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樁基礎工程質量通病如何解決


來源:建筑英才網       發布時間:2018-10-29

       樁基礎,是由基樁和聯接于樁頂的承臺共同組成。樁身全部埋于土中而承臺底面與土體接觸叫低承臺樁基;樁身上部露出地面而承臺底位于地面以上則叫高承臺樁基。建筑樁基通常為低承臺樁基礎。高層和大跨度的建筑中,樁基礎應用廣泛。常用的樁型主要有預制樁和灌注樁兩大類。樁基礎工程的質量控制是工程施工中的重中之重,它直接影響到整個建筑物的工程質量。本文結合多年工作經驗,探討樁基礎工程質量通病與防治。 當場地土質很差,不能作為天然地基或上部荷載太大,無法采用天然地基或要嚴格控制建筑不同部位的沉降時,常用樁基礎解決這問題。若考慮樁穿越軟弱土層時能加固天然地基,則樁構成人工地基(如灰土、砂石等擠土樁);若考慮通過樁將上部結構荷重傳給堅硬土層,則樁為深基礎。所以,樁在地基土中的工作機制是非常復雜的。樁按承載性質分摩擦型樁和端承型樁;按所用材料分混凝土樁、鋼樁和組合材料(閉口管內填素混凝土)樁;按成樁方法分擠土樁(如打入預制樁)、非擠土樁(如灌注樁)、部分擠土樁(如打入式敞口樁);按受力條件分豎向抗壓樁、豎向抗樁、橫向受荷樁、組合受荷樁。本文主要介紹鋼筋混凝土預制樁和灌注樁施工的質量通病。 
 
一、樁基礎的特點 

(1)樁基的豎向單樁剛度或群樁剛度很大,足以承載其自重或相鄰荷載作用,滿足不均勻沉降和傾斜度的規范要求。 
(2)樁支承于堅硬的(巖石、密實的卵礫石層)或較硬的(硬塑粘性土、中密砂等)持力層,其豎向單樁或群樁承載力,足以承擔高層建筑的全部豎向荷載。 
(3)高層建筑的抗傾覆穩定性是憑借樁基巨大的單樁側向剛度或群樁基礎側向剛度及其整體抗傾覆能力,以抵御因地震和風產生的力矩荷載與水平荷載。 
(4)樁身穿越液化土層支承于堅實土層或嵌固于基巖之上。地震時,由于樁基低部固定于持力土層,即使淺部土層發生液化與震陷,其抗拔承載力與抗壓仍足夠,高層建筑沉陷與傾斜仍然滿足規范要求。

二、樁身斷裂與治理方法 

1.1現象 樁在沉入過程中,樁身突然傾斜錯位,當樁尖處土質條件沒有特殊變化,而貫入度逐漸增加或突然增大,同時當樁錘跳起后,樁身隨之出現回彈現象,施工被迫停止。
1.2原因分析 樁身在施工中出現較大彎曲,在反復的集中荷載作用下,當樁身不能承受抗彎強度時,即產生斷裂。主要原因有以下幾點。
1.2.1一節樁的長細比過大,沉入時,又遇到較硬的土層,或樁入土后遇到大塊堅硬障礙物,把樁尖擠向一側。 
1.2.2樁制作時,樁身彎曲超過規定,樁尖偏離樁的縱軸線較大,沉入時樁身發生傾斜或彎曲。穩樁時不垂直,打入地下一定深度后,再用走樁架的方法校正,使樁身產生彎曲。
1.2.3采用“植樁法”時,鉆孔垂直偏差過大。樁雖然是垂直立穩放入孔中,但在沉樁過程中,樁又慢慢順鉆孔傾斜沉下而產生彎曲。
1.2.4兩節樁或多節樁施工時,相接的兩節樁不在同一軸線上,產生了曲折,或接樁方法不當(一般多為焊接,個別地區使用硫磺膠泥錨接)。
1.3治理方法 當施工中出現斷樁時,應及時會同設計人員研究處理方法,據工程地質條件、上部荷載及樁所處的結構部位,可以采取補樁的方法。條基補1根樁時,可在軸線內、外補;補兩根樁時,可在斷樁的兩側補。柱基群樁時,補樁可在承臺外對稱補或承臺內補樁。

三、沉樁達不到設計要求與防治措施 

1.1現象 樁設計時是以貫人度和最終標高作為施工的最終控制。一般情況下,以一種控制標準為主,以另一種控制標準為參考。有時沉樁達不到設計的最終控制要求。個別工程設計人員要求雙控,更增加了困難。 
1.2原因分析
1.2.1一方面,勘探點不夠或勘探資料粗略,對工程地質情況不明,尤其是持力層的起伏標高不明,致使設計考慮持力層或選擇樁尖標高有誤,也有時因為設計要求過嚴,超過施工機械能力或樁身混凝土強度。另一方面,勘探工作是以點帶面,對局部硬夾層或軟夾層的透鏡體不可能全部了解清楚,尤其在復雜的工程地質條件下,還有地下障礙物,如大塊石頭、混凝土塊等。打樁施工遇到這種情況,就很難達到設計要求的施工控制標準。 
1.2.2以新近代砂層為持力層時,由于新近代砂層結構不穩定,同一層土的強度差異很大,樁打入該層時,進入持力層較深才能求出貫入度。但群樁施工時,砂層越擠越密,最后就有沉不下去的現象。
1.2.3樁錘選擇太小或太大,使樁沉不到或沉過設計要求的控制標高;樁頂被打碎或樁身被打斷,致使樁不能繼續打入。特別是柱基群樁,布樁過密互相擠實,施打順序選擇不合理。
1.3防治措施 
1.3.1遇有硬夾層時,可采用植樁法、射水法或氣吹法施工。
1.3.2樁如果打不下去,可更換能量大一些的樁錘打擊,并加厚緩沖墊層。選擇樁錘應以重錘低擊的原則,這樣容易貫人,可減少樁的損壞率。
1.3.3選擇合理的打樁順序,特別是樁基群樁,如若先打中間樁,后打四周樁,則樁會被抬起;相反,若先打四周樁,后打中間樁,則很難打入。為此應選用“之”字形打樁順序,或從中間分開往兩側對稱施打的順序。 
1.3.4預支樁工程正式施打前,應做工藝試樁,以校核勘探與設計的合理性,重大工程還應做荷載試驗樁,確定能否滿足設計要求。

四、接樁處松脫開裂與防治措施 

1.1現象 接樁處經過錘擊后,出現松脫開裂等現象。
1.2原因分析 
1.2.1連接處的表面沒有清理干凈,留有雜質、雨水和油污等。
1.2.2采用焊接或法蘭連接時,連接鐵件不平及法蘭平面不平,有較大隙,造成焊接不牢或螺栓擰不緊;焊接質量不好,焊縫不連續、不飽滿,焊肉中夾有焊渣等雜物;接樁方法有誤,受時間效應與冷卻時間等因素影響。
1.2.3采用硫磺膠泥接樁時,硫磺膠泥配合比不合適,沒有嚴格按操作規程熬制,以及溫度控制不當等,造成硫磺膠泥達不到設計強度,在錘擊作用下產生開裂。 
1.2.4兩節樁不在同一直線上,在接樁處產生曲折,錘擊時接樁處局部產生集中應力而破壞連接。上下樁對接時,未做嚴格的雙向校正,兩樁頂間存在縫隙。 
1.3防治措施
1.3.1接樁前,對連接部位上的雜質、油污等必須清理干凈,保證連接部件清潔。檢查校正垂直度后,兩樁間的縫隙應用薄鐵片墊實,必要時要焊牢,焊接應雙機對稱焊,一氣呵成,經焊接檢查,稍停片刻冷卻后再行施打,以免焊接處變形過多。 
1.3.2檢查連接部件是否牢固平整和符合設計要求,如有問題,必須進行修正后才能使用。 
1.3.3接樁時,兩節樁應在同一軸線上,法蘭或焊接預埋件應平整服帖,焊接或螺栓擰緊后,錘擊幾下再檢查一遍,看有無開焊、螺栓松脫、硫磺膠泥開裂等現象,如有應立即采取補救措施,如補焊、重新擰緊螺栓并把絲扣鑿毛或用電焊焊死。 
1.3.4采用硫磺膠泥接樁法時,應嚴格按照操作規程操作,特別是配合比應經過試驗,熬制及施工時的溫度應控制好,保證硫磺膠泥達到設計強度。
 
五、樁頂碎裂與防治措施 

1.1現象 在沉樁過程中,樁頂出現混凝土掉角、碎裂、坍塌,甚至樁頂鋼筋全部外露打壞。 
1.2原因分析 
1.2.1樁頂強度不夠,有三方面原因:一是設計時沒有考慮到工程地質條件、施工機具等因素,混凝土設計強度等級偏低,或者樁頂抗沖擊的鋼筋網片不足,主筋距樁頂面距離太小等;二是預制樁制作時,混凝土配合比不符合設計要求,施工控制不嚴,振搗不密實等;二是養護時間短或養護措施不當,未能達到設計強度或雖然試塊達到了設計強度,但樁碳化期短,混凝土中水分未充分排出,其后期強度沒有充分發揮。因此,鋼筋與混凝土在承受沖擊荷載時,不能很好地協同工作,樁頂容易發生嚴重碎裂。碎裂后的樁頂混凝土,一般外表面呈青灰色,鋼筋上不粘混凝土。 
1.2.2樁身外形質量不符合規范要求,如樁頂面不平、樁頂平面與樁軸線不垂直、樁頂保護層厚度不符合設計值等。 
1.2.3施工機具選擇或使用不當。打樁時原則上要求錘重大于樁重,但須根據斷面、單樁承載力和工程地質條件來考慮。樁錘小,樁頂受打擊次數過多,樁頂混凝土容易產生疲勞破壞而被打碎。樁錘大,樁頂混凝土承受不了過大的打擊力也會發生破碎。 
1.2.4樁頂與樁帽的接觸面不平或樁沉入土中時樁身不垂直,使樁頂面傾斜,造成樁頂局部受集中應力破損;沉樁時,樁頂未加緩沖墊或損壞后未及時更換,使樁頂直接承受沖擊荷載。 
1.2.5設計要求進入持力層深度過大,施工機械或樁身強度不能滿足設計要求。 
1.3防治措施 
1.3.1發現樁頂有打碎現象,應及時停止沉樁,更換并加厚樁墊。如有較嚴重的樁頂破裂,可把樁頂剔平補強,再重新沉樁。 
1.3.2如因樁頂強度不夠或樁錘選擇不當,應換用養護時間較長的“老樁”或更換合適的樁錘。 

六、結語 

      綜上所述,樁基礎以其適應性強、施工簡便、成本適中等優點,在工程領域得到了廣泛的應用。建筑工程的關鍵是工程質量,任何一個環節或部位出現問題,都會給工程的整體質量帶來巨大的安全隱患,工程的使用效益也將受到極大的影響。樁基處于建筑工程結構的最下面部分,屬于隱蔽工程,其質量的好壞對上部主體結構的使用具有的影響,因此為了使樁基質量能符合工程要求,工程的質量控制就顯得尤為重要。