加強樁基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量控制的研究

李善山

摘要：由于樁基施工的隱蔽性，成樁后也不易檢查驗收，盡管目前此樁基施工工藝正日益完善，但往往由于各種質(zhì)量因素的影響，往往使得成樁質(zhì)量不理想，隨著在各類基坑中開挖圍護樁和承載基樁的廣泛應(yīng)用，樁基工程的施工質(zhì)量越來越受到工程技術(shù)人員的重視。文章認為為了保證施工質(zhì)量，應(yīng)加強樁基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量的控制，采取正確的控制措施，以確保樁基施工質(zhì)量達到建筑主體工程的相關(guān)要求。

關(guān)鍵詞：樁基礎(chǔ)；質(zhì)量；控制

中圖分類號：TU753.3文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2011）22-0158-02

1樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的發(fā)展趨勢

①樁的尺寸有選擇性向兩極方向發(fā)展。隨著老城區(qū)改造、建筑物糾偏加固、老基礎(chǔ)托換加固等情況的發(fā)生,使小樁及錨桿靜壓樁技術(shù)日趨成熟,并被廣泛的應(yīng)用。小樁的實質(zhì)是直徑壓力注漿樁,樁徑為70～250 mm,長徑比大于30。此外,樁段長度還要取決于施工凈空高度和機具情況,為1.0～3.0 m,樁入土深度3～30 m?；诟邔?、超高層建筑物及大型橋主塔基礎(chǔ)等承載的需要,樁徑越來越大，樁長越來越長。

②低公害文明施工比較普遍。靜壓樁在我國軟土地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用,不僅適用于多層和一般高層建筑,還可以應(yīng)用于20～35層的高層建筑,具有無污染、無噪聲、無振動、成樁質(zhì)量高等顯著特點。鉆斗鉆成孔灌注樁,因其干取土作業(yè)加之所使用的穩(wěn)定液可由專用的倉罐貯存，現(xiàn)場較為文明，被廣泛的應(yīng)用。為了消除一次公害（振動、噪聲和油污飛濺）和擠土效應(yīng)，日本從20世紀60年代初期起開發(fā)出以低噪聲、低振動和無擠土效應(yīng)為目標的埋入式樁系列工法，至今共有80余種。

③異型擴孔工藝使用廣泛。為了提高單樁的承載力，國內(nèi)外大量的發(fā)展異型樁。 其中DX樁具有單樁承載力高，可充分利用樁身上下各部位的好土層；成孔成樁工藝適用范圍較廣；還能夠節(jié)約工程的造價。樁端壓力注漿技術(shù)在國內(nèi)得到蓬勃發(fā)展，樁端壓力注漿樁已成為土木建筑深基礎(chǔ)中的一種重要樁型，初步分析國內(nèi)已有數(shù)百幢多層、高層和超高層建筑樁基工程采用此類樁型。

④組合式工藝樁滿足不同工程施工要求。由于承載力的要求，環(huán)境保護的要求及工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件的限制等，采用單一工藝的樁型往往滿足不了工程要求，實踐中經(jīng)常出現(xiàn)組合式工藝樁。其中鉆孔擴底灌注樁有成直孔和擴孔兩個工藝；樁端壓力注漿樁有成孔成樁與成樁后向樁端地層注漿兩個工藝；預鉆孔打入式預制樁有鉆孔、注漿、插樁及輕打（或壓入）等工藝。用步履式全液壓靜力壓樁機施工開口預應(yīng)力管樁（PC樁）和預應(yīng)力高強度管樁（PHC樁）是樁機和樁型的優(yōu)化組合，也是具有中國特色的施工工法。

⑤高強度砼樁提高樁的耐久性。預應(yīng)力鋼筋混凝土樁（簡稱P.C樁，混凝土強度等級為C40～C80）和預應(yīng)力高強度混凝土樁（簡稱P.H.C樁，混凝土強度等級不低于C80）使用越來越多。進一步開發(fā)磨細礦物摻合料在管樁中的應(yīng)用技術(shù)；進一步開發(fā)鋼纖維混凝土在管樁中的應(yīng)用技術(shù)；開發(fā)鋼管混凝土管樁、長管樁以適應(yīng)重大工程需要；開發(fā)余漿的綜合利用技術(shù)；推廣碎石砂在管樁生產(chǎn)中的應(yīng)用；重視管樁樁身混凝土的耐久性；在PHC樁生產(chǎn)中推廣應(yīng)用“管樁水泥”。

2樁基施工質(zhì)量問題的分析

①樁基礎(chǔ)事故發(fā)生的管理方面影響質(zhì)量原因分析。工程勘察報告提供的地質(zhì)剖面圖、鉆孔柱狀圖、土的物理力學性質(zhì)指標以及樁基建議設(shè)計參數(shù)不準確，尤其是土層劃分錯誤、持力層選取錯誤、側(cè)阻端阻取值不當，均會給設(shè)計帶來誤導，產(chǎn)生嚴重后果。存在樁基礎(chǔ)選型不當、設(shè)計參數(shù)選取不當?shù)葐栴}。不熟悉工程勘察資料、不了解施工工藝，主觀臆斷選擇樁型，會導致樁基礎(chǔ)施工困難，并產(chǎn)生不可避免的質(zhì)量問題；參數(shù)指標選取錯誤，結(jié)果造成成樁質(zhì)量達不到設(shè)計要求或造成很大的浪費。樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量事故原因很多，人員素質(zhì)、材料質(zhì)量、施工方法、施工工序、施工質(zhì)量控制手段、施工質(zhì)量檢驗方法等各方面出現(xiàn)疏忽，都有可能導致施工質(zhì)量事故。基樁檢測理論不完善、檢測人員素質(zhì)差、檢測方法選用不合適、檢測工作不規(guī)范等，均有可能對基樁完整性普查、基樁承載力確定，給出錯誤結(jié)論與評價。

②導致樁基礎(chǔ)質(zhì)量差的環(huán)境因素分析。在軟土地區(qū)深基坑開挖時，基坑支護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題時，會使基坑附近的工程樁產(chǎn)生較大的水平位移，灌注樁樁身中上部會裂縫或斷裂，薄壁預應(yīng)力管樁樁身上部裂縫或斷裂，厚壁預應(yīng)力管樁與預制方樁在第一接樁處發(fā)生樁身傾斜，基坑降水產(chǎn)生的負摩阻力對樁身強度較差的樁產(chǎn)生局部拉裂縫。間距較近的鄰近建筑施工密集的擠土型樁時，如不采取防護措施，土體水平擠壓可能造成樁身一處甚至多處斷裂。地面大面積堆載，樁身傾斜，樁中上部裂縫或斷裂。

③基本樁型施工中的技術(shù)方面影響質(zhì)量的主要原因分析。在樁的施工過程中，樁周和樁端土受到擠密作用，在飽和軟粘土中施工時，土結(jié)構(gòu)受到破壞，并出現(xiàn)較高的超孔隙水壓力，在樁距較小，樁數(shù)較多時，會出現(xiàn)土體大量隆起和側(cè)移，使已施工的樁上抬，樁端脫離持力層，大大降低單樁承載力。打入式預制樁從樁底反射的拉應(yīng)力波將使樁身產(chǎn)生拉應(yīng)力，這種拉應(yīng)力有時會大大超過樁身砼的抗裂強度，使樁身拉裂或拉斷。同時，錘擊時沖擊疲勞也使樁身就受到壓應(yīng)力與拉應(yīng)力的交替作用，這將使混凝土內(nèi)砂漿與粗骨料粘結(jié)面上原已存在的微裂縫逐漸擴展，強度隨之降低，地下水的侵入還會使鋼筋產(chǎn)生銹蝕作用。灌注樁的施工主要有成孔、制作與安裝灌漿管、清孔、混凝土澆筑等工序。不同的地區(qū)有不同的地質(zhì)，地質(zhì)情況往往千變?nèi)f化，工程施工中，往往由于地質(zhì)勘探不夠，造成工程延誤，工程浪費，甚至出現(xiàn)嚴重的工程事故。灌注樁尤其是沉管灌注樁，在成樁過程中會產(chǎn)生較高的超孔隙水壓力，對周圍土體的振動和擠壓力影響大，常常會發(fā)生斷樁、縮頸、夾泥、空心，混凝土離析以及吊腳等質(zhì)量問題，它與地質(zhì)條件、施工工藝、施工程序等密切相關(guān)。

3樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量問題的控制

3.1防止樁身斷裂的質(zhì)量控制

樁身在施工中出現(xiàn)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(chǎn)生斷裂。當施工中出現(xiàn)斷樁時，應(yīng)及時會同設(shè)計人員研究處理方法，據(jù)工程地質(zhì)條件、上部荷載及樁所處的結(jié)構(gòu)部位，可以采取補樁的方法。條基補一根樁時，可在軸線內(nèi)、外補，補兩根樁時，可在斷樁的兩側(cè)補。柱基群樁時，補樁可在承臺外對稱補或承臺內(nèi)補樁。

3.2關(guān)于沉樁達不到設(shè)計要求的質(zhì)量控制

有時沉樁達不到設(shè)計的最終控制要求。一方面，勘探點不夠或勘探資料粗略，對工程地質(zhì)情況不明，尤其是持力層的起伏標高不明，致使設(shè)計考慮持力層或選擇樁尖標高有誤，也有時因為設(shè)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(zhì)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(shè)計要求的施工控制標準。以新近代砂層為持力層時，由于新近代砂層結(jié)構(gòu)不穩(wěn)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(xiàn)象。樁錘選擇太小或太大，使樁沉不到或沉過設(shè)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(xù)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。

遇有硬夾層時，可采用植樁法、射水法或氣吹法施工。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(yīng)以重錘低擊的原則，這樣容易貫人，可減少樁的損壞率。選擇合理的打樁順序，選用“之”字形打樁順序，或從中間分開往兩側(cè)對稱施打的順序。樁基礎(chǔ)工程正式施打前，應(yīng)做工藝試樁，以校核勘探與設(shè)計的合理性，重大工程還應(yīng)做荷載試驗樁，確定能否滿足設(shè)計要求。

3.3防止接樁處松脫開裂的質(zhì)量控制

接樁處經(jīng)過錘擊后，出現(xiàn)松脫開裂等現(xiàn)象。連接處的表面沒有清理干凈，留有雜質(zhì)、雨水和油污等。采用焊接或法蘭連接時，連接鐵件不平及法蘭平面不平，有較大間隙，造成焊接不牢或螺栓擰不緊；焊接質(zhì)量不好，焊縫不連續(xù)、不飽滿，焊肉中夾有焊渣等雜物；接樁方法有誤，受時間效應(yīng)與冷卻時間等因素影響。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(guī)程熬制，以及溫度控制不當?shù)?，造成硫磺膠泥達不到設(shè)計強度，在錘擊作用下產(chǎn)生開裂。兩節(jié)樁不在同一直線上，在接樁處產(chǎn)生曲折，錘擊時接樁處局部產(chǎn)生集中應(yīng)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。接樁前，對連接部位上的雜質(zhì)、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(yīng)用薄鐵片墊實，必要時要焊牢，焊接應(yīng)雙機對稱焊，一氣呵成，經(jīng)焊接檢查，稍停片刻冷卻后再行施打，以免焊接處變形過多。檢查連接部件是否牢固平整和符合設(shè)計要求，如有問題，必須進行修正后才能使用。接樁時，兩節(jié)樁應(yīng)在同一軸線上，法蘭或焊接預埋件應(yīng)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(xiàn)象，如有應(yīng)立即采取補救措施。

3.4防止樁頂碎裂的質(zhì)量控制

在沉樁過程中，樁頂出現(xiàn)混凝土掉角、碎裂、坍塌，甚至樁頂鋼筋全部外露打壞。鋼筋與混凝土在承受沖擊荷載時，不能很好地協(xié)同工作，樁頂容易發(fā)生嚴重碎裂。樁身外形質(zhì)量不符合規(guī)范要求，施工機具選擇或使用不當。打樁須根據(jù)斷面、單樁承載力和工程地質(zhì)條件來考慮。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(yīng)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。設(shè)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(shè)計要求。發(fā)現(xiàn)樁頂有打碎現(xiàn)象，應(yīng)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。如因樁頂強度不夠或樁錘選擇不當，應(yīng)換用養(yǎng)護時間較長的“老樁”或更換合適的樁錘。

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