桩基施工中的常见问题解析

'管理施工城市道桥与防洪2007年3月第3期桩基施工中的常见问题解析陈立(广州市公路勘察设计院，广东广州510500)摘要:该文分析了施工中常见的两种桩基易出现的问题及原因，并结合广州西二环高速公路某特大桥桩基工程实例，从混凝土质量、夹泥断桩、导管进水等方面进行了分析总结。关键词:桩基;打入桩;灌注桩;离析;断桩;缺陷中图分类号:TU473.1文献标识码:A文章编号:1009-7716(2007)03-0078-032.1打入桩1概述这些桩都是将预制的桩身构件打人土层中，桩基础是最古老的基础形式之一，不仅历史材料一般为钢筋混凝土、钢、木材等，由于预制的悠久，而且经久耐用。随着科学技术的发展，为了桩身构件在打人土层前，都可以进行仔细检测，因满足各种结构物的要求，适应各种不同地质条件此此类桩的损伤主要来自沉桩过程，常出现以下和施工方法，在工程实践中出现了各种不同类型几种主要情况。的桩和桩基础。依不同的方法可将桩分为不同类(1)桩头损坏。特别对于混凝土桩，在高冲击型，按成桩方法，桩可以分为两大类:打人桩和灌荷载重复作用下，桩头容易严重变形和损坏。注桩，也是目前工程中最常见的两类桩。(2)桩身中出现断裂。在高强度重复荷载作用桩基深埋于地下，为隐蔽性工程，又由于地质下，桩身中原生小裂纹将会逐渐扩展而发展成为条件的复杂性，岩土性质的多变性和现场施工的大的断裂。局限性，在施工中桩身会出现各种缺陷。为了定量(3)打歪。操作不当、桩顶不平、桩尖偏心、接描述桩身缺陷，Rausche和Gouble引人了一个完桩不正、土中有障碍物等都会造成将桩打歪，桩身整性因子p。斜歪将会改变桩的受力状态，造成桩身断裂和承p=1s/I,载力的大幅度下降。1,,1:分别为桩的某一截面上、下部的波阻抗。(4)接头质量。对于多节桩，要保障上下节桩当桩的材料性质未改变，仅是横截面面积变化时，的直线性，否则在打桩时将会引起高的弯曲应力。上式为:(5)对邻桩的影响。若布桩较密和打桩顺序不日=A2/A,合理时，易使临桩上升或倾斜。A,,AZ分别为桩身某处上、下截面的面积。用(6)时间效应。桩的打人破坏了土的天然结这个指标可对桩身中缺陷处损坏的严重程度进行构，桩周土受到急剧挤压，致使空隙水压力上升，分类，按p值划分的损坏等级见表10有效应力减少，将使桩周土和桩尖土强度显著下表，桩身缺陷分类降，但随着时间的推移，土的强度还可逐渐恢复，p1.00.8~1.00.6-0.8<0.6甚至还可以超过原来的强度。损坏程度完好轻微损坏损坏破裂2.2灌注桩(1)桩身混凝土质量问题。主要受原材料质量2施工中常出现的桩基问题和混凝土配合比的影响。在施工过程中，由于管理不善造成混凝土原材料级配差，拌制质量差，而计算不准等是造成混凝土离析的主要原因。另外，收稿日期:2006-10-13作者简介:陈立(1982-)，男，湖北黄冈人，助理工程师，主要由于导管轻度漏水，某段地层透水性强，灌人的混从事路桥设计工作。凝土在初凝之前因地下水流动冲刷带走泥浆等也‘段乡的护劝户-41户劝内乡必多三翻皿以比目迎卜奴协匀肠魂‘渡乡峨匕曲豆必乡必乡tf认f进6tw6tf曲fi渡6tG遮巴目[3]周念先，周世忠.21世纪特大跨径桥梁的展望[A].中国公路学参考文献会桥梁和结构工程学会2001〕年桥梁学术讨论会论文集[c].北[1]葛耀君一桥梁结构分段施工中的随机控制[Jl.上海公路，1995(3).京:人民交通出版社，2000.[2〕汪哲荪钢构一连续箱梁桥悬浇法施工挠度控制[Jl.华东公路，[4]徐君兰.大跨度桥梁施工控制【M].北京:人民交通出版社，20001998. 2007年3月第3期城市道桥与防洪管理施工会发生离析事故。(2)桩身断裂、夹泥和缩颈。由于在某一桩段，泥砂混人混凝土中形成一泥砂层或局部泥砂层，常见原因有以下几种:a.表面混凝土流动性差，导管埋深浅，继续灌注的混凝土冲破表层上升，将混有泥浆的表层压人混凝土中，致使桩身中形成软弱泥层;b.导管提升过猛;c.测深不准确，错误判断混凝土面高度，使导管提离混凝土面;d.矿一一霭一-六砚一~犷一一寸夕时PIis、一一_一一一中途停止灌注时间过长。图I实测桩身声波速度曲线图(3)泥浆套的影响。由于桩周土对泥浆的吸附作用、钻头下冲压力、高速旋转引起的离心力、水成分组成，这些材料粒径不同，比重各一，如果不力梯度产生的渗透动水压力等因素，致使泥浆附选择适宜的级配和配合比例，以及搬运不小心，各着在孔壁上形成所谓的泥浆套或称泥皮。泥浆套组合趋向各自运动而分离，混凝土不再是均匀的过厚将会降低桩的摩阻力。混凝土。离析一般有两种，一种是粗颗粒集料有自(4)桩底沉渣。孔底沉渣须按国家标准GBJ斜坡上滚下的趋势，或者在流态混凝土拌和物中202-1983规定执行，不仅要清除掉孔底沉渣，孔下沉;另一种离析是在很稀的混凝土拌和物中稀底的过量积水在灌注混凝土之前也必须清除掉。浆趋向于从集料中分离出来。粗涩的配合比，非常否则将会造成桩尖混凝土的离析。干的混凝土或混凝土含砂量不足，即便是小心搬(5)嵌岩桩的问题。在基岩埋深不大的情况运也很可能产生离析。大流动混凝土很容易产生下，将灌注桩穿过全部覆盖层嵌人基岩中，这种桩离析，大流动混凝土很容易堆积在中央，水泥浆流称为嵌岩灌注桩。到浇筑地点的外围而产生离析。b.泌水—混凝土以上对打人桩与灌注桩在施工中可能出现的浇筑后在凝结前，新鲜混凝土内悬浮的固体粒子在重力作用下下沉，当混凝土保水能力不足时，新各类问题作了分析，桩身中的缺陷大致分为两类:浇筑的混凝土表面出现一层水。泌水降低底部混一种是结构上的缺陷，如裂纹、缩颈、断裂、空洞等;另一种是材料性质的变化引起的缺陷，如混凝凝土的水灰比，破坏混凝土内部均匀性，使混凝土表面出现一层浮浆，造成混凝土疏松多孔等缺陷。土离析、夹泥、混凝土质量低劣、桩底沉渣等。这些问题会造成桩身中出现各类不同程度的缺针对上述两种情况，施工方采取富水灰比，水陷，另外，在成桩之后由于重型设备或边坡或挡土墙泥:396k咖，;水:190k咖，;砂:780kg/m3;碎石:的破坏引起的土体大的侧向运动，也会使桩身损坏。1001;粉煤灰:66kg/m3;减水剂:3.696kg/m，水灰比:0.48;砂率:0.44。而且还经过试配，均能满足3实例分析水下混凝土的各项性能要求。再则采用拌和车运2005年9月，广州西二环高速公路某特大桥输，运距较短，而且每盘均经过目测检查，混凝土原37#-2号桩基在竣工养护近1个月后，进行超质量可以得到保障。声波检测时发现在距桩顶约12.5m处声波陡然(2)夹泥断桩。泥浆指标也是影响桩基质量的变化，此桩基于9月12日10时30分开盘，3时主要原因之一。37#-2号桩基泥浆指标不好。比05分终盘，共计52盘。其中在12时30分由于拌重:1.28;含砂率:5.5%;粘度:18s。一根桩按直径和楼爬斗坑中堆积了集料，必须进行清坑。历时约1.5m、深27m计算，则桩基中有约2.62m3砂砾。1h，此时混凝土浇筑厚度约13.3m，距桩顶约由于在浇筑过程中间歇了约1h，大部分悬浮在泥12.7m。经专家再次声测(声测结果如图1)，诊断浆中的砂砾迅速沉积于混凝土表面，时间较长变此处为桩基薄弱层(即断桩)。形成“锅盖”(如图2)。根据泥浆中的悬浮颗粒的出现薄弱层的原因很多，可能有混凝土质量、运动规律，靠导管与桩孔边的沉淀厚，导管与桩孔夹泥断桩、导管进水、坍孔等。边间的沉淀薄。当下一次混凝土灌注时，混凝土在(1)混凝土质量。这是造成灌注水下混凝土质导管中迅速下灌，在长导管中混凝土具有强大压量事故的最主要原因之一。混凝土质量不好将直力，使混凝土迅速上升，而沉淀来不及整体上升，接造成桩基混凝土薄弱层。而混凝土又具有几个于是首先冲破沉淀中间的薄弱处a,b而继续向上最不利因素。a.离析—由于混凝土拌和物由多种浇筑，于是造成夹泥断桩。 管理施工城市道桥与防洪2007年3月第3期故混凝土质量几乎没问题。最可能的便是由于混凝土运到位后下灌速度太快，导管四周及桩基四混凝土周对沉淀具有粘附作用，使中间沉淀被冲破，混凝泥浆土覆盖在沉淀上，造成夹泥断桩。导管4结语勺，‘二二舀》尸沉淀b桩基对整个结构物的安全稳定性起着决定性作用，由于其自身的特点，施工中常出现各种质量问题。在桩基混凝土浇筑过程中应严格按照馄凝土三竺兰国家相关规范规程施工和管理，把好浇筑前的每箭头所示方向为灌注棍凝土时混凝土流动方向一个环节，作好一切施工准备工作，严格遵循施图2形成夹泥断桩示意图工工序，特别重视混凝土质量及清孔后的泥浆指标。混凝土坍落度必须控制在150220mm之间，(3)导管进水。由于导管接头密封不好，在水清孔后的泥浆指标:比重为1.031.2;含砂率‘的强大压力下进人导管内，造成事故。(4)坍孔。在浇筑过程中突然发现水(泥浆)4%;粘度1720s。施工完毕后须进行必要的有效检测。上升溢出护筒，应怀疑是坍孔。必须进行分析与测量，找出原因，采取补救方法。参考文献从上述分析来看，第二种情况最为可能。因为[1]王靖涛.桩基应力波检测理论及工程应用[[M].北京:地震出版混凝土质量在停顿后突然来一次只有约1m3的社，1999离析混凝土，再加上此处运距短，一般考虑坍落度[2]刘金砺.桩基设计与计算[M]北京:中国建筑工业出版社，1996.损失，坍落度均较小，并且一车约有5m3混凝土，[3]杨位洗.地基及基础【M].北京:中国建筑工业出版社，1998.天津国泰桥设计方案确定海河又一座景观桥梁—国泰桥设计方案基本确定。该桥年内启建，建成后将连通海河以东第二工人文化宫地区和海河以西水上运动世界节点(建设中)。国泰桥位于市中心城区光华桥下游600m，横跨海河东、西路，东接拟建的国泰道，西接小围堤道。该桥规划宽度为机动车双向4车道，单侧人行道宽不少于3m，主跨172mo桥梁将一跨过河，上部结构如一道彩虹，并用钢索直拉桥身，桥墩结合景观进行设置。国泰桥与台儿庄南路、民安路相交规划为分离式立交。国泰桥引桥段未设人行道，行人需通过设在国泰道和小围堤道上的踏步台阶上至人行过街天桥，分别穿过民安路、台儿庄南路后至主桥人行道。'