关键词:建筑工程桩基础施工问题设计处理
在过去三十年里,我国经济取得了飞速的发展,基础设施建设的步伐也不断增快,对建筑的需求量和建筑质量的要求也不断的提高,这些都带来了建筑业的蓬勃发展,以及建筑技术水平的极大提高。于是桩基础被广泛应用到各项工程中来。桩基础是目前最为常用的一种基础形式,桩基础设计、施工的质量关系到到整个建筑物的工程质量,因此,桩基础设计、施工要严格按照规范进行的同时,还要对可能遇到的各种意外情况及其应对方案进行必要的准备,从而才能够保证整个工程的质量水平。没有高质量的桩基础工程,再豪华的建筑也难免有一天顷刻颠覆。但是,现在的某些设计单位在进行桩基设计时没有认真分析地质勘察报告和地质情况,盲目选用不适宜的桩型,为桩基础的施工带来隐患,同时,现在的某些施工单位迫于工期的压力,为了赶进度,往往忽视了桩基施工的质量问题,这些都给城市建设以及社会和谐埋下了隐患。
一、桩基设计、施工中的问题和原因分析
1、桩基的选型
设计人应按照设计规范和地质勘察报告结合当地的施工技术和经验认真做好桩基础的选型工作,这是桩基础设计是否成功的关键,也是建筑工程设计质量的第一保障。
桩基选型宜根据具体工程特点、承载要求以及地质土层分布情况结合《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)附录A综合分析确定。应当特别注意的是在淤泥和淤泥质土地区、地下水位较高的砂土地区要慎用人工挖孔桩,以确保施工安全和桩基质量;在有较厚砂层地区以及碎石土地区慎用预制桩,尤其是预应力管桩,因为在这类地区,沉桩非常困难,质量不易保证,容易造成工程隐患。
2、桩基的检测问题
《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)规定,在工程项目完成之后,应对工程桩的单桩承载力和桩身完整性进行检验。设计时设计文件里应对桩基承载力的检验方法、检验数量以及桩身质量的检测要求予以明确。
单桩承载力检测主要有两大类方法,第一类是静载荷试验,第二类方法是动力测桩,又称高应变法。对于端承型大直径灌注桩,当受设备或现场条件限制时可采用钻芯验证法。其中,静载荷试验目前通常采取的方法是堆载平台法、锚桩法、地锚法和孔底预埋顶压法以及堆载联合法等。
桩基检测的过程中,有时需要联合使用多个检测手段才能全面而准确地对桩基进行评价。但是,在实际的施工过程中,施工单位为了节省时间,赶超工期,桩基施工完成后并未及时组织桩基检测,而是擅自对上部结构进行施工,待桩基检测结果出来时,上部结构已经施工了很多层了。这时,如果桩基检测不合格,再想采取补救方法,付出的代价是相当大的。我国就有不少地方、不少工程出现过这种情况。因此,桩基检测是施工过程中一道很重要的工序,我们一定要对其给予充分的重视。
3、桩基施工的测量施线问题
桩基施工测量的首要目的是将图纸上的建筑物桩基础按照设计和施工的要求,精确地投射到待建区的地面上,为桩基施工提供依据,使桩基施工能很好的按照图纸的要求进行。其次桩基施工测量是对桩基施工过程监控的一种手段。另外,桩基施工测量还可以为检测桩基施工质量以及上部结构的施工提供必要的基础资料。
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002)对灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差做出了规定,灌注桩的桩位偏差必须符合规定,桩顶标高至少要比设计标高高出0.5mm, 桩底清孔质量按不同的成桩工艺有不同的要求,应按规范要求执行。如果超出偏差允许的范围,就认为施工质量不合格。如果出现测量施线有误,通常会加大桩承台或者增加桩数。但这样往往会增加成本,延误工期,同时还可能导致工程质量事故。因此,桩基施工应对测量放线工作给予足够的重视。
4、常见桩基的施工质量问题
4.1管桩的质量问题
过去几年来,国内涌现出了大量管桩生产企业,管桩产量得到了大幅提高,管桩价格也有了明显的下降,这些共同促使土木工程中管桩尤其是预应力高强混凝土管桩的广泛应用。我国目前管桩施工还存在很多问题,主要表现为过程控制不够完善,施工管理不够到位,建立制度也不够健全,这些都导致了在施工过程中非常容易出现各种质量问题,比如,桩位或者是桩身的倾斜超过规范的要求,或者是桩头破损断裂,或者是桩身破损断裂,或者桩端未达到设计持力层,或者是单桩承载力达不到设计要求;或者是桩的长度不够;或者是桩身上浮,或者是桩顶平面与桩的中心轴线不垂直及桩顶不平整等制作质量问题引起的桩顶破碎等问题。
4.2钻孔灌注桩的质量问题
钻孔灌注桩是目前土木工程中使用最多最广的桩基形式。钻孔灌注桩质量控制的关键因素是成孔时孔深的控制。《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002)中明确规定:孔深只深不浅。这样才能保证桩身有效长度,从而保证桩基的承载力。对于设计中采用中风化及以上强度基岩作为持力层的桩,特别是那些坡地岸边、抗水平推移的桩,其桩端嵌入持力层的深度是否满足设计要求也会严重影响到桩基的承载能力以及结构的安全使用。如果实际施工中孔深达不到设计要求,或者桩端嵌入持力层的深度不够,都会导致承载力难以满足,桩基沉降较大,造成了钻孔灌注桩致命的质量隐患。
二、桩基施工质量问题的设计处理方法
桩基施工过程中,如发现有质量问题,施工单位切记不可自行处理,应先报监理、业主,然后会同勘察、设计等有关部门对发现的问题进行分析、研究,共同拟定出正确的处理方案。最后由设计部门出具修改设计通知书。一般处理方法有以下几种:补桩法、补沉法、送补结合法、扩大承台法、纠偏法、复合地基法等,下面分别对其进行简单介绍:
1、补桩法
补桩法有两种方法,施工时可根据具体情况进行选择。
1.1桩基承台施工前补桩。在桩距较小的情况下,可以采取先钻孔,然后植桩,最后沉桩的方法。
1.2桩基承台或地下室完成再补静压桩。此种方法的优点设施简单,操作方便,利用承台或地下室结构承受静压桩反力,不会延长工期。
2、补沉法
此法可用于预制桩入土不足以及打入桩因土体隆起将桩上抬的情况。
3、送补结合法
此法可用于在打入桩施工过程中打入桩采用分节连接,逐根沉入时,不合格的接桩可能发生连接节点脱开的情况。在采用该办法时,首先要对有疑点的桩复打,使之能够下沉,再把松开的接头再拧紧,使之能够具备一定的竖向承载力,然后可以根据具体情况补一些全长完整的桩,这样做有两个方面的好处,一是为了补足整个基础竖向承载力的不足,二是为了补充整桩的可承受地震荷载。
4、纠偏法
在桩基施工工程中出现桩身倾斜,但却没有完全断裂,同时桩长相对较短;或者在基坑开挖工程中因为不适当的操作造成桩身倾斜,却没有断裂,这些情况下均可以采用局部开挖后用千斤顶纠偏复位法进行处理。
5、扩大承台法
由于以下三种桩基质量问题导致原有的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,而需要扩大桩基承台的面积,可以采用扩大承台法。
首先是桩位偏差过大,造成了原设计的承台平面尺寸不能够满足规范规定的构造要求,此时可以采用扩大承合法处理。
其次是要考虑到桩土的共同作用。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承担上部结构荷载。
第三是桩基础质量不均匀,防止独立承台出现不均匀沉降,或为提高抗震能力,可采用把独立的承台连成整块,提高基础整体性,或设抗震地梁。
6、复合桩基法
该方法利用的是桩土共同作用的原理,对承台下地基土作适当的处理用以提高地基土的承载力,使之能够更有效地来分担桩基的荷载。
一般情况下,该方法有两种,第一种是承台下做换土地基。即在桩基承台施工之前,挖除一定深度的地基土,用级配砂石分层夯实回填至承台底标高处,然后在砂石垫层和桩基上施工承台。第二种是桩间增设水泥土桩。这种方法是在桩承载力在不能达到设计要求的时候,可以采用在桩间土中干喷水泥形成承载能力较高的人工复合地基,然后在复合地基和桩基之上施工承台,利用该人工复合地基和桩基共同承担上部结构荷载。
7、其他的一些处理方法
首先是底板架空的方法,可以将底层地面改装为架空楼板,用来减轻填土的自重,并且降低承台的负荷。
其次是上部结构卸荷,对于一些特大的事故,往往会出现处理困难,耗资巨大,浪费时间过多的现象产生,在这个时候,只有通过削减上部建筑物数的方法,减小桩基荷载。或者是通过采用轻质高强的隔墙或其他材料代替原设计的厚重结构来实现减轻上部建筑的自重的目的。
第三是结构验算。如果在施工过程中出现了桩身混凝土强度不足、单桩承载力偏低等事故,在这个时候可以请设计单位通过结构验算的方法来制定解决方案,当验算结果符合规范的要求时,可以不作专门处理。一般不到万不得已的时候,不要采用该种处置方法。
第四是综合处理法。往往在施工过程中,出现的状况错综复杂,并且不仅仅是由于一种情况而产生的,在这个时候,应该考虑到应用综合处理的方法,才能够更好地解决问题。
最后是在有些情况下,可以采用外围补桩,增加周边嵌固,防止或减少桩位侧移等方法来处置基桩事故。
三、结论
在各种工程项目建设中,桩基工程施工关系到整个工程的质量安全,设计人应从源头把好设计关,保证桩基设计合理、准确、详尽。施工单位应该从施工的各个阶段入手,对于施工过程进行全过程的控制,针对施工中容易出现的问题,采取有效的施工工艺予以控制,对施工的关键技术,要做好施工组织设计。当施工过程中出现质量事故时,不要回避、隐瞒,应积极联系各相关单位,协同查明事故原因,研究切实有效的处理方法,处理完成后及时组织验收并总结经验教训,为以后的施工提供帮助。
参考文献
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