普通钢筋混凝土预制桩 [复制链接]

普通钢筋混凝土预制桩

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9  桩基础工程 :]uz0s`>  
桩基础工程是人工地基的一种，属于地下隐蔽工程。应用范围较为广泛，如建筑、水工、交通、道路、桥梁等工程中。近年来除国外引进新的施工机械和工法外，国内桩工机械与新的工法也有了长足的发展。但由于目前尚无正确、可靠、快速的测试方法来及时了解桩基础施工过程中的质量问题，因此在制定施工方案时，必须把可能出现的质量问题考虑周全，提出切实有效的措施。桩基础施工中所发生的质量问题，常常是多种原因造成的，下面介绍其常见的质量通病，供参考。 z2IKd'Wy  
9．1  普通钢筋混凝土预制桩 5\.w\  
我国目前使用量大的预制桩是普通钢筋混凝土预制方桩，其桩的断面(cm)为ZH25×25～ZH50×50等，长度为4～50m等。本节主要叙述采用冲击式的锤击打入法施工的钢筋混凝土预制桩所发生的质量通病。 ?cKe~Q?3  
    9．1．1  桩身断裂 DW>|'w%  
    1．现象 |"i"8~/@<  
桩在沉入过程中，桩身突然倾斜错位(图9—1)，当桩尖处土质条件没有特殊变化，而贯人度逐渐增加或突然增大，同时当桩锤跳起后，桩身随之出现回弹现象，施打被迫停止。 0@/C5 v  
    2．原因分析 nNpXkI:  
(1)    桩身在施工中出现较大弯曲，在反复的集中荷载作用下，当桩身不能承受抗弯强度时，即产生断裂。桩身产生弯曲的原因有： PsO>&Te2  
fX{Xw0  
f?W"^6Df  
    1)一节桩的细长比过大，沉入时，又遇到较硬的 .M([
n-  
土层。 BXa.XZ<n(  
    2)桩制作时，桩身弯曲超过规定，桩尖偏离桩的 9^1li2zk{  
纵轴线较大，沉入时桩身发生倾斜或弯曲。 |H&&80I  
    3)桩人土后，遇到大块坚硬障碍物，把桩尖挤向 ,u^%[ejH  
一侧。 ufvjW]  
    4)稳桩时不垂直，打入地下一定深度后，再用走 .kp3<.  
桩架的方法校正，使桩身产生弯曲。 Kdr}7#c  
    5)采用“植桩法”时，钻孔垂直偏差过大。桩虽 sj8lvIY5  
然是垂直立稳放入子L中，但在沉桩过程中，桩又慢 > K s.  
慢顺钻孔倾斜沉下而产生弯曲。 b:(t22m#?  
    6)两节桩或多节桩施工时，相接的两节桩不在同 ^7iP!-w/  
一轴线上，产生了曲折，或接桩方法不当(一般多为  bBgyL
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焊接，个别地区使用硫磺胶泥法接桩)。 oz&RNB.K  
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(2)    桩在反复长时间打击中，桩身受到拉、压应力，当拉应力值大于混凝土抗拉强度时， fir#5,*q|  
桩身某处即产生横向裂缝，表面混凝土剥落，如拉应力过大，混凝土发生破碎，桩即断裂。 St;@ZV  
(3)    制作桩的水泥强度等级不符合要求，砂、石中含泥量大或石子中有大量碎屑，使桩 SdNxSD$Q  
身局部强度不够，施工时在该处断裂。桩在堆放、起吊、运输过程中，也能产生裂纹或断裂。 RW|Xh8.O  
    (4)桩身混凝土强度等级未达到设计强度即进行运输与施打。 ,)PpE&  
    (5)在桩沉入过程中，某部位桩尖土软硬不均匀，造成突然倾斜。 {ug*  
    3．预防措施 -7(,*1Tk  
(1)    施工前，应将地下障碍物，如旧墙基、条石、大块混凝土清理干净，尤其是桩位下 @j'GcN vs  
的障碍物，必要时可对每个桩位用钎探了解。对桩身质量要进行检查，发生桩身弯曲超过规定，或桩尖不在桩纵轴线上时，不宜使用。一节桩的细长比不宜过大，一般不超过30。 6!Uk c'r  
(2)    在初沉桩过程中，如发现桩不垂直应及时纠正，如有可能，应把桩拔出，清理完障 1{.5X8y1x  
碍物并回填素土后重新沉桩。桩打入一定深度发生严重倾斜时，不宜采用移动桩架来校正e接桩时要保证上下两节桩在同一轴线上，接头处必须严格按照设计及操作要求执行。 Y{g[LG`U  
(3)    采用“植桩法”施工时，钻孔的垂直偏差要严格控制在1％以内。植桩时，桩应顺 Q9{f'B  
孔植入，出现偏斜也不宜用移动桩架来校正，以免造成桩身弯曲。 .tA=5QY,  
(4)    桩在堆放、起吊、运输过程中，应严格按照有关规定或操作规程执行，发现桩开裂 rj/1AK  
超过有关规定时，不得使用。普通预制桩经蒸压达到要求强度后，宜在自然条件下再养护一个半月，以提高桩的后期强度。施打前桩的强度必须达到设计强度100％(指多为穿过硬夹层的端承桩)的老桩方可施打。而对纯摩擦桩，强度达到70％便可施打。 L!0}&i;u~5  
(5)    遇有地质比较复杂的工程(如有老的洞穴、古河道等)，应适当加密地质探孔，详细描述，以便采取相应措施。 &}!AjA)  
    4．治理方法 LX{mr{  
    当施工中出现断裂桩时，应及时会同设计人员研究处理办法。根据工程地质条件、上 uxbLoE  
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部荷载及桩所处的结构部位，可以采取补桩的方法。条基补1根桩时，可在轴线内、 wo9`-o6  
外补(图9-2a、b)；补2根桩时，可在断桩的两侧补(图9-2c)。柱基群桩时，补桩可在承台 ;^cMP1SH  
外对称补(图9-2d)或承台内补桩(图9-2e)。 tY%T  
-%TwtO<$']  
    9．1．2  桩项碎裂 
SXx4^X  
    1．现象 rm4t  
    在沉桩过程中，桩顶出现混凝土掉角、碎裂、坍塌，甚至桩顶钢筋全部外露打坏(图9-3)。 `.3{  
    2．原因分析 ;E0x#JUrw  
    (1)桩顶强度不够，有三方面原因： {hVc,\A  
    1)设计时，没有考虑到工程地质条件、施工机具等因素，混凝土设计强度等级偏低，或者桩顶抗冲击的钢筋网片不足，主筋距桩顶面距离太小等； \d-9Ndp nf  
    2)预制桩制作时，混凝土配合比不符合设计要求，施工控制不严，振捣不密实等； *Rgl(Ba  
    3)养护时间短或养护措施不当，未能达到设计强度或虽然试块达到了设计强度，但桩碳化期短，混凝土中水分未充分排出，其后期强度没有充分发挥。因此钢筋与混凝土在承受冲击荷载时，不能很好地协同工作，桩顶容易发生严重碎裂。碎裂后的桩顶混凝土，一般外表面呈灰白色，里面呈青灰色，钢筋上不粘混凝土。 k,LaFe`W  
    (2)桩身外形质量不符合规范要求，如桩顶面不平，桩顶平面与桩轴线不垂直，桩顶保护层厚等。 ? kCo/sW  
(3)施工机具选择或使用不当。打桩时原则上要求锤重大于桩重，但须根据桩断面、单桩承载力和工程地质条件来考虑。桩锤小，桩顶受打击次数过多，桩顶混凝土容易产生疲劳破坏而打碎。桩锤大，桩顶混凝土承受不了过大的打击力也会发生破碎； TecWv@.  
(4)桩顶与桩帽的接触面不平，替打木表面倾斜，桩沉入士中时桩身不垂直，使桩顶面倾斜，造成桩顶局部受集中应力而破损。 ?KG4Z
  
    (5)沉桩时，桩顶未加缓冲垫或缓冲垫损坏后未及时更换，使桩顶直接承受冲击荷载。 ]-jaIvM  
    (6)设计要求进入持力层深度过多，施工机械或桩身强度不能满足设计要求。 5?*Iaw  
    3．预防措施 B/dJj#  
(1)    桩制作时，要振捣密实，主筋不得超过第一层钢筋网片。桩除经过蒸养达到设计强 '#lc?Y(pJ2  
度后，还应有1～3个月的自然养护，使混凝土能较充分地完成碳化过程和排出水分，以增加桩顶抗冲击能力。夏季养护不能裸露，应加盖草帘或黑色塑料布，并保持湿度，以使混凝土碳化更充分，强度增长较快。 pER[^LH_)  
    (2)应根据工程地质条件、桩断面尺寸及形状，合理地选择桩锤(见表9—1)。 }c=YiH,o  
    (3)沉桩前应对桩质量进行检查，尤其是桩顶有无凹凸情况，桩顶平面是否垂直于桩轴线，桩尖是否偏斜c对不符合规范要求的桩不宜采用，或经过修补后才能使用。桩的外观应有专职人员检查，并作好记录。 EpK7VW  
    (4)检查桩帽与桩的接触面处及替打木是否平整，如不平整应进行处理后方能施工。 ]0=THq\H  
(5)沉桩时稳桩要垂直，桩顶应加草帘、纸袋、胶皮等缓冲垫。如桩垫失效应及时更换。 ?f:ND1jU  
选择锤重参考表                        表9-1 CEJqo8ds  
项      目    柴  油  锤  重  (t) >=/DCQ$  
    20    25    35    45    60    72 F`CDv5  
锤的动力性能    冲击部分重(t)    2.0    2.5    3.5    4.5    6.0    7.2  `l  
    总重(t)    4.5    6.5    7.2    9.6    15.0    18.0 dQ Lo,S8(  
    冲击力(kN)    2000    2000～2500    2500～4000    4000～5000    5000～7000    7000～10000 _mTNK^gB  
    常用冲程(m)    1.8～2.3 `2`h4[^ [X  
桩的截面尺寸    预制方桩、预应力管桩的边长或直径(cm)                              # blh9.V&F  
    钢管桩直径(cm)    ∮40    ∮60    ∮90    ∮90～100 d(^3S>V|q  
持力层    粘性土 qRXHaQi@9  
粉土    一般进入深度(m)    1～2    1.5～2.5    2～3    2.5～3.5    3～4    3～5 F]cc?r312  
        静力触探比贯入阻力Ps平均值(MPa)    3    4    5    ＞5    ＞5    ＞5 MbeK{8~E%l  
    砂土    一般进入深度(m)    0.5～1    0.5～1.5    1～2    1.5～2.5    2～3    2.5～3.5 Z/LYTo$Bz  
        标准贯入击数N(未修正)    15～25    20～30    30～40    40～45    45～50    50 #>2cfZ`6'J  
锤的常用控制贯入度(cm/10击)         2～3         3～5    4～8     rges`&0  
设计单桩极限承载力(kN)    400～1200    800～1600    2500～4000    3000～5000    5000～7000    7000～10000
0s6eF+bs  
/4$ c-k  
注：本表适用于20～60m长钢筋混凝土预制桩及40—60m长钢管桩，且桩尖进入硬土层有一定深度。本表仅供选锤用。 |Elz{i-  
    (6)根据工程地质条件、现有施工机械能力及桩身混凝土耐冲击的能力，合理确定单桩承载力及施工控制标准。 74
a k|(!  
    4．治理方法 83F]d+n  
(1)    发现桩顶有打碎现象，应及时停止沉桩，更换并加厚桩垫。如有较严重的桩顶破 ,{d=<j_  
裂，可把桩顶剔平补强，再重新沉桩。 \6!s";=hQ  
    (2)如因桩顶强度不够或桩锤选择不当，应换用养护时间较长的“老桩”或更换合适的桩锤。 mh35S!I3I^  
9．1．3  沉校达不到设计要求 /w2N
O9Q  
    1．现象 Sg1,9[pb  
桩设计时是以贯入度和最终标高作为施工的最终控制。一般情况下，以一种控制标准为主，以另一种控制标难为参考。有时沉桩达不到设计的最终控制要求。个别工程设计人员要求双控，更增加了困难。 ;}'Z2gZB  
    2．原因分析 U04)XfO;]  
(1)    勘探点不够或勘探资料粗略，对工程地质情况不明，尤其是持力层的起伏标高不明，致使设计考虑持力层或选择桩尖标高有误，也有时因为设计要求过严，超过施工机械能力或桩身混凝土强度。 cFHSMRB|P  
(2)    勘探工作是以点带面，对局部硬夹层或软夹层的透镜体不可能全部了解清楚，尤其在复杂的工程地质条件下，还有地下障碍物，如大块石头、混凝土块等。打桩施工遇到这种情况，就很难达到设计要求的施工控制标准。 :3D[~-/S  
(3)    以新近代砂层为持力层时，由于新近代砂层结构不稳定，同一层土的强度差异很大，桩打入该层时，进入持力层较深才能求出贯入度。但群桩施工时，砂层越挤越密，最后就有沉不下去的现象。 
[6)vD@  
99~ZZG  
    (4)桩锤选择太小或太大，使桩沉不到或沉 B-V
  
过设计要求的控制标高。 jF-0fK;)*  
    (5)桩顶打碎或桩身打断，致使桩不能继续。 c3*9{Il^  
打入。特别是柱基群桩，布桩过密互相挤实，选 J
]|S0JC`  
择施打顺序又不合理。 3iw.yR  
    3．预防措施 S*%:ID|/C2  
    (1)详细探明工程地质情况，必要时应作补 T#a6X;9P  
勘；正确选择持力层或标高，根据工程地质条件、 !L)yI#i4C  
桩断面及自重，合理选择施工机械、施工方法及 `+(4t4@ew  
行车路线。 zLg_0r*h1  
    (2)防止桩顶打碎或桩身断裂。 pIY3ft\  
    4．治理方法 ,irc=
0M(  
    (1)遇有硬夹层时，可采用植桩法、射水法或气吹法施工。    植桩法施工(图9-4)即先钻孔，把硬夹层钻透，然后把桩插进于L内，再打至设计标高。钻孔的直径要求，以方桩为内切圆，空心圆管桩为圆管的内径为宜。无论采用植桩法、射水法或气吹法施工，桩尖至少进入未扰动土6倍桩径。 lM.k*`$  
    (2)桩如打不下去，可更换能量大一些的桩锤打击，并加厚缓冲垫层。 Kir|in)r0  
(4)    选择合理的打桩顺序，特别是柱基群桩，如若先打中间桩，后打四周桩，则桩会被抬起；相反，若先打四周桩，后打中间桩，则很难打入。为此应选用“之”字形打桩顺序，或从中间分开往两侧对称施打的顺序(见图9-5) `[~LMV&2U  
sI@kS^  
+'aG{/J  
    (4)选择桩锤应以重锤低击的原则， mV}eMw  
这样容易贯人，可减少桩的损坏率。 t![972.&  
    (5)桩基础工程正式施打前，应做工 ]0g1P-&,U  
艺试桩，以校核勘探与设计的合理性，重 N@8tf@BT  
大工程还应做荷载试验桩，确定能否满足 w[J.?v&^  
设计要求。 :AyZe7:(D  
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ZK8DziO  
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9．1．4  桩顶位移 4g?qKoc i  
    1．现象 8xHjdQr  
  在沉桩过程中，相邻的桩产生横向位移或桩身上下升降。 }R`}Ey|{  
    2．原因分析 '8b=4mrbH  
    (1)同9．1．1“桩身断裂”的原因分析(1)中3)、5)、6)。 QY$4D;M`g6  
(2)桩数较多，土层饱和密实，桩间距较小，在沉桩时土被挤到极限密实度而向上隆起， =<U'Jtu6'  
相邻的桩一起被涌起。 sNJ?Z"5k1h  
    (3)在软土地基施工较密集的群桩时，由于沉桩引起的空隙压力把相邻的桩推向一侧或涌起。 \oO&c  
(4)桩位放得不淮，偏差过大；施工中桩位标志丢失或挤压偏离，施工人员随意定位；桩位标志与墙、柱轴线标志混淆搞错等，造成桩位错位较大。 Z$S0X$q}  
    (5)选择的行车路线不合理。 B|SX?X  
(6)特别是摩擦桩，桩尖落在软弱土层中，布桩过密，或遇到不密实的回填土(枯井、洞穴等)，在锤击震动的影响下使桩顶有所下沉。 Yy_mX}\x  
    3．防治措施
U!T#'H5'-  
    (1)同9．1．1“桩身断裂”的预防措施。 m^4Ojik  
    (2)采用点井降水、砂井或盲沟等降水或排水措施。 3Z74&a$  
(3)沉桩期间不得同时开挖基坑，需待沉桩完毕后相隔适当时间方可开挖，相隔时间应视具体地质条件、基坑开挖深度、面积、桩的密集程度及孔隙压力消散情况来确定，一般宜二周左右。 ]o
`FF="at  
    (4)采用“植桩法”可减少土的挤密及孔隙水压力的上升。 ar
@ysBy  
(5)认真按设计图纸放好桩位，做好明显标志，并做好复查工作。施工时要按图核对桩位，发现丢失桩位或桩位标志，以及轴线桩标志不清时，应由有关人员查清补上。轴线桩标志应按规范要求设置，并选择合理的行车路线。 uN6xOq/  
9．1．5  桩身倾斜 uR82},r$m  
    1．现象：    桩身垂直偏差过大。 BA_l*h%=Cc  
    2．原因分析 uU1q?|4  
(1)    打桩机架挺杆导向固定垂直于底盘，不能作前后左右微调，或虽能微调，但使用不便。在沉桩过程中，如果场地不平，有较大坡度，挺杆导向也随着倾斜，则桩在沉入过程中随着挺杆导向也会产生倾斜。 BF U#FE)s  
    (2)稳桩时桩不垂直，桩帽、桩锤及桩不在同一直线上。 >2tosxH M  
    (3)同9．1．1“桩身断裂”的原因分析(1)中2)、3)、4)、5)、6)及9．1．2“桩顶碎裂”的原因分析(4)。 Rr>""  
    3．预防措施 _? u} Jy_  
    (1)场地要平整。如场地不平，施工时，应在打桩机行走轮下加垫板等物，使打桩机底盘保持水平。 N}q*(r!q<  
    (2)同9．1．1“桩身断裂”的预防措施(1)、(2)、(3)。 tfjbG;R  
    4．治理方法 /P*ph0S-  
    (1)同9．1．1“桩身断裂”的预防措施(2)。 ,J'@e+jV  
    (2)同9．1．2“桩顶碎裂”的预防措施(4)、(5)。 ||.Ve,<:  
9．1．6  接桩处松脱开裂 ;o.,vQF*  
    1．现象 AmcBu"  
    接桩处经过锤击后，出现松脱开裂等现象。 L
'a>D  
    2．原因分析 {>l`P
{{y  
    (1)连接处的表面没有清理干净，留有杂质、雨水和油污等。 j{P3o<l&`  
(2)采用焊接或法兰连接时，连接铁件不平及法兰平面不平，有较大间隙，造成焊接不牢或螺栓拧不紧。 0vM,2:kf*  
(3)焊接质量不好，焊缝不连续、不饱满，焊肉中央有焊渣等杂物。接桩方法有误，时间效应与冷却时间等因素影响。 X($@E!|  
(4)采用硫磺胶泥接桩时，硫磺胶泥配合比不合适，没有严格按操作规程熬制，以及温度控制不当等，造成硫磺胶泥达不到设计强度，在锤击作用下产生开裂。 ,@t#)HV  
(5)两节桩不在同一直线上，在接桩处产生曲折，锤击时接桩处局部产生集中应力而破坏连接。上卜桩对接时，未作严格的双向校正，两桩顶间存在缝隙。 (ce"ED`1  
    3．预防措施 =[o/D0-Kn  
(1)    接桩前，对连接部位上的杂质、油污等必须清理干净，保证连接部件清洁。检查校正垂直度后，两桩间的缝隙应用薄铁片垫实，必要时要焊牢，焊接应双机对称焊，一气呵成，经焊接检查，稍停片刻冷却后再行施打，以免焊接处变形过多。 c1StA  
    (2)检查连接部件是否牢固平整和符合设计要求，如有问题，必须进行修正后才能使用。 G[!<mh4h|  
    (3)接桩时，两节桩应在同一轴线上，法兰或焊接预埋件应平整服贴，焊接或螺栓拧紧后，锤击几下再检查一遍，看有无开焊、螺栓松脱、硫磺胶泥开裂等现象，如有应立即采取补救措施，如补焊、重新拧紧螺栓并把丝扣凿毛或用电焊焊死。 T4}q%%7l  
(4)采用硫磺胶泥接桩法时，应严格按照操作规程操作，特别是配合比应经过试验，熬制时及施工时的温度应控制好，保证硫磺胶泥达到设计强度。 k)JwCt.%  
9．1．7接长桩脱桩 UbSD?Ew@35  
    1．现象 Y'o.`':\~  
长桩打入须进行多节接长，施工完毕通过检查完整性时，发现有的桩出现脱节现象(拉开或错位)。 zxvowM  
    2．原因分析 (rSBzM]H  
    (1)接头处连接角钢长度未达到设计要求。 ni3A+Y0  
    (2)焊接不连续，焊腿尺寸不足，上下节桩间隙垫铁不充实，致使桩接头处吻合不好。 =Lr# *ep[  
(3)遇密实砂层，穿透或进入持力层要求过高，造成锤击数增加，桩身受到拉、压应力的交替循环作用，使角钢焊缝打裂开焊，接头脱桩。 |R(rb-v  
(4)打入桩的挤土效应，若在水位高的沿海地区，打桩时会产生超空隙水压力，产生土体触变与蠕动变形，造成土体效应，致使地面隆起或侧移，使得先打完的桩有抬起现象，接头焊缝开裂。 ]j<& :_  
    3．防治措施 9R4q^tGR\  
    (1)选用复打加固方式(用贯入度控制)检查和消除接头处的间隙，再用小应变检查桩体完整性，若仍出现错位，就用加桩方法处理。
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(2)上下节桩双向校正后，其间隙用薄铁板填实焊牢，所有焊缝要连续饱满，按焊接质量要求操作。  Fr9_!f  
(3)对因接头质量引起的脱桩，若未出现错位情况，属有修复可能的缺陷桩。当成桩完成，土体扰动现象消除后，采用复打方式，可弥补缺陷，恢复功能。 =eG:Scoug?  
(4)对遇到复杂地质情况的工程，为避免出现桩基质量问题，可改变接头方式，如用钢套方法，接头部位设置抗剪键，插入后焊死，可有效地防止脱开。