等大型工程中推广应用的大直径钻孔灌注桩多用此法施工，桩径多在1m以上，桩底部还可扩孔，单桩承载能力可达数千吨。2）沉管灌注桩：用锤击或振动将带有钢筋混凝土桩靴（桩尖）或活瓣式桩靴的钢管沉入土中，然后灌注混凝土同时拔管而成桩。用锤击沉管、拔管者称锤击灌注桩；用激振器的振动沉管、拔管者称振动灌注桩。此法成桩易发生断桩、缩颈、吊脚桩、桩靴进水和进泥等弊病，施工中注意检查并及时处理。此外，还有用炸药使桩孔底部形成扩大头以增大承载能力的爆扩灌注桩。2.建筑工程混凝土桩基施工中极易出现的问题桩基工程的施工工序较多，且工艺要求高，影响桩基质量的因素具有不确定性，在桩基础工程施工中主要存在以下的常见质量问题：2.1桩基出现缺陷主要有以下类型：1）桩基顶部缺陷。在水下浇筑混凝土时会有泥浆的沉淀，对于泥浆的厚度很难做到准确测定，如果超灌桩顶的混凝土不足，就会出现夹泥的现象而影响了混凝土质量；再者在浇筑混凝土完成后，因不均衡地用力或过度用力而对钢护筒进行预埋和拆拔，就会干扰到桩顶的混凝土，以至于破坏混凝土质量。最后，因使用较大功率的风镐来凿除混凝土桩头，在一定程度上会扰动声测管周围的混凝土，对混凝土质量造成影响。2）桩基中部缺陷。在混凝土的灌注中可能会因勘探的失误造成因较差的地质条件而导致局部的发生塌孔，使混凝土的翻浆受到阻碍，以至于引起局部的缺陷。另外，如果过度的用力拆拔导管，混凝土受到连续性的扰动，混凝土质量也会受到影响。再者由于导管的气密性较差，在水下灌注混凝土时导管会插入到泥浆中，这就造成导管内外压强的不均衡，造成混凝土的质量的受到影响，更严重的可能使混凝土的下料受阻碍，不能正常进行翻浆，以至于引起断桩。2.2出现断桩在施工中出现以下几种情况就会产生桩断裂：桩运输、起吊、堆放的吊点或者支点的位置不合适；在沉桩的时候，由于过度的弯曲桩身而造成断裂；或者是较为细长的桩在遇到比较硬的土层，在多次锤击的情况下会变得弯曲等等。土桩接头也极易断离，最为常见的原因是：在设计较长桩时，为了建筑施工的工艺需要，要将桩的预制和沉入分段进行，并且桩接头最常使用的是钢制焊接连接件，这种桩接头比较容易断离。除此之外，桩接头的施工质量比较差、上下节桩的中心线不能重合也会造成断离。另外，沉桩工艺不良、测量放线差错常常会造成桩位的偏差过大。2.3单桩承载力低于设计要求在施工中，单桩承载力低于设计要求最常出现的原因：桩并没有按照地质的实际情况和设计的要求而进行建筑施工，从而使桩沉入的深度不够；桩深达到了设计值，但是桩端并没有进入设计中所规定的持力层；最终的贯入度太大；桩打落在较硬的障碍物或者孤石上。此外，还有桩断裂或者过度倾斜而使单桩的承载力下降；地基承载力、地层剖面所勘察的结果与实际的情况不相符。2.4桩的倾斜度过大在施工中，桩的倾斜度过大最为常见的原因：混凝土预制桩的质量不合格，桩尖变形或者位置不正以及桩的顶面倾斜都极易造成桩的倾斜度过大；灌注混凝土桩打压灌注施工时桩尖的位置变形或者不正或者遇到孤石跑偏，也会造成桩倾斜度过大；桩机在安装时位置不正，致使桩架和地面处在不垂直的位置；桩身、桩帽、桩锤的中心线不能完全重合，使锤击偏心；桩端遇到极硬的障碍物或溶洞或流砂；由于桩距太小，使打桩的顺序不恰当，因此产生较为强烈的挤压效应也会导致桩的倾斜度过大；开挖基坑土方不恰当。3.混凝土桩基施工技术措施3.1补沉法混凝土预制桩入土深度不足时，或打人桩因土体隆起将桩上抬时，均可采用此法。3.2补桩法可采用下述两种的任一种：1）桩基承台前补桩。当桩距较小时，可采用先钻孔，后植桩，再沉桩的方法。2）灌注混凝土桩可在紧挨报废桩进行复打。3.3补送结合法当打入桩采用分节连接，逐根沉入时，差的接桩可能发生连接节点脱开的情况，此时可采用送补结合法。首先，对有疑点的桩复打，使其下沉，把松开的接头再顶紧，使之具有一定的竖向承载力；其次，适当补些全长完整的桩，一方面补足整个基础竖向承载力的不足；另一方面补打的整桩可承受地震荷载。3.4纠偏法桩身倾斜，但未断裂，且桩长较短，或因基坑开挖造成桩身倾斜，而未断裂，可采用局部开挖后用千斤顶纠偏复位法处理。3.5扩大承台法由于以下三种原因，原有的混凝土桩基承台平面尺寸满足不了构造要求或基础承载力的要求，而需要扩大混凝土桩基承台的面积。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）考虑桩土共同作用。当单桩承载力达不到设计要求时，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。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。3.6复合地基法此法是利用桩土共同作用的原理，对地基做适当处理，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：1）混凝土承台下做换土地基。在混凝土桩基承台施工前，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混凝土桩基上施工承台。2）混凝土桩间增设水泥土桩。当混凝土桩承载力达不到设计要求时，可采用在桩间土中于喷水泥形成水泥土桩的方法，形成复合地基基础。3.7修改桩型或沉桩参数1）改变桩型。如混凝土预制方桩改为混凝土预应力管桩等。2）改变桩入土深度。例如混凝土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。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。4）改变沉桩设备。当桩沉入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。3.8其他方法1）底板架空。底层地面改为架空楼板，以减轻填土自重，降低承台的荷载。2）上部结构卸荷。有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E部建筑的自重。3）结构验算。一旦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，在万不得已时用之，且应慎之又慎。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。5）采用外围补桩，增加删边嵌固，防止或减少桩位侧移等。4.混凝土桩基施工管理措施4.1混凝土原料质量的控制混凝土的强度往往最能体现混凝土的质量，硬化后的混凝土最重要的技术性质是它的强度，其中包括抗拉、抗压、握裹强度、拉剪、拉弯等等，抗拉的强度最小、抗压的强度最大，混凝土用于桩基工程上主要是承受压力，让其来支撑整个建筑物的所用重量。原材料在进场时，不同批次以及同批但部位不同的材料其重量都或多或少存在不同，应按规定对其进行定期的检查抽样。混凝土集料中，含泥量、含水量的变化以及石子粒径都会使配比组合发生变异，从而使混凝土的强度产生较大的波动。因此，在生产时要尽可能的将其含量的变化规律掌握，并制定一定的对策。4.2将适量的粉煤灰加入混凝土中粉煤灰中主要的矿物质是铝硅酸盐玻璃微珠、海绵状玻璃体，它们都是一些内比表面积小、质地致密、粒度细、表面光滑的球状玻璃体，因此，它们不仅可以使水泥浆的需水量极小，还可以填充水泥浆体空隙当中，大大的提高混凝土的密实性。也可以在同一水量中，增大流动性，使可泵性与易性得到改善。粉煤灰内的这些颗粒都是在水泥颗粒中均匀分布的，这样可以使水泥颗粒处于分散状态，而不会相互粘聚，使水化学反应更迅速，与此同时，还可以使用水量得到减少，降低混凝土硬化后的孔隙率，提高它的密实度。4.3强化建筑工程桩柱基础技术控制水平首先，施工活动的推进必须加强对桩柱断裂问题的关注，要使桩柱在开展运输业务的过程中，可以较为全面的凭借桩柱运输和起吊的特点，对桩柱施工过程中的物质摆放方位加以研究，为技术性质支点的合理控制提供有利条件。在进行建筑工程桩柱沉降施工的过程中，必须结合桩柱的弯曲情况，对桩柱断裂状态下的受力特征加以分析，使更多的桩柱可以在尚未断裂的情况下进行受力警戒线的设置，优化建筑工程的桩柱施工技术质量。在进行桩柱施工的过程中，必须结合土层的厚度特征，对土壤资源的锤击特点加以研究，并使桩柱的现有弯曲特征进行深入的分析，以便土壤资源的技术管控可以在工艺方面更加全面的适应建筑工程的质量控制需求，保证建筑工程的力学形态可以充分保障混凝土桩柱的质量。要使焊接技术的应用可以全面的维护桩柱施工需要，保证钢材成为混凝土桩柱施工的主体配料，以便不同型号的桩柱可以凭借技术节点的特征实现对中心线的优化管控，为桩柱沉降工艺以及测量放线技术的实施提供有利条件。4.4施工过程中的质量控制方法1）孔径和孔位的控制。为了使得到的桩位更准确，应在施工前建立一个固定的测量控制点，方便施工时可以随时对其进行校正。再进行桩位放线，往每根桩的中心都钉上一木桩，以木桩为依据设立孔口护筒。然后钻孔以及钢筋笼对中都要通过护筒进行定位，要保证孔口护筒的位置不变，参照桩位进行钻机定位，开钻的前提条件是要保证钻杆在工作时的稳定性和垂直度。与设计值相比，钻孔直径要稍大10cm左右，使钢筋笼在下一道工序下吊时可以得到保证。选择钻机以及钻机的进尺速度和施工方法都非常的重要。可以根据地质条件选择冲击、回转、潜水或者冲抓等钻机进行钻孔。此外，在钻孔完结后，应该将孔内的沉渣进行清理，否则，混凝土中将会存在过多的沉淀物。将钻头放到离孔底1cm左右的位置，持续空转，让沉淀可以悬浮，然后不断用纯泥浆进行置换，要使供浆量和抽水量保持平衡，在清理干净以后，要将少量的细石骨料投入其中，让其压孔底。2）钢筋笼的下吊以及混凝土的浇注。为保证钢筋圈不会扭曲以及吊起的钢筋笼纵向的垂直度，应就近制作钢筋笼，同时要从三个方向用力使其稳定，否则，易卡孔。在进行混凝土的浇注时，塌落度拌和一定要严格的按照设计的要求进行，并将缓凝剂和早强剂加入其中。在每次下料时都应当首先将其应达到的深度进行复核，并测量其深度与计算值有无出入。因为实际的孔径是无法看到的，所以只能通过计算来判断空肚现象是否存在。若存在，应根据实测的深度推求下料管端的埋深，并使导管端的埋深能够保持稳定。在进行混凝土灌注桩浇注顶面时，要考虑一定的超高，方便清除凝固后掉上部的浮浆，以及混凝土未达到要求的强度后，高程可以达到设计要求。要特别注意上部其他结构与混凝土的结果，在浇注时要对孔口进行密切关注，如果从孔口排出水泥砂浆混着泥浆，则证明浮浆层在孔口周围，通过计算来对高程进行验证，还可以用测钎探测，通过混凝土骨料与测钎端头的接触对计算结果进行验证。3）混凝土桩柱倾斜控制能力首先，要结合建筑工程施工各个阶段的混凝土桩柱倾斜特点，对混凝土的预制桩柱进行质量检验，使倾斜度的调查可以在保证桩柱主体结构质量控制体系得到合理构建的情况下，适应建筑工程优化发展需要，为桩柱倾斜度因素的有效管控创造有利条件。要结合后桩柱的倾斜度管理特点，对混凝土资源的打压技术特征予以分析，并且根据桩柱的形变特点，对各类桩柱的倾斜因素加以研究，为桩柱倾斜度较大问题的有效控制创造有利条件。要全面的结合桩柱框架的设计特点，对倾斜角度和工程中心线的对应特征进行调查，在保证桩柱的倾斜度与中心线完全吻合的情况下，要从技术锤击的角度开展障碍物质量控制分析，为更多障碍物资源在溶洞状态下的倾斜度控制提供有利条件。工程的施工还必须加强对挤压效应的关注，要使各类桩柱施工工艺可以在基坑开挖的过程中与建筑施工需求保持一致，以便各项混凝土桩柱的施工工艺都可以在中心线的规范之下采用完整的技术方案推进工程质量体系的优化处理。结束语综上所述，建筑工程的桩基质量控制工作已经受到了很多工程技术人员的关注，桩基的缺陷、倾斜和断裂等问题是影响建筑工程主体质量的关键性因素，结合桩基施工的实际技术需求，对建筑工程的混凝土桩基进行技术优化，可以很大程度上提升建筑工程的综合质量。参考文献：[1]陆荣忠.浅谈建筑工程混凝土桩基施工质量控制措施[J].科学技术创新，2013（2）：246-248.[2]程浩.房屋建筑工程中混凝土桩基施工质量的对策探讨[J].建材与装饰，2017（23）：222-223.[3]孙乐