1、浅析预制桩基施工技术 摘 要：随着社会不断进步 ,经济建设的迅速发展及建筑技术的日益提高 ,桩基础在城市建设中得到广泛的应用。本文介绍了预制桩基施工技术的一些问题与打桩施工中经常出现的质量问题等进行了探讨。 关键词： :预制桩 地基处理 技术问题 处理方法 引言 随着现代科学技术的发展 ,桩的种类和桩基形式、施工工艺和设备以及桩基理论和设计方法，都有了很大的演进。桩基已成为在土质不良地区修建各种建筑物特别是高层建筑，重型厂房和具有特殊要求的构筑物所广泛采用的基础形式。 一、基本概念分析 就桩的受力性能而论 ,一般可分为摩擦桩和端承桩两大类 :端承桩是荷载通过桩传递到坚硬土层或岩层上 , 这种桩
2、假定只靠桩尖的支承力起作用 ,桩表面与土的摩擦力可忽略不计。摩擦桩是通过桩把荷载传递到桩周围土中及桩尖下土中去 , 假定桩尖支承力小到忽略不计 , 这种桩称纯摩擦桩 。 桩在被打入土中期间 ,桩周围的土被扰动 ,在粘性土中打桩 ,桩尖处形成一个土楔 ,它随桩向下沉 ,并将土向四周挤压 ,挖开土壤测量 ,在距桩周 0.5D( D 为桩的边长 )的区域内 ,土层结构严重破坏 ,形成重塑土 ,如果是饱和的软粘土 ,孔隙水压力增大 ,土体抗剪强度显著降低 ,距桩一个桩径的第二区域 ,土体被挤密 ,土层结构稍有破坏 ,土的抗剪强度降低就很小。 重塑土的抗剪强度和桩的承载力随时间而增长的情况 , 在饱和软
3、粘土中明显 ,一段时间以后 ,一般 1 6个月以后孔隙水压力逐步扩散 , 第一区域重塑土含水量降低 , 重 塑土重新固结 , 抗剪应力不断增加 ,甚至超过 100%以上 ;在硬塑粘土中 ,重塑土孔隙水压力不大 ,也不易扩散 , 破坏的土结构很难一时固结 ,因此抗剪强度在很长时间内低于原土抗剪强度。把桩打入非粘性土中时 , 桩周围端部的非粘性土 (砂、粉砂、砾石 )距离桩越近越密实 ;在饱和的粉质土壤中 ,由于桩端处高孔隙水压力使桩拒沉 ,如停置一段时间孔隙水压力扩散后 ,桩就可以继续打下去。 在粘性土中 ,由于打桩后使孔隙水压力增高 ,桩周围地面将会隆起 ,距桩越远 ,隆起越小 ,一般距离桩
4、10-15 倍桩径处隆起已经很小了 , 亦可能在桩 的四周地面上产生径向裂缝。 二、预制钢筋砼桩施工中的一些技术问题 2.1 砼标号及其浇灌程序和配筋率是控制桩身质量的重要因素。 2.1.1 砼标号 : 对 15M 以下的短桩 ,估计打桩的锤击数在 1500 锤以下 ,土壤孔隙比在 1.2 1.5,砼标号可以用 300# 400#,当桩长在 20m 30m 之内 ,预估桩锤数在 2000 锤以上 ,孔隙比 0.7 1.0, 砼标号应设计到 450# - 500# 。 2.1.2 砼浇灌程序 : 操作规程上规定是从桩头向桩尖进行 ,实际 上在打桩时 ,桩头和桩尖都出现最大的锤击应力 ,特别是桩端
5、阻力很大 ,难于打下时 ,桩端处最大压应力将是初始应力的二倍 ,为满足受力要求 ,砼浇捣应从二头向中间进行 ,一次浇捣完毕 ,不留施工缝 ,配合比必须用重量比 ,严格控制配比的加水量 ,机拌 ,机捣 ,保证砼密实。 2.1.3 配筋率 :桩的配筋主要是满足反射拉应力和打桩时起吊、 运输强度和刚度的要求 ,我们接触的图纸一般偏低。根据理论分析和计算 , 超过 15m 的长桩配筋率宜为 1.2%(考虑反射拉力波强度为主 ),短桩配筋率应为 0.6 1.0%(考虑起吊运输为主 ) 2.2 打桩中经常出现的质量问题 2.2.1 桩头破碎 :在桩基础的施工中屡见不鲜 ,破坏情况 :大部分在砼弹性垫下 ,
6、其一个棱角先破坏 ,而后发展到二面三面主要原因 :砼强度不够 ,小于锤击应力 ,桩垫硬度不够 ,产生直接传力 ;锤击次数超过 2000 次以上 ,砼强度产生疲劳 ;桩帽太紧 ,锤击后桩帽转动产生扭矩 ;桩顶不平 ,桩头钢筋不齐 ,锤击偏心。 2.2.2 桩身断裂 :某车间在接桩后刚打两三锤就产生断裂 ,主要原因 :接桩后有空隙 ,没有全部垫平 ,产生锤击偏心。据经验分析 ,原因是桩入土不直 ,因倾斜而产生偏 心 ,重锤高击 ,产生暴沉 ,突然断裂。 2.2.3 桩位偏斜 :产生的原因是在软弱的土层中 ,桩周围的土尚未固结 ,桩像置于悬浮液中 ,机械挖土时碰撞或其他因素的水平力导致桩位偏斜 ;插
7、桩时垂直度不够 ,造成偏打 ;放线定位的误差 ;在沉坑开挖中边坡塌方 ,钢板倾倒压迫打入桩偏位 ;向一个方向连续打桩 ,形成一边土层被挤密 ,另一边呈原土状 ,往往向原土状一侧倾斜 ;桩身表面粗糙程度悬殊 ,一般向光滑面倾斜。(光滑面摩阻力由小先下沉 ,粗糙面摩阻力大后下沉 )长桩容易发生倾斜。 产生上述问题的原因是多种多样的 ,应该综合整理 :准确掌握地层分布土质情况 ,预先提出可能发生的问题 ;预制桩几何尺寸准确 ,桩端平直 ,砼配合比设计时应取 80,保证达到设计强度 ;根据土质情况和砼标号 ,选择合适的打桩设备和桩锤型号。 遵守重锤低击的原则 ,重锤低击是动中有静的一种有效的操作方法
8、, 主要是减少下落的速度 ,对降低打桩应力 ,提高贯入能力 ,减少桩的损坏有良好的效果 ;开始打桩和桩打到接近持力层或硬土层时应该重锤低击 , 锤击的速度要放慢 ,以防止拒沉时的反射压力波和贯入度过大的反射拉力波的出现 ;对饱和性土壤 ,为防止超孔隙水压力的产生 ,应用井点降水或袋装砂井降水 ;加强工作责任心 ,勤检查桩垫完好情况 ,对插桩 ,接桩都要精心操作。加强质量检查 ,提高施工人员技术素质 ,防患于未然 ,达到保证工程质量的目的。 2.3 桩过程中出现质量问题的处理方法 2.3.1 头破碎 :在砼强度确实得到保证的情况下 ,桩头破碎属其他原因 ,因此我们用加钢帽的方法进行加固桩头处理
9、,1.将破碎桩头凿平 2.桩四周表面加固范围应修理平整 3.焊接钢帽 4.浇硫磺胶泥一层 (因桩头的弹性垫没有了 ,所以用硫磺胶泥代替 ,硫磺胶泥冷却及强度可以达到 500# 时耐打 5000 次不坏 ,且操作简单。 操作关键是封头钢板一定要平直 , 和硫磺胶泥形成一个整体 ,否则易产生锤击偏心 ,再则钢套和角钢一完要和砼严密靠实 ,因为这样可以阻止砼受锤击产生横向膨胀 ,提高砼强度和耐打性。如果有空隙存在 ,砼能自由地横向膨胀 ,砼强度也就破坏了。 2.3.2 身断裂 :处理的条件是 :桩身倾斜度不大 ,断裂的部位不超过桩长的 2/5,处理方法是从断裂处凿开 ,上下加桩套 ,然后作焊接接头处
10、理 ,至于断桩或桩头破碎会否减少桩的长度 ,送桩时多送一段 ,然后在桩套上焊接上钢筋 ,支模板 ,再打砼 ,便可达到原桩长度。 断桩在 下节桩一般是废桩 ,需要补桩 ,关于补桩 ,在一般情况下 ,原位处理的断桩不降低桩的承载能力 ,如果过多补桩 ,不但不能增加承载力 ,而且有可能适得其反 ,降低承载能力 ,道理很简单 ,S=3D 是最佳间距 ,承载能力最高 ,根据 S1961 年发展的粘土中磨擦桩群桩承载能力研究一文中说 ,桩距 S 由 3D 降低到 2D,群桩效率计算值就要降低 20% 。 2.3.4 位偏斜 : 一般发现桩位偏斜都是在土方开挖完以后 ,如果确有偏位较大的桩 ,采取补桩都很困
11、难。发生此情况 ,首先确认因偏位大 ,桩已断裂 ,且该断桩已不能承受荷载 ,必 须采取补救措施 ,然后再决定处理方案 : 1. 单排桩条基 : 桩头处于软弱的淤泥质土壤内 , 偏桩在 20- 30CM 以内 ,可以用千斤顶法水平移位到允许偏差内 ,进行固结 ;如果偏差超过 50CM,另外补桩 ,以补钢管桩和 H 桩为好 ,减少排泥量 , 不影响别的桩 ;桩头处理 ,在可塑或硬塑粘土中 ,一般不宜用千斤顶作水平移位 ,桩位偏 20- 30CM 以内 (允许偏差 10CM),适当加一部分锚栓 ,并插入承台内 ,使桩、土、承台共同工作。 2.双排条基桩位偏差在 20- 30CM 以内 ,只需要在桩头加钢筋小梁 ,在内部传力处理 ,如果超 出承台以外 ,局部加大承台。 群桩的桩位偏差大部分在允许范围以内 , 偏差后由群桩合力作用点和原设计的合力作用点相差不大 ,一般不作处理。 三、结束语 总之，现代的建筑工程施工中 ,采取桩基础 ,即节省了施工工期 ,又保证了工程质量 ,并取得了相应的经济效益和社会效益。以后桩基础在城市建设中将得到广泛的应用。 参考文献 江正荣 .地基与基础施工手册 .北京 :中国建筑工业出版社 .1997
