一、长臂螺旋灌注桩(CFG)在施工过程中出现的问题。
长螺旋钻孔管内泵压灌注成桩工艺是刚性桩复合地基和灌注桩广泛使用一种施工工艺。通常认为其在地下水位以上才可以使用。
1、施工机械方面
钻机对土的剪切能力不足,电机电流强度需要加大,钻机架的刚度不够等。
现在使用的螺旋钻孔灌注桩机,大多是针对在北方地区施工而设计的。所以在海口、广州、福州、深圳等南方地区施工时以上问题就暴露出来。例如:海口某工程,长臂螺旋灌注桩在施工第二根桩时按原设计钻进深度为17.5米,但是当钻杆拔到13米处,因钻机拔出速度稍慢一些,就被砂层抱死。控制室内动力头的电流强度显示为200A,已达到了电机电流的极限。在强行拔钻杆的过程中,发生钻架严重扭曲变形的重大机械事故。
2、成桩工艺方面
由于南方地区的地基土层中的结构比较复杂,钻机对土的穿透能力不足造成施工时间比以往经验值要长。实际工程中往往要大于1小时才能完成一根桩的施工。加之土层中的地下水位高,使混凝土要在水位以下灌注。这对在成桩过程中,桩端混凝土的初凝系数有一定影响。
在工程设计中,长臂螺旋灌注桩一般为通长配筋。但是由于南方地质条件的特殊性,上部硬砂层的存在,通常导致在施工过程中不能满足设计的配筋要求,往往只能震送钢筋笼7-8米。造成桩身不能满足设计要求。
CFG桩施工工艺流程
3、工程材料方面
长臂螺旋灌注桩成桩工艺的关键在于泵送混凝土。成桩过程中必须保证排气阀正常工作。泵送的混凝土要有良好的可泵性和流动性,防止发生离析泌水。但是实际施工中也存在坍落度达不到规范要求的现象。坍落度过小,影响泵送效率甚至发生堵管;坍落度过大,则易离析泌水。由于南方的地质结构中,地下水位普遍的偏高,使得混凝土在灌注后未初凝即产生流失,容易导致长臂螺旋灌注桩出现断桩、缩径等不良桩身质量现象。
二、预应力管桩(PHC)与长臂螺旋灌注桩(CFG)对比的优越性。
实践证明预应力管桩(PHC)有如下优点:
1、单桩承载力高。如Φ500×100管桩,最高设计承载力用到2500KN,约相当于同直径的长臂螺旋灌注桩(CFG)承载力的2倍。
2、设计选用范围广。在同一建筑物基础中,可根据柱下荷载的大小采用不同直径的管桩,并使基础沉降均匀。
3、对持力层起伏变化大的地质条件适应性强。在施工现场可随时根据地质条件的变化调整接桩长度,节省用桩量。不会像普通的预制混凝土方桩那样出现余桩林立的现象。
4、单位承载力造价经济。在一般情况下,预应力管桩(PHC)的单位承载力造价对比挖孔、钻孔等类型的灌注桩,是最便宜的一种。
5、成桩长度不受施工机械的限制。由于管桩搭配灵活,成桩长度可长可短,不象长臂螺旋灌注桩(CFG)受施工机械的限制。
6、施工速度快、工效高、工期短。
7、运输吊装方便、接桩快捷。桩身耐打、穿透力强。施工文明,现场整洁,不存在弃土处理的问题。
8、成桩质量可靠,监理检测方便。预应力管桩(PHC)是所有桩型中与人为因素最不密切的,所以其质量的可靠度就最高。
预应力管桩(PHC)在施工过程中,也会遇到一些常见问题,主要有:1、沉桩困难,达不到设计标高;2、桩偏移或倾斜过大;3、桩达到设计标高或深度,但桩的承载能力不足;4、桩体破损,影响桩的继续下沉。下面逐一对这几种问题进行分析:
三、沉桩困难,达不到设计标高
(一)主要原因分析:
1、压桩设备选型不合理,设备吨位小,能量不足。
2、压桩时中途停歇时间过长。
3、没有详细分析地质资料,忽略了浅层杂填土层中的障碍物及中间硬夹层、透镜体等的存在等情况。
4、忽略了桩距过密或压桩顺序不当,人为形成“封闭”桩,使地基土挤密,强度增加。
5、桩身强度不足,沉桩过程中桩顶、桩身或桩尖破损,被迫停压。
6、桩就位插入倾斜过大,引起沉桩困难,甚至与邻桩相撞。
(二)相应预防措施:
1、配备合适压桩设备,保证设备有足够压入能力。
2、一根桩应连续压入,严禁中途停歇。
3、分析地质资料,清除浅层障碍物。配足压重,确保桩能压穿土层中的硬夹层、透镜体等。
4、制定合理的压桩顺序及流程,严禁形成“封闭”桩。
5、严把制桩各个环节质量关,加强进场桩的质量验收,保证桩的质量满足设计要求。
6、桩就位插入时如倾斜过大应将桩拔出,待清除障碍物后再重新插入,确保压入桩的垂直度。
四、桩偏移或倾斜过大
(一)主要原因分析:
1、压桩机大身(平台)没有调平。
2、压桩机立柱和大身(平台)不垂直。
3、就位插入时精度不足
4、相邻送桩孔的影响。
5、地下障碍物或暗河、场地下陷等影响。
6、送桩杆、压头、桩不在同一轴线上,或桩顶不平整所造成的施工偏压。
7、桩尖偏斜或桩体弯曲。
8、接桩质量不良,接头松动或上下节桩不在同一轴线上。
9、压桩顺序不合理,后压的桩挤先压的桩。
(二)相应预防措施:
1、压桩施工时一定要用顶升油缸将桩机大身(平台)调平。
2、压桩施工前应将立柱和大身(平台)调至垂直满足要求。
3、桩插入时对中误差控制在10mm,并用两台经纬仪在互相垂直的两个方向校正其垂直度。
4、送桩孔应及时回填。
5、施工前详细调查掌握工程环境、场址建筑历史和地层土性、暗河的分布和填土层的特性及其分布状况,预先清除地下障碍物、处理暗河等。
6、施工时应确保送桩杆、压头、桩在同一轴线上,并在沉桩过程中随时校验和调正。
7、提高桩的制作质量,加强进场桩的质量验收,防止桩顶和接头面的歪斜及桩尖偏心和桩体弯曲等不良现象发生。不合格的桩坚决不用。
8、提高施工焊接桩质量,保证上下节同轴,严格按规范要求进行隐蔽工程验收。
9、制订合理的压桩顺序,尽量采取“走长线”压桩,给超孔隙水压力消散提供尽量长的时间,避免其累积叠加,减小挤土影响.
五、桩达到设计标高或深度,但桩的承载能力不足
(一)主要原因分析:
1、设计桩端持力层面起伏较大,
2、地质勘察资料不详细,古河道切割区未察清楚,造成设计桩长不足,桩尖未能进入持力层足够的深度。
3、试桩时休止期没达到规范规定的时间而提前测试,或测试时附近正在打桩,桩周土体仍在扰动中。
(二)相应预防措施:
1、当知道桩端持力层面起伏较大时,应对其分区并且采用不同的桩长。压桩施工时除标高控制外,尚应控制最终压入力。
2、当压桩时发现某个区域最终压桩力明显比其它区域偏低时,应进行补勘以查清是否存在古河道切割区等不良地质现象。针对特殊情况及时和设计单位联系,变更设计改变布桩或增加桩数或增加桩长等措施来满足设计承载力。
3、试桩的休止期一定满足规范规定,试桩时桩周1.5倍桩长范围内严禁打桩等作业。
六、桩体破损,影响桩的继续下沉
(一)主要原因分析:
1、由于制桩质量不良或运输堆放过程中支点位置不准确.
2、吊桩时,吊点位置不准确、吊索过短,以及吊桩操作不当。
3、压桩时,桩头强度不足或桩头不平整、送桩杆与桩不同心等所引起的施工偏压,造成局部应力集中。
4、送桩阶段压入力过大超过桩头强度,送桩尺寸过大或倾斜所引起的施工偏压。
5、桩尖强度不足,地下障碍物或孤块石冲撞等.
(二)相应预防措施:
1、桩身砼强度达到设计值70%方可起吊脱模,达到100%方可施工。运桩时,桩体强度应满足设计施工要求,支点位置正确,上下支点应对齐。
2、吊桩时,桩体强度应满足设计施工要求,支点位置正确,起吊均匀平稳,水平吊运采取两点吊,吊点距桩端0.207L。单点起吊时吊点距桩端0.293L(L为桩长)。起吊过程中应防止桩体晃动或其它物体碰撞。
3、使用同桩径的送桩杆,保持压头、送桩杆、桩体在同一轴线上,避免施工偏压。
4、确保桩的养护期,提高砼强度等级以增强桩体强度。桩头设置钢帽、桩尖设置钢桩靴等。
5、根据地基土性和布桩情况,确定合理的压桩顺序。
参考文献:
[1]阎明礼,张东刚编著.CFG桩复合地基技术及工程实践.北京:中国水利水电出版社,2001.1.
[2]阎明礼编著.地基处理技术,北京:中国环境科学出版社,1996224-260.
[3]周先荣.CFG桩复合地基的设计、施工与检测,岩土工程界,第5卷,第7期2002.
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