专业技术总结
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浅谈桩基础施工技术与难点
摘要：本文基于工作实践，分析了桩基础的施工技术难点，针对出现的一些问题，着重介绍了预应力管桩的材料进场、运输堆放和起吊、压桩机械选择以及沉桩施工工艺等几个方面的预应力管桩基础施工技术的探讨。希望有关人员加以借鉴和参考，对工程中预应力管桩基础施工技术进行更多的研究，从而探讨出更加行之有效的方案来解决预应力管桩基础的施工难点和改进预应力管桩基础的施工技术，推动整个桩基的正常施工进程，为整个建筑施工行业做好铺垫。
关键词：施工难点；施工技术；预应力管桩；
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。但在业主要求工期的前提下,施工单位为赶进度却往往忽视了桩基施工质量问题
桩基础是工业与民用建筑工程一种常用的基础形式。当采用天然地基浅基础不能满足建筑物对地基变形和强度要求时,可以利用下部坚硬土层或岩层作为基础的持力层而设计成深基础,其中较为常用的为桩基础。桩基础作为一种深基础,具有承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀、沉降稳定快、良好的抗震性能等特性,因此在各类建筑工程中得到广泛应用,尤其适用于建造在软弱地基上的各类建(构)筑物。
桩按材料可分为钢筋混凝土桩、钢桩、木桩等,按受力分类为摩擦桩和端承桩,按桩的入土方法可分为打入桩、压入桩和灌注桩等。建筑工程桩基础不论采用何种类型的桩,实际施工过程中保证桩基质量,使桩基符合设计要求,是基础工程施工中经常遇到的问题。
1.桩基施工共性问题
随着桩基础应用的日益广泛,其施工过程中出现的质量问题也多种多样,比如:颈缩、断桩、移位、斜桩、检测等问题。我们就桩基础施工中最容易忽略的几点加以分析。
1.1测量施线
建筑工程桩基础施工测量的主要任务:一是把图上的建筑物基础桩位按设计和施工的要求,准确地测设到拟建区地面上,为桩基础工程施工提供标志,作为按图施工、指导施工的依据;二是进行桩基础施工监测;三是在桩基础施工完成后,为检验施工质量和为地面建筑工程施工提供桩基础资料,需要进行桩基础竣工测量。
理论上,《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002)第5.1.3条规定,打(压)入桩(预制混凝土方桩、先张法预应力管桩、钢桩)的桩位偏差,必须符合规定,如盖有基础梁的桩,沿基础梁中心线的允许偏差为150 mm,垂直基础梁中心线的允许偏差100 mm。此条为工程建设标准强制性条文,必须严格控制。规范5.4.5条又将桩位偏差列入钢筋混凝土预制桩质量检验标准的主控项目,即桩位偏差对桩基质量验收具有否决权,如有超出允许偏差范围,即为施工质量不符合要求。测量施线是桩基施工时最易发生的情况,一般情况下如果出现测量施线有误,都会采取加大桩承台或加桩的处理方式。但这样一来,不仅会增加成本,而且还延误了工期。
1.2地下水问题
当基础深度在天然地下水位以下时,在基础施工中常常会遇到地下水的处理问题。在桩基础工程中,地下水对人工挖孔桩的施工影响最大。地下水的处理有多种可行的方法,从降水方式来说总分为止水法和排水法两大类。止水法相对来说成本较高,施工难度较大;井点降水施工简便、操作技术易于掌握,是一种行之有效的现代化施工方法,已广泛应用。
当地下水位不大时可进行单桩桩内抽水,当地下水位较大时可采用多桩同时抽水法来降低地下水。如果桩设计深度不大时可考虑在场地四周设置井点排水。人工挖孔桩在开挖时,如果遇到细砂、粉砂层地质时,再加上地下水的作用极易形成流砂,严重时发生井漏,造成质量和安全事故。
除此之外,地下水的影响在有冻土地基时也是施工的难点。我们应根据不同的地质采取不同的施工方法。比如,在冬季我们经常采用冻结法施工技术,冻结法施工即是利用人工制冷的方法把土壤中的水冻结成冰形成冻土帷幕,用人工帷幕结构体来抵抗水土压力,以保证人工开挖工作顺利进行。作为一种成熟的施工方法,冻结法施工技术在国际上被广泛应用于城市建设已有l00多年的历史。我国采用冻结法施工技术至今也已有40多年的历史,但主要用于煤矿井筒开挖施工。经过多年来国内外施工的实践经验证明,冻结法施工有以下特点:可有效隔绝地下水,其抗渗透性能是其他任何方法不能相比的。冻结法施工对周围环境无污染,无异物进入土壤,噪音小,冻结结束后,冻土墙融化,不影响建筑物周围地下结构。冻结施工用于桩基施工或其它工艺平行作业,能有效缩短施工工期。
1.3桩基检测
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)第10.1.规定施工完成后的工程桩应进行竖向承载力检验;《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)第3.1.1条规定工程桩应进行单桩承载力和桩身完整性抽样检测;《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002)第5.1.5条规定工程桩应进行承载力检验;桩的测试方法分为静载荷试验和动力测桩两大类,还有抽芯法和静力、动力触探以及埋设传感器法等辅助类方法。目前桩的静载荷试验主要采用锚桩法、堆载平台法、地锚法、锚桩和堆载联合法以及孔底预埋顶压法等。
在桩基检测中,各个检测手段需要配合使用,利用各自的特点和优势,按照实际情况,灵活运用各种方法,才能对桩基进行全面准确的评价。但实际工程中施工单位为赶工期往往是桩基施工完后不及时通知检测单位,而擅自施工上部结构,待桩基检测出来后上部已施工了几层,如果桩基检测不合格,再采取补救的措施,代价是相当大的。国内不少地方就曾出现这种案例。所以我们在桩基施工时一定要重视桩基检测这道工序。
2.钻孔灌注桩施工质量控制
对于钻孔灌注桩来说,其成孔时孔深的控制对钻孔灌注桩至关重要。在(GB50202-2002)第5.6.4中明确规定:孔深只深不浅。对设计采用中风化及以上强度的基岩作为持力层的桩,尤其是抗水平推移、坡地岸边的桩,其桩尖进入持力层的深度对地基承载力及安全使用尤为重要。实际施工中,孔深往往是只浅不深,泥浆沉淀不易清除,影响端部承载力的充分发挥,并造成较大沉降,这给钻孔灌注桩留下了致命的质量隐患。
3.预应力管桩施工质量控制
近几年,随着国内管桩生产企业的不断涌现,管桩产量大幅提高,价格也随之下降,促使管桩特别是预应力高强混凝土管桩在工业与民用建筑中得到广泛应用。但在施工过程中由于管理和质量控制不完善,管桩桩基础施工也容易产生质量问题。桩位及桩身倾钭超过规范要求;桩头破裂;桩身(包括桩尖和接头)破损断裂;桩端达不到设计持力层;单桩承载力达不到设计要求;桩的长度不够;桩身上浮,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都会引起桩顶破碎。管桩基础施工在进行中还是存在一定的施工难点，不正确地处理会对整个工程项目的正常施工带来很大的影响。针对预应力管桩基础的施工难点进行分析，然后在打桩过程中进行相应的改进，能够确保整个桩基工程的顺利实施。下面，就从预应力管桩基础的施工难点以及技术进行简要的探讨：
3.1预应力管桩基础施工的难点
3.1.1 桩压不下去
在预应力管桩基础的施工过程中通常会出现桩压不下去的情况，造成这个问题的主要原因有两个方面：第一，在打桩过程中整个土体出现了挤密现象。在压桩过程中，由于打桩的顺序不合理，桩在不断打压的过程中让整个桩周围的土体由于桩运行产生的外力而变得密实，进而整个桩继续打压就显得越来越困难，这样就造成压桩无法继续深入的情况。第二，打桩过程中遇到了较大的混凝土块。这种情况一般发生在拆迁场地上，由于拆迁的场地原先就有建筑，很多的地基都是混凝土结构，拆迁后进行预应力打桩时桩尖就会遇到这些混凝土块。一般来说，预应力管桩都能够穿透这些混凝土块，但是也存在一些桩压不下去的情况，这样就造成了一定的打桩难题。
3.1.2 浮桩
浮桩也是预应力管桩基础施工中的一个难点。在软土中进行打桩时，桩周围的土体会受到急剧的扰动和挤压，这些被扰动和挤压的土体在靠近地面的部分会才生隆起或者水平移动的情况，当整个现场一桩压下去，邻近的桩就会出现上升或者移动，在整个布桩设置较密的情况下，加上打桩的顺序不合理，这时就会出现浮桩的现象，对整个预应力管桩的正常施工形成了很大的影响。另外，长时间的打桩也会出现浮桩的现象。很多的工程建设项目中桩基工程通常都是全天连续施工的，在这样的施工情况下，整个桩周围的土层会受到连续外力的作用而出现挤密的情况，整个土层孔隙中的水压力会变大，进而出现浮桩的情况。如果对浮桩的情况不进行有效的控制和改善，将会对整个桩基工程的正常进行带来很大的麻烦，会影响到施工项目的正常进行。
3.1.3送桩时桩顶压碎
虽然整个预应力管桩是一个自重大的机械，但是在施工过程中如果不按照合理的打桩方式进行，会出现送桩时桩顶压碎的情况。在打桩时，整个管桩桩顶是一个环形的截面。虽然环形截面在打桩时能够很好地深入的作用，但是环形截面对打桩时偏心受压的情况很敏感。
很多的预应力管桩基础的施工过程中，由于桩在施压时进行了移机的调整，这样就对整个桩的桩顶形成了偏心受压的情况，当压力达到一定程度时，整个偏心扭矩的增大就会引起桩身的破裂，这样对整个桩基工程的正常施工带来了很多啊影响，因此在施工过程中要严格注意送桩时整个垂直角度的范围，并且及时对碎裂的桩头进行更。
3.1.4桩尖达不到设计深度
在整个预应力管桩基础的施工进程中也会出现整个桩的桩尖达不到预先设计的深度的情况。打桩时，若桩尖遇到了局部的硬层以及较厚的夹层时，整个桩尖在循序施加的压力要求下，加大施压但是还是无法前进的情况也会出现，这主要是受到整个局部土层或岩层的影响。同时，打桩过程中，出现中断的情况时，整个桩在沉降时停止了运作。随着停留时间的增大，整个沉桩的阻力也会随之增加，最后造成桩尖无法到达设计的深度，进而影响到整个桩基的准确性，对今后的施工也会形成一定的影响。此外，在进行接桩的时候，如果桩尖在硬土层中停留的时间过长，也可能会产生不能持续沉桩的问题，进而无法达到设计的深度。
3.2预应力管桩基础的施工技术探讨
3.2.1材料进场
预应力管桩在进行施工之前，应该对其抗压强度进行着重的检查，然后依据检查的结果来判断这些预应力管桩能否达到施工的设计要求。同时，在预应力管桩进入到施工现场前，有关人员应该对整个管桩的外观进行仔细的检查，主要是检查管桩的表面是否存在裂缝、桩身的断面是否平滑，还有桩身的壁厚和弯曲度等也是检查的主要项目，加上对桩外径的检查来判断进场的预应力管桩是否符合整个施工的标准和规范。只有在保证整个管桩的质量良好的情况下，才能够使用这些管桩进行打桩，减少在打桩过程中因为管桩质量问题而造成的不利影响。
3.2.2运输堆放和起吊
预应力管桩的运输堆放和起吊也是施工过程中的一个要点。在管桩的堆放和运输过程中，要考虑到桩的自重以及堆放时整个支点的变化情况可能会给桩身带来大小不同的内力，而影响到桩身质量的情况。在堆放的时候，应该要做到整个场地必须干燥、坚实和平整，为了避免因为天气原因而出现积水的情况，整个堆放场地要设置排水设施。另外，管桩的堆放应该严格按照设计要求用木块进行垫底，同时这些木块应该具有一定的防滑能力。在管桩堆放的层数上面也要进行认真考虑，不能够出现层间垫木的设置上下错位的情况。管桩应该实行分批进场、分类堆放的模式，在不影响整个桩机正常运作的情况下，要做到尽量靠着打桩区域进行堆放，避免了进行二次盘桩的麻烦。
3.2.3压桩机械选择
在预应力管桩基础的施工中，在压桩机的选择是也是施工过程中的一个重要部分。通常施工单位应该依据管桩的承载能力和施工地点的地质信息来进行合理吨位的压桩机的选择。当压桩机的吨位选择过小时，就可能会出现整个桩身压不下去的情况，则不能够达到设计的深度。当压桩机的吨位选择过大时，在打桩过程中由于自重的增大和施加压力的增大，这样就会对整个施工现场的场地耐力提出了更高的要求，在一些耕植土、新填土或者水分较多的施工现场进行打桩时容易出现陷机的情况，进而造成桩身的偏移、斜桩，甚至还有可能会导致桩身爆裂的情况。因此在压桩机的选择上，施工单位应该做好各方面的考虑，才能够避免因为压桩机的选择不正确而出现质量事故。
3.2.4沉桩施工工艺
沉桩的施工工艺是整个预应力管桩基础施工技术的最为关键的环节。首先进行的预钻孔的打桩工艺，现在地面钻孔，然后将管桩插入到钻孔上，压桩至设计的高度。通常钻孔的深度一般为1/3的桩身长，钻孔的直径要比桩身的外径小大约100mm。对大吨位的桩机而言，在钻孔时要及时对送桩孔进行回填。接着，要合理地安排整个沉桩的顺序，通常为了保护周围建筑物，群桩会采用由远及近的打桩顺序。沉桩过程中，要严格控制压桩的施工进度。打桩过程中，施工单位不能够为了加快工程进度而盲目的持续打桩，适当的时候控制压桩的速度能够给超静孔隙水压力提供一定的消散时间，进而降低孔隙水压力对沉桩的影响。合理安排预应力管桩基础的沉桩施工工艺能够为整个桩基工程顺利和高质高效进行提供很大的促进作用。
4.结语
综上所述，目前桩基础在进行施工时还存在相应的施工难点。由于打桩机在施工工艺上具有严格的要求，这样就加大了整个施工进程的技术难点，为了更好地解决这些难点，在打桩过程中，施工单位要严格依照各种标准和规范来进行施工。总桩基施工质量关系到整个建筑物的工程质量,工程及施工验收规范规定,打桩过程中如遇到本文所述问题,都应立即暂停打桩,施工单位应与勘察、设计单位共同研究,查明原因,提出明确的处理意见,采取相应的技术措施后,方可继续施工，确保桩基础工程施工顺利。
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